Qué es tan especial acerca de la velocidad de la luz en el vacío?

Question

Voy a tratar de ser explicativos como sea posible con mi pregunta. Por favor, también tenga en cuenta que he hecho mi parte de google y estoy en busca de un lenguaje sencillo preferible con algún ejemplo para que yo pueda obtener alguna información en este tema.

Mi pregunta es, ¿qué es tan especial acerca de $c$? Por qué sólo se $c$. Es como el huevo y la gallina rompecabezas para mí. Hace Einstein llegó a $c$ la observación de la luz o no le dieron a luz mediante el uso de algún número que resultó igual a $c$.

¿Por qué es $c$ no relativa. Si algo tiene cero resto de la masa, como el fotón, ¿por qué sólo viajan en $c$ en el vacío y no con $c+1$ o $c-1$?

Answer 1

La Relatividad especial se basa en la invariancia de una cantidad denominada el momento adecuado, $\tau$, que es el tiempo medido por un mover libremente (es decir, no acelerado) en calidad de observador. El buen tiempo está definido por:

$$ c^2d\tau^2 = c^2dt^2 - dx^2 - dy^2 - dz^2 $$

Esto es similar a la de Pitágoras teorema de lo aprendido por generaciones de escolares, excepto que incluye el tiempo (convertido a una distancia de la multiplicación por $c$) y una mezcla de signos más y menos. La mezcla de los signos es responsable de todos los efectos extraños, como la dilatación del tiempo y contracción de longitud, y porque hay una mezcla de signos el valor de $d\tau^2$ puede ser positivo, negativo o cero.

Si $d\tau^2$ es menos de cero, a continuación, $d\tau$ debe ser imaginario, y por lo tanto no físico. Rápidamente un poco de matemáticas le mostrará que la $d\tau^2$ sólo puede ser negativo si se viaja más rápido que la luz, y por lo tanto ese $c$ es la velocidad más rápida en nada en el universo puede viajar.

Por lo $c$ es especial porque determina una simetría fundamental del universo.

Nota a pie de página:

He dicho $c$ es especial, mientras que Kostya ha dicho lo contrario, pero en realidad está a la derecha.

Kostya es correcto que no hay nada especial acerca de la velocidad de 299 792 458 m/s (aunque si lo cambia por mucho que va a cambiar la física suficiente de que no podemos estar aquí :-). Sin embargo, la velocidad a la que viaja la luz es muy especial, porque nada de viajar a esta velocidad sigue una geodésica nula, es decir,$d\tau^2 = 0$. Este es el sentido en el que me refiero a que $c$ es especial.

Answer 2

Nada. De la Naturaleza de la perspectiva de la velocidad de la luz es completamente artificial número.

Imagínese que usted ha descubierto una cultura ajena que mide la longitud horizontal $\ell$ y la altura de la $h$ en las diferentes unidades. Ellos viven en un planeta con muy fuerte fuerza de la gravedad, y para ellos es muy difícil de girar cosas en el plano vertical. Este tipo de rotaciones son realmente antinatural y contrario a la intuición para alien-laico. Mientras extranjero-los físicos descubrieron ellos y han introducido un especial de transición coeficiente de $\alpha$, que transformó una dimensión a otra, permitiendo a los extranjeros a entender que estas dos cantidades son proyecciones de una cosa que se llama "distancia": $$ d^2 = \alpha^2 h^2 + \ell^2 $$

Then imagine that there is an alien-physics.stackexchange site and someone asked there "What is so special about that $\alfa$?" And the answer is, again, "nothing". Nothing is special about $\alpha$ -- these aliens are just used to special conditions.

Same thing applies to homo sapience -- we are just used to very low speeds, which makes us think that time and space are completely unrelated and cannot be "rotated" into each other. While non-alien-physicists discovered that this is not the case, introducing a transition coefficient $c$...

Answer 3

Einstein en 1905 derivados de $c$ a partir de las ecuaciones de Maxwell. Título exacto del papel en el que la relatividad especial fue publicada fue Sobre la Electrodinámica de los Cuerpos en Movimiento. Él básicamente resuelto el problema de los dos electrones que se mueven uno respecto al otro. Mover electrones crear un campo magnético cambiante y al mismo tiempo son acelerados por la fuerza de Lorentz y la fuerza eléctrica procedente del campo.

En un marco inercial de referencia asociado con ningún electrón no hay ninguna fuerza magnética ($q\mathbf{v}\times\mathbf{B}$, $\mathbf{v}$ ser $\mathbf{0}$), sólo el campo eléctrico actúa sobre el electrón. La solución es: si queremos cambiar nuestro marco de referencia a un marco de referencia que se mueve a velocidad constante se produce una transferencia entre campos magnéticos y eléctricos. Hay inherentemente es una constante en la transformación en el que las unidades son metros por segundo. Fue llamado un "Einstein constante".

Einstein miró a la velocidad de las ondas electromagnéticas calculado usando el bien conocido en el momento magnético y eléctrico constantes (la misma fórmula de Einstein constante, por cierto), y señaló que la semejanza observada con la velocidad de la luz es... fascinante. Era sólo una sugerencia de la luz una onda electromagnética.

Así:

• Einstein constante
• la velocidad de la luz

dos cosas separadas. Pero dado que la luz es una onda electromagnética, es la velocidad en el vacío es igual a la de Einstein constante $c$.

Hoy comúnmente llamamos simplemente "velocidad de la luz" por conveniencia, pero en muchos contextos podría ser llamado "Einstein constante".

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

Answer 4

Bueno, una manera de mirar es como sigue.

Imaginen que existen dentro de una de 4 dimensiones medio ambiente, en un Espacio de Tiempo de medio ambiente. Ahora imaginemos que tenemos un objeto que se extiende por todo el espacio, y que este objeto está en reposo en el Espacio. Sin embargo, este objeto está en movimiento. Está en movimiento a través de una de las 4 dimensiones. Que está en movimiento a través de la dimensión que se conoce como la dimensión del tiempo.

Ahora imagine que la magnitud de este movimiento es equivalente a la velocidad que la luz se mueve a través del espacio (c), y que este específico (c)constante de movimiento se aplica a todos los objetos.

No importa lo que la dirección de cualquiera de los objetos de los viajes en el Espacio-Tiempo, esta magnitud específica de movimiento se mantiene. Si un autobús se convierte en una esquina, el autobús ha cambiado su dirección de viaje, y por lo tanto a su vez que el autobús se haya girado. Por lo tanto, si cualquier objeto, a medida que se mueve a través del Espacio-Tiempo, cambia su dirección de viaje, también aquí, la rotación se produce.

Ahora, si se toma todo esto en cuenta y analizar el resultado de tales circunstancias, encontrar la Longitud de contracción, dilatación del Tiempo, las ecuaciones de Transformación de Lorentz, la Velocidad de la ecuación de adición, y la relatividad de la Simultaneidad.

Usted también encontrará que, en tales circunstancias, podrá medir la velocidad de la luz c, y hacer así que no importa qué marco de referencia de la luz se mide a partir de, no importa la dirección en que la luz se desplaza hacia.

Answer 5

Esta podría ser la mejor explicación visual de mi pregunta y respuesta: https://www.youtube.com/watch?v=IXxZRZxafEQ