Divulgación La velocidad de la luz

[ders]

Hola. Acabo de ver un documental de youtube y me ha surgido la siguiente duda.
Cuando dicen que la velocidad de la luz es lo unico que no puede cambiar. Entonces si yo apunto un haz de luz hacia un lado y tarda un tiempo en llegar, luego la apunto hacia otro, no deberia de tardar lo mismo, tendria que tardar mas o tardar menos menos ya que la tierra se mueve, el sistema solar tambien y la galaxia también. Ademas una luz que pase cerca de un agujero negro y se curva y termina siendo absorbida también sufriría una desaceleración ¿no?
¿Alguien me lo podria aclarar?
Gracias.

[Singularity]

Re: La velocidad de la luz

La velocidad de la luz es siempre la misma, independientemente de la velocidad del emisor. Es complicado de aceptar, pero es así.

Hasta día de hoy, creo que no hay manera de que nada vaya a más velocidad de la luz. Digo creo, porqué me suena haber leído algo sobre velocidades superlumínicas, pero era en medios especiales, y no sé si hubo error de medida, y como los taquiones se supone que no existen...

Añado que: $E=\frac{mc^2}{\sqrt{1-\frac{v^2}{c^2}}}$

Es una de las ecuaciones formuladas por Einstein (la famosa E=mc^2 es para materia en reposo). Si te fijas, ves que cuando la velocidad v se acerca al valor de la velocidad de la luz c, la fracción dentro de la raíz del denominador tiende a 1-1, que es 0.

Un saludo.

[ders]

Re: La velocidad de la luz

Entonces si mandas un haz de luz en la direccion contraria a la que se expande el universo y otro en la misma direccion con la misma distancia y mides el tiempo, tardaria mas en llegar el haz cuando lo mandaste en la misma dirección de espansion ¿no? ¿y calculando la diferencia se podria saber a que velocidad se expande?

Yo me imagino alguien que dispara una pistola situado en el centro de un vagon de tren. La dispara una hacia adelante y otra hacia atras y las dos tardan lo mismo en llegar, pero para un observador que este fuera del tren la bala que dispara en la dirección de la marcha, se desplazaria mas rapido.

[Visitante]

Re: La velocidad de la luz

No sé si conocerás el experimento que hicieron para refutar el éter, midieron la velocidad de la luz en distintas épocas (la Tierra esta situada en distintas posiciones) y obtenían que la velocidad de la luz era la misma, lo que contradecía el éter, imagínatelo del siguiente modo, si tu ves por la noche los faros de un coche ¿es la velocidad de la luz emitida por los faros igual a la velocidad del coche más la velocidad de la luz?, la respuesta es que no, la velocidad de la luz es independiente y constante, se dice que en el universo primigenio la velocidad de la luz era distinta (teoría de la luz variable), pero sigue siendo una constante.
La luz es muy rara puede comportarse como onda o bien como corpúsculo (fotón), tiene la conocida dualidad onda-partícula, pero su velocidad sigue siendo constante, cuando cae en un agujero negro no sufre una desaceleración (lo más lógico es que se acelere) pero su velocidad sigue constante, la razón es que nada puede viajar más rápido.
El ejemplo que te ponía antes Singularity, si haces un límite cuando v tiende a c, te dará infinito, y nunca podremos alcanzar una energía infinita (a lo mejor en el futuro sí).
La velocidad a la que se expande el universo es fácil de calcular, nada viaja más rápido que la luz, eso implica que el universo se expande a la velocidad de la luz.

Pd: traquiones :P

[ders]

Re: La velocidad de la luz

Entonces si la luz se mueve a la misma velocidad, independientemente de la velocidad del objeto que la produce, si se lanzase un haz de luz en la direccion a la expansion del universo la luz tardaria mas tiempo ya que el receptor habria avanzado en el espacio no?

[Weip]

Re: La velocidad de la luz

Entonces si la luz se mueve a la misma velocidad, independientemente de la velocidad del objeto que la produce, si se lanzase un haz de luz en la direccion a la expansion del universo la luz tardaria mas tiempo ya que el receptor habria avanzado en el espacio no?

El universo se expande en todas direcciones. A partir de ahí, agradecería que reformularas la pregunta.

[ders]

Re: La velocidad de la luz

Se expande pero la tierra no es el centro ni esta estatica con lo cual se estará desplazando con respecto a algo. Mismamente esta dando vueltas alrededor de la galaxia, se lanza el haz de luz en la dirección de la rotación de la tierra, cuando llegue la luz al receptor habria recorrido mas distancia con lo cual, si se lanza en una direccion u otra, deberia marcar distinto.

[Weip]

Re: La velocidad de la luz

Se expande pero la tierra no es el centro ni esta estatica con lo cual se estará desplazando con respecto a algo. Mismamente esta dando vueltas alrededor de la galaxia

Es correcto, pero no acabo de entender que pasa con eso.

[ders]

Re: La velocidad de la luz

Es correcto, pero no acabo de entender que pasa con eso.

Pues que si las mediciones daban el mismo resultado si se lanza el haz de luz en una dirección u otra y teniendo en cuenta que cuando lanzas el haz en una direccion, el receptor se acerca al emisor (ya que la tierra se mueve) y en la otra el receptor se aleja del emisor. Si en las dos situaciones el tiempo que tarda la la luz en llegar de un punto a otro es el mismo, lo unico que se me ocurre es que la velocidad de la luz si que es variable.

[Weip]

Re: La velocidad de la luz

Pues que si las mediciones daban el mismo resultado si se lanza el haz de luz en una dirección u otra y teniendo en cuenta que cuando lanzas el haz en una direccion, el receptor se acerca al emisor (ya que la tierra se mueve) y en la otra el receptor se aleja del emisor. Si en las dos situaciones el tiempo que tarda la la luz en llegar de un punto a otro es el mismo, lo unico que se me ocurre es que la velocidad de la luz si que es variable.

¿Porqué concluyes eso? Es lo contrario, te lo han explicado al principio. ¿Es anti-intuitivo? Sí, pero así es la realidad, qué le vamos a hacer. De hecho al estudiar cualquier cuerpo a velocidades altas ya se ven las anomalías que presenta la teoría clásica.

Como es anti-intuitivo igual es más fácil que te lo explique con matemáticas sencillas. En tu nivel pone sin estudios, pero, ¿podría exponerte una gráfica de una función? Si no, solo te queda hacer un salto de fe y aceptarlo.

[visitante20160513]

Re: La velocidad de la luz

Podría pensarse que la velocidad de la luz depende del medio en que se propaga, y como el medio en que se propaga es el vacío la velocidad de la luz solo debe depender de las propiedades del vacío, que son constantes. Conclusión, la velocidad de la luz no variará mientras no varíe el medio en el que se propaga.

[teclado]

Re: La velocidad de la luz

Visto desde tu punto de vista ambos rayos tardarían lo mismo porque aunque la Tierra y el sistema Solar tú te mueves con ellos. Para observar que tarden tiempos distintos en llegar a cada pared tendrías que situarte en un sistema de referencia que se mueva respecto al emisor y a las paredes.

[pod]

Re: La velocidad de la luz

La luz es muy rara puede comportarse como onda o bien como corpúsculo (fotón), tiene la conocida dualidad onda-partícula, pero su velocidad sigue siendo constante, cuando cae en un agujero negro no sufre una desaceleración (lo más lógico es que se acelere) pero su velocidad sigue constante, la razón es que nada puede viajar más rápido.

Entonces todo es muy raro, ya que todas las partículas se comportan como ondas y como partículas según el experimento. En realidad, no se comportan ni como una ni como otra, sino de una forma más general que según cómo se mire a veces se parece al concepto de partícula y en según que circunstancias se parece al de una onda.

Pd: traquiones :P

Creo que la palabra que buscas es "taquiones", sin ninguna R.

Es posible que una teoría matemática contenga taquiones. Ahora bien, se puede ver matemáticamente que toda teoría que los contenga es inestable. Por eso, en la actualidad la presencia de taquiones se descarta en la naturaleza, ya que nada indica que el universo sea inestable (por el momento ha dudado 13,7 gigaaños).

Se expande pero la tierra no es el centro ni esta estatica con lo cual se estará desplazando con respecto a algo.

El universo a escala cosmológica es homogéneo (igual en todas partes) e isotrópico (igual en todas direcciones). En conclusión, todos los puntos del universo son equivalentes. Por lo tanto, nosotros los terrícolas tenemos tanto derecho a decir que estamos en el centro del universo como lo tienen los habitantes del quásar más lejano.

Nosotros miramos en cualquier dirección a objetos cosmológicos y vemos que se alejan de nosotros a una velocidad que es aproximadamente proporcional a la distancia (esta proporcionalidad se rompe para distancias cosmológicas más grandes, pero vamos a ignorar eso por simplificidad). Un observador desde otro rincón del universo observa exactamente lo mismo, en todas direcciones.

Es decir, la expansión de universo no se debe imaginar como la metralla de una explosión que escapa de un centro común. Esta es una idea incorrecta (por bien que, desgraciadamente, es muy común).

Debe imaginarse más bien como un globo que se infla. Imagínate que tomamos un globo y pinamos una linea de puntos equidistantes, a un cm cada uno. Nos fijamos en un punto cualquiera. Ese punto tiene a cada lado un punto a una distancia de 1cm; el siguiente está a una distancia de 2cm, los siguientes a 3cm, etc. Luego, inflamos un poco más el globo. Como la goma se habrá extirado ("expandido"), pongamos que ahora los puntos más próximos estarán ahora a 2cm, los siguientes estarán a 4cm, y los terceros a 6cm. Si intetáramos medir el desplazamiento de los puntos, diríamos que los puntos más cercanos se han alejado 1cm adicional; los segundos se han "desplazado" 2cm más lejos de lo que estaban, y los terceros se han alejado 3cm en el mismo tiempo. Es decir, aparentemente la velocidad de los puntos es mayor cuanto más lejos están.

Ahora bien, todos estos puntos no se han movido, han estado quietecitos, dibujados sobre la goma. Ese aumento de la distancia se ha debido a un cambio de las propiedades del espacio en que están siguados los puntos, que en este caso es la goma del globo. Además, fijate que nosotros nos hemos fijado en un punto en particular, pero las mimas observaciones se pueden hacer desde cualquier otro punto. Todos verán que el resto de puntos se han alejado.

Todo esto para reiterar la idea de que las galaxias no se escapan de un punto en común. La situación es simétrica desde ambos lados.

Mismamente esta dando vueltas alrededor de la galaxia, se lanza el haz de luz en la dirección de la rotación de la tierra, cuando llegue la luz al receptor habria recorrido mas distancia con lo cual, si se lanza en una direccion u otra, deberia marcar distinto.

No sé muy bien en qué experimento mental estás pensando, no sé muy bien quienen son los emsores y receptoresor desgracia no tenemos la capacidad de enviar un emisor de señales a algun objeto que no esté en la misma órbita del sol al rededor de la galaxia.

Lo que si es posible es recibir la radiación de fondo, una luz que fue emitida por una fuente hace mucho tiempo (cuando el universo sólo tenia 100000 años). Esta luz fue emitida en el sistema de referencia donde el big bang ocurrió en reposo, y en efecto nosotros nos movemos respecto de ese sistema de referencia; no sólo por la orbita del sol, sino la propia galaxia se desplaza dentro de nuestro super cúmulo local (es el centro de masas del supercúmulo el que está en reposo con respecto de la radiación de fondo). En cualquier caso, este movimiento respecto del fondo de radiación se detecta por efecto Doppler, es decir, en una variación de la frecuencia/longitud de onda y no en una variación de la velocidad: la velocidad de la radiación de fondo que recibimos desde todas las direcciones es la misma siempre. Ese efecto Doppler se detecta y corrige de forma rutinaria en muchisimas observaciones cosmológicas (se "corrige" para transformar los datos y ver lo que se obtendría si estuvieramos en un sistema de referencia en reposo con respecto del fondo de radiación).

[Julián]

Re: La velocidad de la luz

(esta proporcionalidad se rompe para distancias cosmológicas más grandes, pero vamos a ignorar eso por simplificidad)

Eso no lo sabía, lo que sabía es que el espacio crece con una aceleración proporcional a la distancia, mientras mas lejos esté un cuerpo mayor será la razón de crecimiento de la métrica. Pero por lo que te entendí, se llega a una distancia en donde la derivada del crecimiento de la métrica con respecto a la distancia sería cero y disminuiría por lo que se mantendría constante el crecimiento espacial? ¿a que distancia astronómica se observaría eso?

[Singularity]

Re: La velocidad de la luz

Eso no lo sabía, lo que sabía es que el espacio crece con una aceleración proporcional a la distancia, mientras mas lejos esté un cuerpo mayor será la razón de crecimiento de la métrica. Pero por lo que te entendí, se llega a una distancia en donde la derivada del crecimiento de la métrica con respecto a la distancia sería cero y disminuiría por lo que se mantendría constante el crecimiento espacial? ¿a que distancia astronómica se observaría eso?

Lo que mencionas es la ley de Hubble, y desconozco si es posible el caso que comentas, aunque no le veo el sentido, o sea, no veo por qué debería pasar. La expansión acelerada del universo es para, valga la redundancia, todo el universo. O al menos creo que es lo más probable con los datos actuales.