Cómo puede cualquier velocidad se define como una constante?

Question

Sabemos que la velocidad de la luz es una constante, y por lo tanto puede ser utilizado para calcular muchos otros valores relativos, pero estoy teniendo dificultades para entender cómo la velocidad puede ser una constante, ya que depende de otras variables.

Por ejemplo, tomar un universo en el que no hay nada distinto de la Tierra y el Sol. No hay otras estrellas, las galaxias, los planetas. En este ejemplo, cuando un cohete que sale de la Tierra y se dirige hacia el Sol, su velocidad es medible, de acuerdo a su distancia variable de la Tierra y el Sol.

Ahora elimine el Sol de la imagen. El cohete no ha cambiado; sigue alejándose de la Tierra a la misma velocidad. Pero, ¿y si la Tierra misma se inicia ahora en movimiento? Ahora la distancia es aún cambiando, pero la manera en que el individuo velocidades se calculan?

Ahora eliminar la Tierra, y tenemos sólo un movimiento de cohetes en el universo entero. ¿Cómo puede su velocidad se calcula? ¿Cómo podemos saber que sigue moviéndose? El concepto de "velocidad" todavía existen?

Mi pregunta es: Si la velocidad no es una entidad en sí misma, pero sólo depende de otros factores constantes, ¿cómo puede la velocidad de la nada (y mucho menos la luz) ser una constante? Estoy completamente perdiendo algo aquí?

Excusa la falta de términos científicos; yo no soy un científico, sino un desarrollador de software con un interés en la relatividad y la física cuántica.

Edit: La cuestión es no "Es posible tener una constante de velocidad?", en cuyo caso sería posible responder, "Sí, y la prueba es que no es una constante de velocidad, he aquí cómo demostrarlo...", que es lo que la mayoría de las respuestas parecen estar haciendo.

La pregunta es más bien "¿Cómo puede haber una constante de velocidad?" - el énfasis en la 'constante' - en cuyo caso diciendo: "Aquí está la prueba de que no es uno" no es una respuesta. Sé que hay uno, de lo contrario yo no estaría haciendo la pregunta...

Answer 1

La velocidad de la luz es en realidad un caso muy especial en comparación a cómo normalmente, pensamos que la velocidad (tal y como yo lo entiendo).

El movimiento es siempre relativa a un marco de referencia. En el caso de un único objeto aislado, es difícil pensar realmente acerca de cómo usted podría tener cualquier marco de referencia sin por lo menos un segundo objeto para medir la velocidad relativa. Con varios objetos, la velocidad relativa obviamente depende del movimiento de cada uno de los objetos respecto a otros.

La luz es un caso especial, porque tiene la misma velocidad relativa a cualquier marco de referencia inercial. Si me estoy moviendo de 3 km/s con respecto a la Tierra, por ejemplo, y alguien se estaban moviendo 30.000 km/s con respecto a la Tierra, quedaría por tanto medir la luz se mueve a la velocidad de la luz en relación a cada uno de nuestros marcos de referencia. No es exactamente intuitivo, pero es la forma que he encontrado de la realidad que realmente funciona.

También conduce a otras extrañas consecuencias, como la contracción de longitud y dilatación del tiempo.

Answer 2

Mi pregunta es: Si la velocidad no es una entidad en sí misma, sino sólo depende de otros factores constantes, ¿cómo puede la velocidad de la nada (por no hablar de la luz) puede ser una constante? Estoy completamente perdido algo aquí?

La pregunta que en realidad está preguntando que es el más fundamental, la velocidad o la distancia? Pensar acerca de las distancias en el espacio. ¿Cómo vamos a medir si no medimos el tiempo que tarda algo que viaja a velocidad conocida? Pensar demasiado acerca de las estructuras de la materia, ¿cómo hace una regla de mantener su tamaño? Es a causa de las fuerzas en laminados entre los átomos o moléculas. Son estas fuerzas electromagnéticas. Los que son transmitidos por los fotones, en el efecto de las partículas de la luz. Es la velocidad de las fuerzas (es decir, la velocidad de la luz) que crear la estructura y dar longitud a la regla. En última instancia, la distancia depende de la velocidad, no de velocidad en la distancia.

O existe o no existe, el límite máximo de velocidad en la naturaleza. Si no se, las leyes de la física serían diferentes de los que se observa. Así que sabemos que hay un máximo de velocidad. Lo que ocurre es que la luz viaja a la velocidad máxima. Debido a la distancia depende de la velocidad, todas las otras velocidades son fracciones de la velocidad máxima. La velocidad de la luz es una constante, porque de todas las velocidades son relativas a la velocidad de la luz.

Answer 3

Es de sentido común, esta pregunta o variantes de las que me preguntan mucho. Seguramente si vas a viajar hacia un haz de luz que parecen viajar más rápido? La respuesta es no, cada inercial observador mide la velocidad de la luz para ser exactamente $c$, independientemente de su velocidad. Es por esta razón que las transformaciones de Galileo romper hacia abajo y en su lugar utilizamos la transformación de Lorentz:

$$t'=\gamma\left(t-\frac{vx}{c}\right)\tag{1},$$ $$x'=\gamma(x-vt)\tag{2},$$ $$y'=y\tag{3},$$ $$z'=z\tag{4}.$$

También es de esta aparentemente contra intuitivo hecho de que la contracción de longitud y dilatación del tiempo en la relatividad especial aparecer.

Answer 4

cómo la velocidad puede ser una constante

No, depende del marco de referencia seleccionado. La única excepción es la velocidad de la luz en el vacío, que en cualquier marco de referencia es $c$.

Pero, ¿y si la Tierra misma se inicia ahora en movimiento? Ahora la distancia es aún cambiando, pero la manera en que el individuo velocidades se calculan?

En un pre-la relatividad de los tiempos fue un Galileo de la velocidad de adición de la regla :

$$ \mathbf {u} =\mathbf {v} +\mathbf {u'} $$

Así que si el tren va a $100 \,\text{km/h}$ velocidad relativa a la tierra, y usted como pasajero están caminando en el interior de un tren de vagones hacia un conductor con un $5\, \text{km/h}$ de la velocidad, entonces usted puede pensar que su velocidad relativa a la aproxima cruce de caminos se $100 + 5 = 105 \,\text{km/h} ?$

Tal vez.

En este caso particular 105 es una buena aproximación debido a que su tren y velocidades relativas se $\ll c$. Pero volvamos de nuevo a su cohete de la tierra ejemplo.

Supongamos que usted quiere volver a la tierra, por lo que la inversión de tu cohete dirección y comenzar a moverse hacia la tierra con $0.5c$ de velocidad. Ahora, como usted lo dijo algún cataclismo cósmico que ha sucedido, cerca de super-nova se ha disparado y la explosión de la onda empuja la tierra hacia su cohete también a $0.5c$ de velocidad. Así que usted puede pensar que ahora su cohete velocidad hacia la tierra se $0.5c + 0.5c = 1c$ ?

NO

Simplemente porque sólo la luz en el vacío y otra masa de las partículas puede alcanzar la velocidad de la luz. Otros objetos con masa de reposo $> 0$ puede ni llegar a $c$ ni superior a éste. Así que para ser capaz de calcular correctamente su cohete velocidad hacia la tierra que necesita para el uso especial de la relatividad, la velocidad de adición de fórmula, la cual es : $$ u={v+u' \over 1+(vu'/c^{2})} $$

Esto también se llama una composición ley de velocidades. Ahora tenemos que conectar su tierra y velocidades relativas de la CMB y obtener :

$$ \large{u={0.5c+0.5c \over 1+\left(\frac{0.5c \,\, 0.5c}{c^{2}}\right)}} = 0.8c $$

Así que el cohete se mueve hacia acelerada de la tierra sólo con $0.8$ de la velocidad de la luz. Si te parece interesante, tratar de aumentar velocidades relativas de la CMB de la tierra,el cohete y ver qué pasa. (Sugerencia: Puede llegar a $c$ ?)

Ahora eliminar la Tierra, y tenemos sólo un movimiento de cohetes en el universo entero. ¿Cómo puede su velocidad se calcula? ¿Cómo podemos saber que sigue moviéndose?

De hecho, si no hay objetos externos para comparar, es difícil decir que un cohete se mueve en absoluto. Sin embargo, para quitar todos los marcos de referencia sería imposible hacer. Al menos se puede medir la velocidad del cohete con respecto a la de escape. La misma como se puede ver en un coche en movimiento como el que deja la niebla sucia detrás. O usted puede medir la radiación cósmica de fondo, la longitud de onda cambia debido a Doppler color azul/rojo turno, lo cual ocurre debido a que su cohete movimiento y etc.

Answer 5

Ya estás en el camino correcto para seguir Einstein pensamientos. Sólo tienes que seguir adelante con la lógica y usted encontrará:

Sólo hay una forma de que la velocidad sea constante: tiene que ser una máxima velocidad!

Si es que existe, la velocidad máxima, la costumbre, la ley de adición de velocidades debe ser alterado!

Y que es lo que se propuso - y resultó ser el clavo.