¿Qué causa la permitividad y la permeabilidad del vacío?

Lo que hace que estas constantes tengan los valores que tienen es simplemente nuestra elección de un sistema de unidades.

Cuando tienes una constante sin unidades, tiene sentido preguntar por qué tiene el valor que tiene. Por ejemplo, dos de las líneas en el espectro visible del hidrógeno tienen longitudes de onda en la proporción entera exacta de 28/25. Cuando esto se descubrió por primera vez, tenía sentido preguntar por qué tenía este valor exacto, y la respuesta era desconocida. Más tarde se descubrió la respuesta. Se aplican consideraciones similares a otras constantes físicas sin unidades, como la relación de las masas del protón y el electrón, o la constante de estructura fina. Hay al menos en principio alguna esperanza de encontrar alguna futura teoría de la física que pueda explicar sus valores.

Nunca puede haber tal explicación para el valor de una constante que tiene unidades. Eso es porque las unidades mismas son arbitrarias. Aquí hay una buena discusión de eso en relación con la velocidad de la luz: Duff, 2002, "Comment on time-variation of fundamental constants", http://arxiv.org/abs/hep-th/0208093

Creo que el hecho de que las ondas electromagnéticas (EMW) tengan una velocidad finita en el vacío puede explicarse por dos cosas en la teoría clásica del electromagnetismo:

• No hay acción a distancia.

• EMW son excitaciones de un campo EM

El hecho de que el campo EM en sí mismo no necesita ninguna sustancia material se ha debatido mucho a finales del siglo XIX, pero es un hecho real que se ha demostrado cierto a principios del siglo XX.

Entonces, la pregunta es ¿cómo se propaga un campo EM?

• Primero, una corriente oscilante induce un campo eléctrico oscilante.
• campo eléctrico que a su vez induce un campo magnético giratorio
• que a su vez induce otro campo eléctrico
• y así sucesivamente y así sucesivamente

como se muestra en la figura

El campo, incluso en el vacío, tiene una resistencia intrínseca a la "curvatura", donde la resistencia de una curvatura eléctrica sería diferente de la de una magnética. Esta perimitividad y permeabilidad son las responsables de la escala de tiempo necesaria para que todos estos campos se induzcan entre sí (sin disipación). Al final del día, solo medimos experimentalmente que esta velocidad intrínseca de propagación es$c$y parece ser invariable al cambiar el marco de referencia.

En el sistema cgs {E,D} y {B,H} tienen las mismas unidades. (Esto por sí solo es razón suficiente para usar cgs). En ausencia de cualquier medio, las funciones de respuesta deben ser, por lo tanto,$\epsilon=1$y$\mu=1$y estos son adimensionales. Limpio y lógico.

Sí, es la estructura del propio espacio-tiempo. La teoría especial de la relatividad se ocupa de ello.

Intentaré relacionar mi respuesta con la presión de degeneración cuántica en el modelo de sólidos de electrones y gases. En ese caso, la presión es una consecuencia completa del requisito de simetrización de los fermiones, y no es ninguna "presión" física como tal. De manera similar, el espacio libre tiene fluctuaciones de campo cuántico y el campo electromagnético en el espacio libre está cuantificado (a partir de la electrodinámica cuántica). Y así, este requisito de cuantización (análogo al requisito de simetrización) da como resultado la "oposición" física (análoga a la presión) como efecto en esta propagación de ondas electromagnéticas (modelo sólido de electrones y gases) a nivel clásico. Por lo tanto, la permitividad y la permeabilidad del espacio libre son una consecuencia indirecta de QFT que debe rastrearse más.

La permeabilidad es constante de energía negativa. Su contraparte, la permitividad, es una constante de energía positiva. La interacción entre ambos crea una entidad física llamada geometría ESPACIO-TIEMPO. Es esta geometría del espacio-tiempo la que hace que la velocidad de la luz sea finita. La energía negativa atrae hacia adentro y actúa como pegamento para hacer que el universo sea finito y la energía positiva tira del universo hacia afuera con la misma fuerza. En este aparente tira y afloja, el universo fluctúa entre un estado estático en algún momento y un estado en expansión en algún momento, dependiendo de dónde y cuándo un observador percibe el universo.