¿Por qué la velocidad de la luz es tan rápida?

Answer 1

Érase una vez una niña caminaba por el bulto.
Cruzó la primera brana y dijo “la velocidad de la luz en este universo demasiado rápido” y luego fue a la siguiente y dijo “la velocidad de la luz en este universo es demasiado lenta” y luego vino a nuestro Universo y dijo: : “Oh, genial, gran lugar para hacer algo de física …”.

Veamos cómo la materia y la energía afectan la curvatura del espacio-tiempo, que para nosotros se experimenta como la fuerza de la gravedad.

¿Ves la “c” en el denominador? Esa es la velocidad de la luz y se eleva a la cuarta potencia. Si tomáramos el valor actual de la velocidad de la luz y lo redujéramos a la velocidad más rápida posible de cualquier cohete, digamos 30,000 m / s, ¿qué podría pasar con la gravedad? Bueno, ¡la fuerza de la gravedad aumentaría diez mil billones de veces! Simplemente no podemos vivir así.

Ahora veamos la constante de estructura fina, ese valor cercano a 1/137 que influye en las interacciones electromagnéticas y es directamente proporcional a la velocidad de la luz “c” como se muestra:

Si el valor de la velocidad de la luz fuera diferente, entonces la constante de estructura fina es igualmente diferente, solo ligeramente diferente, entonces los átomos y, por lo tanto, la vida no podrían formarse, o mucho más.

Podría pensar que la velocidad de la luz es muy rápida, pero creo que es la correcta.

Al no científico.
Es probable (al menos se espera) que el físico aquí en Quora tome el espíritu de esta respuesta en la que se da. Entienden la física subyacente y saben qué asuntos quedaron sin decir. En aras de la exhaustividad, me gustaría añadir algunos detalles muy importantes y relevantes para los no especialistas.

1. Nadie lo sabe y el nivel más profundo de comprensión de qué es en última instancia un universo o por qué las constantes tienen los valores que tienen.
2. Si bien el cambio de los valores de las constantes mientras se mantienen fijas otras constantes indica consecuencias dramáticas, no sabemos cómo alterar algunas de estas constantes influye en las otras constantes para saber si, en principio, se pueden mantener esos valores iguales. Las elecciones de unidades pueden hacer una diferencia. En la ecuación para la constante de estructura fina, la permeabilidad del espacio libre se mantiene fija, pero la ecuación podría haberse expresado de otra manera y poner “c” en el denominador en lugar del numerador y, aparentemente, cambiar sus implicaciones.
3. Importante: la velocidad de la luz en sí NO es lo que es importante aquí, ni tampoco lo que implican las ecuaciones. El valor “c” es una cantidad invariante fundamental en la física … sucede que la luz o cualquier partícula sin masa se mueve a esa velocidad.

Dejé fuera muchos de los detalles específicos sobre las ecuaciones, ya que no creía que parecieran necesarios para responder, así que dejé esos detalles para que se traten en la sección de Comentarios.

Answer 2

Desde una perspectiva humana, la velocidad de la luz es inmensa.
Comparado con la escala de todo el universo, ¡es terriblemente lento!
Todo depende de con qué lo estés comparando.

Otra pregunta podría surgir de lo que pides:

¿Por qué la velocidad de la luz (‘c’) es el valor que tiene?
¿Por qué no es más rápido o más lento?

Si la velocidad de la luz cambiara repentinamente (más rápido o más lento), ¡probablemente romperías el universo! ‘c’ es el valor que tiene, porque si no lo fuera, todas las demás constantes fundamentales tendrían que cambiar para adaptarse al cambio en ‘c’.

Entonces, ‘h’ (la constante de Planck), ‘G’ (la constante gravitacional), ‘e’, ​​(la carga elemental), más algunos otros, encontrarán repentinamente que todos son valores erróneos. Cada una puede definirse en términos de las otras constantes, por lo que, en pocas palabras, el universo no se sumaría (¡por así decirlo!) Y podría desaparecer en un instante de lógica matemática …!

Sería un poco como esperar que la caja de cambios de tu auto siga funcionando si decides reemplazar una de las piezas dentadas por otra de tamaño incorrecto …

Answer 3

Esto es un poco ondulado a mano, pero debería ayudar a conseguirte la idea. Solo tómalo con un grano de sal.

[math] c [/ math] no es la velocidad más rápida. Es la única velocidad en el universo. En la relatividad, hay algo que se llama velocidad 4, que es,

[math] \ vec {u} = (c u_t, \ widetilde {u}) [/ math]

[math] \ widetilde {u} [/ math] es la velocidad normal (llamada velocidad 3) a la que todos estamos acostumbrados a distanciarnos con el tiempo.

[math] c u_t = c \ frac {dt} {d \ tau} [/ math] sin embargo, es lo rápido que alguien está midiendo un evento A en comparación con otra persona que está en reposo con respecto a A. Es como “la velocidad de hora”. Ignora el factor extra de c allí. Eso solo hace que las unidades salgan bien.

Y, todo se liga en una hermosa ecuación,

[math] \ vec {u} \ cdot \ vec {u} = – c ^ 2 [/ math]

A veces, la “velocidad 4” puede tener una gran velocidad en el tiempo y una pequeña “velocidad espacial” (velocidad normal); otras veces, puede tener una pequeña “velocidad del tiempo” y una gran “velocidad del espacio” (dilatación del tiempo cuando te mueves rápido). Pero el total siempre es [math] c [/ math]. [math] c [/ math] es la única velocidad.

Y sucede que las partículas sin masa no se mueven a tiempo. Así que para ellos, “tiempo-velocidad” es 0. Eso significa que la “velocidad-espacio” de la luz debería ser [math] c [/ math]. Por otro lado, si está parado, su “velocidad espacial” es [math] 0 [/ math], lo que significa que su “time-speed” debe ser [math] c [/ math].

Entonces [math] c [/ math] no es la velocidad más rápida. Es la única velocidad. Es solo que la forma en que se distribuye la velocidad de 4 depende de lo que estamos hablando.

Answer 4

La energía cinética de un cuerpo que se mueve con velocidad v viene dada por (según la teoría de la relatividad):
mc ^ 2 (γ-1)
Donde γ = 1 / sqrt (1- (v / c) ^ 2)
Si dibuja un gráfico de energía cinética b / w y la velocidad v del cuerpo, observará que el cambio en la energía debido a un pequeño cambio en la velocidad es muy alto. Cuando v se aproxima a c, el cambio en la energía cinética se acerca al infinito. Dado que, el cambio en la energía es la energía que debe darse al cuerpo para aumentar su velocidad de xm / sa a ym / s, tendrá que dar una cantidad infinita de energía para hacer que la velocidad sea igual a la velocidad de ligero. Es por esto que un cuerpo no puede alcanzar la velocidad de la luz, ya que dar energía infinita es simplemente imposible. Sin embargo, si encuentra una manera de proporcionar una cantidad infinita de energía, seguramente puede moverse a la velocidad de la luz o tal vez incluso más rápido que eso. Pero simplemente no puedes. Incluso para una partícula de masa despreciable (como el electrón), la energía requerida es infinita.

NOTA: la gráfica b / w KE y v (con v en el eje x) nunca corta la línea x = c

Answer 5

La velocidad de la luz depende de dos ‘cosas’. Estas cosas tienen nombres técnicos que omitiré, pero básicamente son la propiedad eléctrica y la propiedad magnética.
Si lees esa oración y dices woah … tío frío … M hablando de luz … no compliques las cosas con cosas eléctricas y magnéticas … Me reiría contigo … jajaja … y digo … no es eso ¿alguna cosa?
Eso es lo que descubrieron Micheal Faraday y Maxwell. Es alucinante que la luz tenga algo que ver con estas cosas. Pero es verdad.

En cualquier caso, se encuentra que si toma cualquier material, cada uno tiene su propio valor para esta propiedad eléctrica y la propiedad magnética.
Y cuando resuelves la ecuación u calcula que el valor máximo resulta estar en vacío. Así que sí. La luz esta limitada por estas ‘cosas’

Si nuestro universo fuera diferente (es decir, las cosas fundamentales como, la carga en un electrón fuera diferente), entonces claramente la velocidad de la luz sería diferente (más rápida o más lenta, dependiendo de cuán diferente sea el universo)

Pero eso no es la parte rara de la luz. Una historia para otro post tal vez 😛

Answer 6

Si uno creía que el universo tenía un comienzo, la pregunta obvia era: ¿qué sucedió antes del comienzo? ¿Qué estaba haciendo Dios antes de hacer el mundo? ¿Estaba preparando el infierno para las personas que hacían tales preguntas?

-Stephan Hawking

Igual que aquí. Si un cuerpo con masa finita se mueve con cierta velocidad y todas las demás condiciones en las que se realiza el experimento son iguales, entonces siga reduciendo la masa, la velocidad sigue aumentando. Esta es una explicación muy simple para entender lo que deseo decir. Así, siendo la luz pura forma de energía, alcanza la máxima velocidad.

Esto lleva a una pregunta muy extraña: ¿qué sucede cuando la velocidad se vuelve cero? ¿Está la masa alcanzando un valor máximo? Por supuesto no. ¿Por qué? Bueno, modificaré la respuesta si se me ocurre algún argumento contrario.

Answer 7

De hecho, no solo la luz se propaga en el vacío a una velocidad de la luz. Muchas otras radiaciones son las cosas más rápidas, también. Por ejemplo, cualquier oscilación del campo electromagnético hace lo mismo: ondas de radio, radiación de rayos X, rayos ultravioleta e infrarrojos.
En cuanto a POR QUÉ todas estas radiaciones son las cosas más rápidas en el Universo, la respuesta a esta pregunta que solo podemos obtener de Dios: el Creador de todas las cosas, visible e invisible, así como respuestas a muchas otras preguntas: ¿POR QUÉ los neutrinos oscilan de una? Sabor a otro? ¿O por qué los protones tienen carga eléctrica y los neutrones no? … etc. Para resolver el problema, tenemos que responder una pregunta más amplia: ¿POR QUÉ el mundo es TAL como ES?

Answer 8

Los cuerpos de luz (fotones) son las partículas de materia 3D más básicas. Se mueven rodeando el medio universal a la velocidad lineal más alta posible, sin dañar su propia estructura. Por lo tanto, esta velocidad lineal es constante y limita la velocidad lineal de la materia 3D a través del espacio. La incapacidad del medio universal para mover el fotón a una velocidad lineal más alta es el único factor que limita la velocidad de la luz a su valor actual. Sólo los fotones pueden moverse a esta velocidad. Una partícula de materia 3D superior, cuya velocidad lineal se acerca a la velocidad de la luz se descompondrá en sus fotones constituyentes mucho antes de que la partícula alcance la velocidad de la luz. Ver: http://vixra.org/abs/1103.0026

Answer 9

La luz viaja tan rápido como cualquier cosa en el universo. Hay muchos otros tipos de energía que se mueven a la velocidad de la luz o cerca de ella. Por ejemplo, las ondas de radio y gravedad. La materia viaja más despacio.

Así que la luz viaja a la velocidad que lo hace porque nada en el universo viaja más rápido.

No sabemos por qué el universo limita la energía a esta velocidad, por lo que es difícil decir si el límite de velocidad aumentó si la energía viajaría más rápido de repente. Sospecho que lo haría.

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Para más información como esta, sígueme a mi blog Science and Tech .

Answer 10

¿Hay algo de lo que sepas que sea en realidad infinito, algo que no sea abstracto como tu amor por tus hijos?

Una vez se pensó que la densidad de los agujeros negros o una “singularidad” imaginada al comienzo del Big Bang podría haber sido infinita, pero el pensamiento moderno se mueve principalmente hacia una visión más finita incluso de esas cosas extremas.

No es irrazonable que la luz tenga una velocidad limitada debido a la forma en que se propaga. Si observa la forma en que se comportan los campos magnéticos y eléctricos acoplados (las “ruedas” del fotón), puede ver que la constante a la que llamamos la velocidad de la luz surge de cómo las ondas electromagnéticas se unen entre sí.

Answer 11

No soy un experto, pero la teoría de la relatividad restringe la velocidad más rápida, es decir, la velocidad de la luz, como m = m0 / sqrt (1-v2 / c2).
pero de una manera retorcida, puede cambiar la velocidad como s = d / t. cambiando d cambiará automáticamente d como se explica en la Teoría de envoltura .

Answer 12

La luz no depende de alguna fuerza que podría hipotéticamente viajar más rápido que ella porque la luz en sí misma es la portadora de la fuerza electromagnética. La luz no es más que energía pura, por lo que viaja a la velocidad de los fotones, que es el límite de velocidad universal.

Por supuesto, eso no significa que no se descubrirá una teoría que permita viajar más rápido que la luz. Pero actualmente, no existe evidencia de tal fenómeno, por lo que pensar fuera de la caja y hacer teorías hipotéticas es inútil si no podemos respaldarlas con evidencia física.

Answer 13

La velocidad de la luz no es lo suficientemente rápida. Sólo es rápido en comparación con cualquier otra cosa. Pero, no nos llevará a las estrellas habitables en un tiempo razonable, ni nos permitirá explorar esta galaxia, o visitar a nuestros vecinos en la galaxia de Andrómeda. Es por eso que tantas historias de ciencia ficción modernas tienen que “inventar” FTL para hacer posible una buena aventura.

Answer 14

‘c’ es una constante de la naturaleza. Tiene un valor, al igual que la carga fundamental tiene un valor, la constante de la plancha tiene un valor, la constante gravitacional universal tiene un valor, etc. No existe actualmente ninguna teoría que explique por qué estas constantes tienen los valores que tienen y respaldan. Que tal teoría pueda existir es baja.

La velocidad de la luz no define c; más bien, c define la velocidad de la luz. Cualquier partícula sin masa es atrapada en c. Entonces, la velocidad de la luz es el valor, simplemente porque c tiene el valor que tiene.

Answer 15

No es. Es solo que todo lo demás se vuelve lento por la masa.

La velocidad a la que viaja cuando se mide en unidades que hemos inventado (como metros y segundos) parece enorme, pero se podría decir fácilmente que su velocidad es 1, y todo lo demás viaja a una fracción de esa velocidad.

Answer 16

Lo vemos + rápido porque todas las cosas que hacemos, toda la química que hace que nuestros cuerpos funcionen, todos los mecanismos que hacen que lo que pensamos de sólido, líquido y gas, estén mediados por la fuerza electromagnética, cuyo portador, fotones, Viaja a la velocidad de la luz. Para que tengamos un mundo coherente en el que vivir, nuestros procesos internos tienen que ejecutarse a velocidades mucho más lentas que la velocidad de los procesos subyacentes.

Por analogía, para obtener una pantalla de juego que se actualice a 60Hz, necesitará varios procesadores que registren varios GHz.

Answer 17

La velocidad de la luz es constante para cada observador, independientemente de su velocidad en relación con cualquier punto de papelería supuesto.

Es controlado o limitado para cada observador darles un entorno visual estable para ver el universo.

No es un límite de velocidad del cosmos como a algunos les gustaría creer. Pero es una constante universal para cada observador, independientemente de su velocidad en relación con cualquier punto de papelería supuesto.

No, como la mayoría se confunde con la dilatación del tiempo y la contracción de la longitud, son una observación observable solo para el observador que observa los objetos en movimiento en relación con ellos.

Answer 18

No soy físico, así que pido disculpas por las inexactitudes de mis declaraciones, pero tengo algunas pistas de por qué podría ser así.

Normalmente, si desea hacer que un objeto se mueva rápido, debe agregar energía al proceso. Puedes imaginar un ejemplo de que quieres empujar un tren, entonces necesitas mucha energía para hacerlo. Cuanto más pesado es el objeto, más energía necesitas.

En el caso de la luz, su peso en estado de no movimiento es solo cero (¿o cerca de cero?). Entonces no necesitamos ninguna energía (o solo una pequeña) para alcanzar su increíble velocidad. Creo que cualquier partícula con peso cero puede viajar tan rápido, no solo la luz. Esa es probablemente una respuesta por la que la luz es mucho más rápida que cualquier otro objeto de masa.

Answer 19

¿Comparado con que?

Comparado con nuestras velocidades humanas, es muy rápido.

En comparación con las distancias en el universo que puede cubrir durante una vida humana, es muy lento.

Todo depende de con qué lo compares.

Answer 20

La velocidad de la luz es constante en el espacio libre. Esto se debe a que el espacio tiempo está estructurado de esa manera. También es la velocidad de la gravedad, si lo prefiere.
Velocidad de la gravedad