¿Cómo (o lo hicimos) validamos que no podemos viajar más rápido que la luz?

Answer 1

La velocidad de la luz es realmente la velocidad de cualquier partícula sin masa (generalmente llamada “[math] c [/ math]”). El fotón es la única partícula que hemos detectado (y podemos realizar experimentos en este momento) que no tiene masa en reposo. Sin embargo, se teoriza que los gravitones y los gluones también tienen una masa en reposo cero, pero los gravitones son demasiado débiles para ser detectados y los gluones están confinados para estar dentro de protones y otra materia hadrónica compuesta.

La velocidad de la luz es realmente el factor de conversión entre las direcciones espaciales y de tiempo en el espacio-tiempo 4-dimensional de la relatividad. Entonces, es realmente una propiedad fundamental del espacio-tiempo en lugar de un atributo de una partícula particular. (Vea la respuesta de Frank Heile a la Relatividad especial: ¿Por qué la velocidad de la luz es un factor para determinar cuánta energía puede obtenerse de la materia? Para obtener una explicación matemática de esto).

Lo que nos dice la teoría de la relatividad es que una partícula que viaja a la velocidad de la luz siempre viajará a la velocidad de la luz (en el vacío, es decir, cuando no interactúa con otras partículas). Esto significa que todos los observadores, sin importar qué tan rápido estén viajando entre sí, medirán exactamente la misma velocidad “[math] c [/ math]” para la partícula. La relatividad también dice que cualquier partícula que viaje menos que “[math] c [/ math]” siempre viajará menos que “[math] c [/ math]”. Como actualmente estamos viajando menos que la velocidad de la luz, siempre estaremos viajando menos que la velocidad de la luz. Entonces, si tiene cero masa en reposo, siempre viaja en “[math] c [/ math]” y si tiene una masa en reposo mayor que cero (como nosotros) siempre viaja a menos de “[math] c [/ math ] “.

La teoría de la relatividad permite la existencia de taquiones, un taquión es una partícula hipotética que esencialmente tiene una masa en reposo imaginaria “[math] m_0 \ sqrt {-1} [/ math]”. La relatividad dice que un taquión siempre debe viajar a velocidades superiores a “[math] c [/ math]” para todos los observadores. Como no estamos hechos de taquiones, no podemos viajar a una velocidad mayor que “[math] c [/ math]”. El problema con los taquiones es que hay razones teóricas muy sólidas por las que no deberían existir. En particular, violarían la causalidad: los taquiones permiten viajar en el tiempo para que las causas futuras puedan tener un efecto en el pasado. Sin embargo, cuando una teoría predice los taquiones, eso suele ser una indicación de un problema con la teoría. Por ejemplo en teoría de cuerdas:

Si el taquión aparece como un modo de vibración de una cadena abierta, esto indica una inestabilidad del sistema D-brane subyacente al que está unida la cadena. [13] El sistema luego decaerá a un estado de cuerdas cerradas y / o D-branas estables. Si el taquión es un modo vibratorio de cuerda cerrada, esto indica una inestabilidad en el propio espacio-tiempo. En general, no se sabe (o se teoriza) a qué se deteriorará este sistema. Sin embargo, si el tachyon de cadena cerrada se localiza alrededor de una singularidad espacio-tiempo, el punto final del proceso de decaimiento a menudo tendrá la singularidad resuelta.

– Aquí está mi intento de traducir esta cita a un lenguaje “regular”: en cualquier teoría de cuerdas donde se encuentran los taquiones, la teoría en sí misma es inestable y se descompondrá en una teoría sin taquiones de una manera u otra.

Por lo tanto, los taquiones no han sido detectados y es probable que sean imposibles. En cualquier caso, si los taquiones existieran, no nos permitiría viajar más rápido que la velocidad de la luz, ya que “nosotros” no existiríamos si nuestras partículas masivas de repente se convirtieran en partículas de taquión.

Answer 2

Se sigue directamente de la relatividad y la velocidad medida de la luz ( c ) es constante, no se ve afectada por la velocidad de la fuente o del receptor.

Digamos que una nave espacial va muy rápido. Y luego encienden los faros. Muchas personas se confunden cuando se les dice que no importa qué tan rápido vaya la nave, la luz avanza a la velocidad de la luz. Ni siquiera tenemos que ir allí. Es bastante fácil darse cuenta de que al menos sigue adelante, ¿verdad?

Bueno, consideremos a alguien viendo pasar la nave espacial. Medirán la luz de los faros que avanzan en, bueno, la velocidad de la luz. Nunca pueden medir la nave espacial como si fuera más rápida que la velocidad de la luz, porque entonces tendrían que medir la luz como si retrocediera . Eso es un problema, porque cualquiera:

1. Las personas en la nave espacial todavía miden la luz como avanzando, en cuyo caso, hay una contradicción.
2. La gente en la nave espacial lo mide como retrocediendo, en cuyo caso ya no es relativo. (Por supuesto, también están muertos, porque los fotones, la luz entre los átomos que hace que los enlaces químicos ocurran, se irían hacia atrás y todo se derrumbaría).

Resulta que si haces los cálculos, se necesitaría una cantidad infinita de energía incluso para alcanzar la velocidad de la luz, por lo que estamos bastante seguros. Y un impulso infinito, lo que significaría que cualquier otra masa en el universo estaría infinitamente detrás de ti, excepto que todo el universo sería un disco perfectamente plano y aún no puedes estar fuera del disco. OK, se pone raro, así que guardémoslo para más tarde.

Aún así, puedes ver cómo no puedes ir más rápido que c . He estado lidiando con esto por décadas, y creo que es mejor decir que moverse más rápido que c no tiene ningún sentido. No importa qué tan rápido vayas, todavía es menos que c .

Answer 3

Nosotros no tenemos Los aceleradores de partículas no nos dicen nada sobre la posibilidad de alcanzar o superar una velocidad de c en relación con otra cosa. Una buena analogía fácil de entender para un acelerador de partículas es un túnel de viento …

Imagina que había un túnel de viento en el que el aire estaba siendo soplado a una velocidad constante de 100 mph. Luego imagina una partícula de polen que se libera al viento con una velocidad inicial de cero. Obviamente, la velocidad máxima en la dirección del viento que puede alcanzar esta mota de polen sería de 100 mph. El polen se aceleraría rápidamente al principio, pero a medida que la velocidad se aproxima a 100 mph, la aceleración disminuirá y disminuirá. La analogía sería aún más precisa si la presión del aire fuera variable (mientras que la velocidad se mantiene en 100 mph). Esto afectaría la aceleración de la partícula, pero 100 mph todavía sería el límite de velocidad. Nadie en su sano juicio inferiría de tal experimento que 100 mph es la velocidad máxima que el polen, o cualquier otra materia, puede alcanzar, sin embargo, los relativistas lo hacen con aceleradores de partículas.

En el acelerador de partículas, en lugar de un viento acelerado a 100 mph, tiene un campo electromagnético acelerado con una velocidad de c. Sin embargo, la cantidad máxima de energía que se pone en este campo, equivalente al aumento de la presión del aire en el túnel de viento, la velocidad máxima de una partícula cargada en el acelerador sería, por supuesto, c. Eso NO hace ca límite de velocidad universal, solo un límite de velocidad de acelerador de partículas.

Answer 4

No ha sido validado.
En términos generales, no se puede probar algo negativo.
Es solo una teoría que no ha sido violada por ninguna evidencia observable.