Velocidad de la luz

[Valeeen]

Buenas gente tengo una pequeña duda, probablemente sea algo básico pero me surgió la duda y me está comiendo la cabeza, por qué si se cree que el foton tiene masa igual a cero tiene una velocidad límite?? O en otras palabras por qué la velocidad de la luz es 300000 k/h (aprox) y no alguna más alta si el foton no tiene masa?
Desde ya muchas gracias

[JoseEnrique]

Creo que con masa necesitaría una energía infinita para llegar a la velocidad límite, sin masa no tiene esa limitación.
Lo que me parece una gran pregunta es por qué la velocidad de la luz es 300000 y no 600000 o cualquier otra cifra.

[sater]

Buenas. El problema con los porqués es que son preguntas filosóficas/metafísicas, no científicas. En ciencia solo podemos responder con porqués a preguntas muy generales y esta no lo es. Si acaso, comentar que si no quieres cuestionar (no buscas el porqué) que las partículas se tratan como campos, y los campos siguen ecuaciones diferenciales en derivadas parciales, entonces la respuesta es que en estas ecuaciones lo que pasa en un punto depende de lo que pasa en su entorno en momentos anteriores. Por tanto la propagación de cualquier perturbación en un campo tiene que tener una velocidad límite. Que sea una y no otra no podemos responderlo ya con un porqué.
Un saludo

[inakigarber]

Buenas gente tengo una pequeña duda, probablemente sea algo básico pero me surgió la duda y me está comiendo la cabeza, por qué si se cree que el foton tiene masa igual a cero tiene una velocidad límite?? O en otras palabras por qué la velocidad de la luz es 300000 k/h (aprox) y no alguna más alta si el foton no tiene masa?
Desde ya muchas gracias

Creo que la cuestión tiene que ver con las ecuaciones de Maxwell que relacionan la velocidad de la luz con las propiedades eléctricas y magnéticas del espacio vacío. Estas propiedades determinan un valor fijo que es una velocidad, pero no se muy bien como se desarrollan. Espero que otros compañeros puedan darte una respuesta mejor.

Saludos.

[Valeeen]

Bueno gracias por sus respuestas

[teclado]

Hola,

Coincido con sater, la velocidad de la luz, como los valores de otras constantes físicas no tienen un por qué claro. De hecho a menudo se justifican partiendo del principio antrópico.

El valor de la velocidad de la luz puede obtenerse como

$\dst c=\frac{1}{\sqrt{\epsilon_0 \mu_0}}$

Si tomara otro valor las constantes que definen las fuerzas eléctrica (esa $\epsilon_0$) y magnética (la $\mu_0$) serían sensiblemente distintas y estas fuerzas tendrían distinta magnitud, por lo que los espectros atómicos y moleculares, que tan precisamente podemos observar, serían muy diferentes. Estos espectros tendrían una consecuencia directa en la química y por consiguiente en la biología, y daría lugar a un Universo completamente distinto. Quizás con otros seres vivos o quizás sin ellos.

Es notable darse cuenta de que el valor de la velocidad de la luz no es tan determinante como los valores de la permitividad eléctrica del vacío ($\epsilon_0$) o la permeabilidad magnética del vacío ($\mu_0$). Hay una infinidad de valores de estas dos constantes que darían lugar al mismo de la velocidad de la luz, con tal de aumentar uno en la misma proporción en la que se disminuye el otro. La fuerza eléctrica es inversamente proporcional al primero, mientras que la magnética lo sería directamente al segundo. Se puede modelar una infinidad de universos, todos ellos con la misma velocidad de la luz, pero en los cuales las fuerzas eléctrica y magnética fueran muy diferentes; y en los cuales, por lo tanto, obtendríamos comportamientos muy diferentes de la materia.

Sin embargo, y aunque no estoy seguro de conseguirlo, me gustaría darte un humilde impulso a continuar investigando con seriedad, ya que aunque la ciencia no dará nunca un por qué absoluto de las cosas, si no más bien un cómo, es el "por qué" como pregunta el que conduce al "cómo", y remitirse al principio antrópico se me parece demasiado al mantra del conformismo: Un rotundo "porque lo dijo Dios".

Un saludo.

[JoseEnrique]

Grandisima respuesta a mi juicio, teclado:

El principio antropico, aunque es una idea verdaderamente profunda, es una especie de hasta aquí puedo leer.

Tambien, cuando en cosmología, tiras de un hilo, te lo encuentras absolutamente interconectado con todo el tapiz cósmico, y la fisica está más cómoda limitando las piezas del puzzle.

Y, efectivamente, las preguntas más extrañas pueden abrir puertas a nuevos mundos. Por ejemplo que se sentiría viajando en un rayo de luz o porque la manzana cae y la luna no.

Creo que Einstein después de tumbar el debate del éter estuvo reconsiderando seriamente la cuestión. Y algún teórico moderno, siento no recordar quien, hablaba de cuántos de espacio, o trozos mínimos de tejido espacio tiempo sobre los que corren las ondas electromagneticas. Tejido que además se expande...

[Livilro]

Sobre el ultimo video en veritasium, muy muy interesante y toca directamente una posible asimetría con la luz y su velocidad.

https://youtu.be/pTn6Ewhb27k

Supongo que de ser correcta o demostrable esa propiedad, muchas cosas se tendrían que corregir y retractar..

[teclado]

Acabo de ver el vídeo, y me surge la pregunta de si eso no se podría comprobar usando la Luna.

Se puede llevar un reloj que cada segundo envíe la hora por radio a la Tierra. Si la velocidad de la luz fuera menor en alguna dirección, cuando la Luna estuviera alineada con ella, el reloj debería atrasarse.

Claro que este efecto se puede confundir con la excentricidad de la órbita de la Luna. Habría que buscar una manera alternativa de obtener esta órbita.

Otra forma que se me ocurre sería empleando la fórmula $c=\lambda \nu$. Se puede medir el periodo y la longitud de onda de ondas de radio en muchas direcciones y obtener la velocidad de la luz.

[Livilro]

¿ Estariamos dando vueltas al experimento de Michelson y Morley o me lo parece amí?

[teclado]

No me lo parece, en ese experimento los rayos también van y vienen. En el que propongo sólo vienen.

[Livilro]

Cumple con ser parecido, solo es 1 diferencia.
De todas maneras si algo vuelve de manera instantanea no podría afectar tan siquiera a los fotones no? O seria parecido a la fuerza de marea para ellos

[Livilro]

Diría que no es un problema nada simple de resolver el como demostrar esa diferencia,
siempre hay algún matiz que hace incorrecta la demostración propuesta. Estaba mirando más información al respecto.



Hagamos una cosa,
demos por correcta esta información al margen de la demostración.
(se que es anti-ciencia pero solo como ejercicio.)

Vamos un paso mas lejos y supongamos que es correcto y que la "vuelta" puede ser instantanea.



Tenemos unos fotones que se emiten a una velocidad y se reciben con otra, mas exactamente de manera instantanea.

Eso implica que hablamos de unas condiciones del vacio diferentes a las que conocemos, o que se produzcan cambios en las fotones para "la vuelta".



........................

¿ Que sería lo siguiente que se podria proponer teclado ?

[inakigarber]

Buenos días;

Yo no se como resolver esta cuestión, pero si fuera así, estaríamos ante un universo claramente anisótropo. Puesto que la velocidad de la luz viene dada por la expresión $c=\dfrac{1}{\sqrt{\mu_0 \epsilon_0}}$, donde $\mu_0 \epsilon_0$ son dos constantes físicas, estas deberían cambiar en función de la dirección que tomemos ya que la velocidad es diferente. Puesto que una de ellas define la propagación del campo eléctrico y la otra la del campo magnético y si no me equivoco ambos se propagan a la vez, ambas deberían cambiar a la vez. ¿Implicaría ello que hay sistemas de referencia privilegiados?

El video está en Ingles y no he entendido muy bien lo que dice a pesar de utilizar subtítulos en Ingles. Si colocaramos (por ejemplo) dos relojes iguales en un punto del espacio llamemos le (O), los sincronizáramos, después los desplazáramos a una velocidad igual y no relativista hasta los puntos 1Km y -1Km respectivamente, para después desde O lanzar sendos rayos de luz hacia ambas direcciones, podríamos registrar el tiempo en que cada uno de ellos recibe su correspondiente rayo de luz y así aclarar el asunto, pero me parece que esto es demasiado fácil como para que nadie haya hecho este experimento.

¿Que opinais vosotros?

[Livilro]

Es una derivación de lo que comenta en el minuto 9:50. ( equivalente aún con las diferencias )

En ultima instancia tambien depende de unas sincronizaciónes ideales y una precisión en todo el proceso que no somos capaces de conseguir,
además aquí ya si tendríamos que tener en cuenta el principio de indeterminación.



Podemos notar y conocemos en la relación c=1/... que las propagaciones de los campos magnético y eléctrico estan propuestas para el vacio,
la probabilidad que se comenta en el video sería que en el viaje de "ida" eso no sea correcto,
pero si en el viaje de "vuelta".

En una dirección la luz se retrasaría y no cumpliría un promedio "parcial" c, pero en la dirección opuesta a la fuente ( siendo la fuente emisor y receptor simultaneamente),
se recupera la diferencia obteniendo un valor promedio "total" c.


Entonces utilizando simplemente dos rayos sin relación en sus direcciones no estariamos metiendonós en el problema realmente. Además siempre se tendrian que comunicar los extremos de los rayos para confirmar el proceso y los resultados, otro problema...



¿Tal vez unas constantes de propagación que no sean en el vacio, tan siquiera sean constantes ?

Dinámicas e inversamente proporcionales entre sí permitiendo cumplir c como promedio.




Lo que me esta comiendo la cabeza es, ¿ como sería la dilatación y contracción del espacio-tiempo para algo que es instantaneo ?

Tecnicamente tan siquiera estaría recorriendo ninguna distancia en ningún tiempo, o mas bien recorre todas las distancias en ningún tiempo.




Estaba retomando el problema -"cuanto tarda un fotón en llegar desde el sol hasta la tierra" para obtener ideas.

[Valeeen]

Buenos días.
En caso de que la luz viajase como dice en el video de forma instantánea en una dirección y a c/2 en la otra no deberíamos ver el CMB diferente en distintas direcciones??
O cual es la razón por la cual es que lo veríamos igual?

[carroza]

Hola,

Coincido con sater, la velocidad de la luz, como los valores de otras constantes físicas no tienen un por qué claro. De hecho a menudo se justifican partiendo del principio antrópico.

El valor de la velocidad de la luz puede obtenerse como

$\dst c=\frac{1}{\sqrt{\epsilon_0 \mu_0}}$

Hola. La velocidad de la luz vale 299 792 458 m/s, porque historicamente se tomaron patrones arbitrarios de longitud (el metro) y de tiempo (el segundo), que llevaron a esa cantidad. Si historicamente hubieramos usado la pulgada y el minuto para definir velocidades, la velocidad de la luz tendría otro valor.

Lo mismo pasa con $\epsilon_0$ y $\mu_0$. De hecho, hay diferentes sistemas de unidades donde estas constantes toman valores diferentes.

En física fundamental, se usan unidades en las que $\hbar = c= \mu_0 = \epsilon_0 = 1$, y se describe la misma física que con otros sistemas de unidades. Básicamente, masas y energías se miden en $GeV$, longitudes y tiempos en $GeV^{-1}$, y campos eléctricos y magnéticos en $GeV^2$,

Lo que realmente no es trivial es el valor de las constantes adimensionales, que no pueden modificarse con un cambio de unidades. Por ejemplo, intensidad de la interacción electromagnética viene determinada por el valor de la constante de estructura fina, que vale $\alpha \simeq 1/137$ , sean cuales fueren las unidades que usemos.

Saludos

[Richard R Richard]

Aqui tienen el video traducido al español

Saludos