¿Sabemos por qué hay un límite de velocidad en nuestro universo?

Question

Esta es la pregunta acerca de por qué tenemos un universal de límite de velocidad (la velocidad de la luz en el vacío). Es allí una manera más fundamental de la ley que nos dice por qué es esto?

No estoy preguntando por qué el límite de velocidad es igual a $c$ y no otra cosa, pero ¿por qué hay un límite.

EDIT: Respuestas del tipo "si no...", y responde explicando las consecuencias de tener o no tener un límite de velocidad no son--en mi opinión-- dar una respuesta de si existe una manera más fundamental para derivar o la ley para explicar este límite.

Answer 1

Imagine que hay una persona que prefiere para medir la cantidad de dinero en su cuenta bancaria con el valor de $V$. La ecuación es de $V = C\tanh N$, donde $N$ es la cantidad real de dinero en dólares. Esta persona también será confundido:

¿Por qué hay un límite ($C$) en la cantidad de dinero que puedo tener? ¿Hay alguna ley que dice que el valor de mi dinero, $V$, no puede ser más de $C$?

La respuesta es que él es sólo el uso de un "mal" de la variable a medir sus activos. $V$ no es aditivo; es una transformación de un aditivo variable, $N$, lo que él tiene que utilizar para que todo tenga sentido. Y no hay ninguna "ley del universo" que limita el valor de $V$ -- tal límite es solo un producto de su propia terquedad.

Lo mismo se aplica a la medición de la velocidad, es el "malo" de la variable para describir la tasa de movimiento; la velocidad no es aditivo. La "correcta" de la variable se llama "rapidez" -- es aditivo, y no hay ningún límite.

Answer 2

Hay un maravilloso papel puede buscar llama Nada pero la Relatividad. Que es una de las varias que el uso de álgebra básica, sólo para determinar la forma general de la fórmula para agregar velocidades, basado sólo en los principios generales de la simetría (lo que funciona aquí también trabaja allí, etc.).

En la final, se muestra que el familiar de la relatividad especial es la ineludible respuesta. En el papel de un arbitrario no determinado valor $Z$ salió de ella. Hay 3 casos: negativo no funciona. $0$ da de Galileo fija el tiempo absoluto, y cualquier valor positivo da especial de la relatividad, con un límite de velocidad.

La velocidad sólo es. En unidades naturales es un valor de 1$$. La razón de la velocidad de la luz (o de cualquier masa cosa) parece ser algo específico es su relación con otras cosas. En el extremo, usted puede encontrar la relación llamada de la estructura fina constante tiene un valor particular.

Su pregunta real es: ¿por qué es la estructura fina constante el valor de que es? Se desconoce la respuesta. Esto puede ser determinado por un conjunto más profundo de las reglas de lo que sabemos ahora, que puede provenir de la física no tenemos una conciencia, o puede ser un puro accidente como el número de planetas en nuestro sistema solar, en lugar de una ley.

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Entonces, ¿por qué es de $Z$ no-cero? Bueno, si es cualquier valor aleatorio tiene una muy pequeña probabilidad de ser exactamente cero, y el valor real que tiene, como siempre que no sea exactamente cero, solo establece un factor de escala y en realidad no significa nada.

La riqueza del Universo es debido a los efectos emergentes de los conceptos básicos: dado que el tiempo es relativo combinado con la mecánica cuántica significa que antipartículas debe existir, junto con la producción de par y de la aniquilación.

Si el universo no tienen la relatividad especial, pero había fijado que el tiempo absoluto, sería muy diferente y no tendríamos el mismo tipo de cosa en absoluto. Todo encaja, y si miras a una característica profunda de encontrar es necesariamente así que basado en el de otras características profundas. Es todo o nada: usted no puede recoger en la velocidad finita de la causalidad por sí mismo más de lo que usted puede preguntar por qué uno de los lados de un triángulo tiene la longitud específica que lo hace.

Answer 3

La mejor respuesta que se me ocurre es "porque el Universo sería fundamentalmente impredecibles de lo contrario."

Podemos imaginar el espacio-tiempo de cuatro dimensiones del colector de $\mathcal{M}$; las leyes de la física, a continuación, dictar cómo la materia y la energía se comportan en este colector. (Por el bien del argumento, se puede ver esto como el viejo y simple del plano espacio de Minkowski, a pesar de que el argumento se generaliza para incluir curva spacetimes así.) A continuación, podemos hacer la siguiente pregunta: "Supongamos que yo sé cómo la materia y la energía se comporta en algunos finito porción del universo en algún momento del tiempo $t = 0$. Lo que hace esto me dice sobre el comportamiento de la materia y la energía en el Universo después de ese tiempo?"

Si hay un límite de velocidad para el universo, entonces existe una región del espacio-tiempo llamado el dominio de la dependencia, en la cual se puede predecir lo que sucederá después de nuestro momento inicial. Se compone de todo el espacio-tiempo de los eventos cuyo pasado la luz de los conos de la¹, cuando remonta a $t = 0$, es enteramente contenida en la región del espacio que hemos tenido conocimiento. Visto como una función del tiempo, la región del espacio acostado en el dominio de la dependencia gradualmente encogimiento para nada, como las influencias de fuera de nuestra región (de la que no teníamos conocimiento) se propaga hacia el interior. Pero si el universo tiene un límite de velocidad en todos los puntos, entonces tenemos la garantía de que hay algo de volumen finito del espacio-tiempo en el que podemos predecir lo que va a suceder.

Si hay un infinito de la velocidad de propagación del Universo, sin embargo, luego el dominio de la dependencia se desvanece. A grandes rasgos, no hay manera de que podamos predecir nada, porque la causal influencias podrían propagarse desde fuera de nuestra región de datos iniciales y perder todo lo que hasta el instante después de que $t = 0$. Por lo tanto, si no hay un límite de velocidad, entonces el Universo sería básicamente impredecible; sin el conocimiento de todo lo que estaba sucediendo en el Universo en un instante determinado de tiempo, las leyes de la física no tendría ningún poder predictivo.

Yo se admiten libremente que esto no es tanto una respuesta a "¿por qué hay un límite de velocidad?" como "¿qué sería del universo, como si no hubiera un límite de velocidad?" Aún así, un Universo sin un límite de velocidad es lo suficientemente extranjero e incomprensible para hacer que me alegro de que vivo en un Universo con uno. (Esto tiene matices de la antrópico argumento-tal vez en algún Universo paralelo, algunas incomprensibles criatura está haciendo un argumento acerca de lo horrible que sería vivir en un Universo con un límite de velocidad.)

Por último, tenga en cuenta que nada en este argumento se basa en la relatividad especial; todo lo que se requiere es que exista una noción de la luz "cono" en cada punto en el espacio. El límite de velocidad podría variar de punto a punto, o difieren de acuerdo con la dirección, pero por el tiempo que separa la vecindad de cada punto en el espacio-tiempo en una causal pasado, causal futuro, y causalmente desconectados regiones (como con luz convencional-conos convencionales de la relatividad), entonces el argumento de la siguiente manera.

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¹ a la Luz "cono" aquí no necesariamente significa "el camino de todos los rayos de luz se remonta en el tiempo", sino de "los caminos de todos los rayos que viajan a la velocidad límite de remontarse en el tiempo".

Answer 4

La física es una disciplina científica en los que las observaciones y mediciones que se están equipados con modelos matemáticos que describen los datos existentes y predecir con éxito los nuevos valores para las nuevas condiciones de contorno. Cuando esto sucede se dice que el modelo ha sido validado.

Si los nuevos experimentos y observaciones deben falsificar el modelo, uno tendrá que volver a examinar los supuestos e incluso la búsqueda de un nuevo modelo.

En la actualidad la validación de modelo para las partículas elementales es el Modelo Estándar que utiliza relativista de la mecánica cuántica y ha sido probado innumerables veces con laboratorio de observación y los experimentos. Este modelo matemático , ya que incorpora la relatividad especial, está de acuerdo con la observación de que la velocidad de la luz es una constante c en el vacío. True, el valor de c es casual para esta discusión. Es la existencia del límite que se pone en duda, y la única respuesta posible es : debido a que el modelo teórico está de acuerdo con el experimento y es muy predictivo.

Si los nuevos datos de falsificar el modelo estándar para el punto de un nuevo modelo teórico, de ser necesario, este nuevo modelo tendrá que incorporar a la estructura existente para los casos que ha sido validado, incluyendo la velocidad de la luz límite. El modelo estándar sería el caso límite de la nueva teoría, para que las energías y las condiciones de frontera que fueron validados, de una manera similar a la física Newtoniana surge de la relatividad especial en el límite de bajas energías.

Answer 5

En la física, no se puede pedir / responder ¿por qué sin ambigüedad. Ahora, podemos observar que la velocidad de la luz es finita y que parece ser la más alta velocidad para la energía.

Eficaz teorías que se han construido alrededor de esta limitación y son coherentes, ya que dependen de los dispositivos de medición que se basa en la tecnología / ciencias de la que todos han c construido en. En las ciencias modernas, uno no se preocupa de lo que es acontecimiento, sino de lo que los dispositivos de medida.

La validación de estas teorías se permite decir fácilmente que no es un universal de la velocidad máxima. De hecho, hay un máximo de velocidad de un movimiento de la energía-hecho objeto cuando se mide en un espacio estático. No es exacto en un universo en expansión o en otras críticas relativistas contextos. No es exacto si no es la energía, es decir, con la supuesta influencia que sería intercambiado por enredados partículas. Aún así, uno no puede viajar más rápido que la luz, a menos que en los sueños.

La física moderna es nuevo. Se extiende en todas las direcciones. Todavía es difícil hacer una síntesis de todo lo que se sabe, lo que es útil y lo que no es coherente y pertinente. Tal vez lo finito valor de c ( y no sólo c ) vendrá de la cuántica de campos profundos análisis , de la misma manera que la relatividad seguido los muy ricos de la teoría de Maxwell. Mientras tanto, la comunidad científica no es consciente de un nuevo análisis, incluso si se ha publicado ya en algún oscuro repositorio.