¿Cómo podemos distinguir entre la expansión métrica del espacio y la disminución de la velocidad de la luz en el tiempo?

Question

¿Cómo podemos distinguir entre la expansión métrica del espacio y la disminución de la velocidad de la luz en el tiempo?

Entiendo que el universo se está expandiendo. Pero parece que nuestras principales técnicas de medición implican asumir que la velocidad de la luz es constante en el tiempo. Sé que definir longitud en términos de una velocidad constante de la luz y nuestra unidad de tiempo, el segundo. ¿Significa esto que ambos son indistinguibles, es decir, que la expansión y la disminución de la velocidad de la luz son la misma cosa?

Answer 1

Las supernovas de tipo 1a explotan con una luminosidad fija y luego se desvanecen en un tiempo determinado.

Si la velocidad de la luz varía a lo largo del tiempo cósmico, la luz se desplazará al rojo en el caso de las supernovas más lejanas, pero la duración del desvanecimiento será por término medio la misma. Por otro lado, la expansión cósmica aumentará la longitud de onda de la luz, pero también el tiempo entre los fotones que se emiten y, en efecto, también hacen que parezcan desvanecerse más lentamente.

Por lo tanto, si las supernovas a mayor corrimiento al rojo se desvanecen en promedio más lentamente, se trata de una expansión cósmica. Si no, es una velocidad variable de la luz. Resulta que, efectivamente, se desvanecen más lentamente cuando se observan a mayor corrimiento al rojo, lo que descarta decisivamente la expansión cósmica.

Answer 2

Si la velocidad de la luz fuera variable, afectaría a los fenómenos en todas las escalas, desde la microscópica hasta la cosmológica. Sin embargo, la expansión del espacio no tiene ningún efecto sobre la materia ligada por fuerzas, como por ejemplo en cualquier cosa dentro de una galaxia. La expansión del espacio se observa (según la métrica FLRW) sólo en la escala cosmológica intergaláctica, por lo que no puede explicarse por una velocidad de la luz variable.

Answer 3

La expansión cosmológica tiene efectos observables, como los desplazamientos al rojo.

Un cambio en una constante dimensional es inobservable. Véase ¿Es posible hablar de cambios en una constante física que no es adimensional?

Por lo tanto, no hay ninguna relación entre estas dos ideas.

Answer 4

Sólo quiero señalar que las supernovas de tipo 1a no pueden ser para diferenciar entre la expansión cósmica y la velocidad variable de la luz.

Dado que la velocidad de la luz es una constante dimensional, la cambios locales no son observables. Localmente una supernova no tendrá un desplazamiento al rojo ni se desvanecerá más lentamente. Sin embargo, cuando se observa desde una gran distancia distancia (donde la velocidad de la luz es más lenta), parecerá que está desplazada al rojo y que se desvanece más lentamente.

Esto se puede comprobar cronometrando la velocidad de desvanecimiento en función del número de longitudes de onda de la luz, que será la misma medida tanto a nivel local como a distancia.