No estoy muy seguro de qué significa precisamente "un vacío" en el contexto de "la velocidad de la luz en el vacío". ¿Hay, por ejemplo, campos electromagnéticos presentes en el vacío? ¿Existe un concepto de "temperatura" dentro de un vacío?
¿Es "la velocidad de la luz (vacío)" lo mismo? como el que esta en ? Si es así, ¿por qué no medimos con mayor precisión que "en el vacío sobre la superficie del planeta Tierra"?
En resumen, ¿qué se considera y qué no se considera "en un vacío"?
La velocidad de la luz puede referirse a dos cosas, la velocidad a la que se propaga una señal de luz y la velocidad última especial que aparece en las ecuaciones de la teoría de la relatividad.
Dentro de un medio como el vidrio o el agua, la luz se mueve notablemente más lentamente que en el vacío. Esto se debe a que interactúa con el material. Si uno resuelve las ecuaciones de Maxwell en el vacío, es decir, sin factores materiales presentes en las ecuaciones, obtiene una velocidad más alta que es igual a la velocidad de la luz en relatividad.
Esto no es una coincidencia. La relatividad se desarrolló para describir cómo la física podría ser completamente independiente de la velocidad a la que se mueve un observador y, sin embargo, observar siempre señales de luz que tienen la misma velocidad. Una vez que uno trabaja con el álgebra, termina con una teoría que tiene una velocidad especial, deja las ecuaciones de Maxwell invariantes (o mejor dicho, covariantes ), y la velocidad de la luz de las ecuaciones coincide con la velocidad en relatividad. Esto es básicamente un resultado matemático.
Todo lo anterior es física clásica, pero la mecánica cuántica estropea un poco las cosas. En la física clásica, el vacío es solo espacio-tiempo sin materia en él. La teoría cuántica de campos hace que los campos, incluso en lo que clásicamente sería un vacío, tengan algo de energía, y los pares de partículas pueden aparecer y desaparecer al azar, con efectos medibles. Por eso hay una fuerza de Casimiro entre dos placas conductoras cercanas: el vacío entre ellas en cierto sentido tiene menos energía que en el exterior. De hecho, se ha argumentado que esto afecta la velocidad de las señales de luz que pasan por el espacio intermedio.
Estos efectos cuánticos son diminutos en comparación con las densidades normales de la materia, por lo que en su mayoría importan conceptualmente. El vacío clásico es solo espacio sin materia presente. Lo cual es, por supuesto, una idealización ya que en la práctica siempre hay algunos átomos o partículas extraviados incluso en el espacio intergaláctico, pero generalmente el efecto sobre el electromagnetismo (o la relatividad) es menor.
Sí, hay diferentes tipos de vacío. En el vacío de Casimir hay menos ondas electromagnéticas, por lo que se conjetura que la velocidad de la luz es mayor que en el vacío de Casimir, pero eso es solo desde el punto de vista de un observador en el vacío normal. Para un observador sumergido en el vacío de Casimir, la velocidad de la luz aún sería .
JS_Acertijo