Velocidad de la luz unidireccional

Velocidad de la luz unidireccional : la velocidad de la luz en línea recta (sin reflejos) desde la fuente hasta el receptor, que utilizan diferentes relojes. Cuando se usa el término " velocidad de la luz ", a veces es necesario distinguir entre su velocidad en un sentido y su velocidad en dos sentidos. La velocidad de la luz en un solo sentido desde una fuente hasta un receptor no se puede medir independientemente del acuerdo sobre cómo se sincronizan los relojes en la fuente y el receptor. Sin embargo, es experimentalmente posible medir la velocidad de ida y vuelta (o la velocidad de la luz en los dos sentidos ) cuando la fuente y el receptor funcionan en las mismas condiciones con el mismo reloj. Este puede ser un camino desde la fuente a otro receptor, que inmediatamente envía la señal de regreso, o desde la fuente al espejo y viceversa. Albert Einstein eligió una convención de tiempo de este tipo (ver Cronometraje de Einstein ) que hizo que la velocidad en un sentido fuera igual a la velocidad en dos sentidos. La constancia de la velocidad unidireccional en cualquier marco inercial dado está en el corazón de su teoría de la relatividad especial , aunque todas las predicciones verificables experimentalmente de esa teoría son independientes de esta convención [1] [2] .

Todos los experimentos que intentaron medir directamente la velocidad de la luz en un sentido, independientemente del tiempo, no tuvieron éxito [3] . Estos experimentos establecen directamente que la sincronización lenta del reloj es equivalente a la sincronización de Einstein, que es una característica importante de la relatividad especial. Aunque estos experimentos no establecen directamente la isotropía de la velocidad de la luz en un sentido, ya que se ha demostrado que el movimiento lento del reloj, las leyes del movimiento de Newton y los marcos de referencia inerciales ya contienen el supuesto de una velocidad isotrópica en un sentido. de luz [4] . En general, se ha demostrado que estos experimentos son consistentes con una velocidad de la luz anisotrópica en un sentido si la velocidad de la luz en dos sentidos es isotrópica [1] [5] .

"Velocidad de la luz" en este artículo se refiere a la velocidad de toda la radiación electromagnética en el vacío

Velocidad bidireccional

La velocidad bidireccional de la luz es la velocidad promedio de la luz desde un punto, como una fuente, hasta un espejo y viceversa. Debido a que la luz comienza y termina en el mismo lugar, solo se necesita un reloj para medir el tiempo total, por lo que esta velocidad se puede determinar experimentalmente independientemente de cualquier esquema de tiempo de reloj. Cualquier medida en la que la luz viaja en un camino cerrado se considera una medida de velocidad bidireccional.

Muchos experimentos en relatividad especial, como el experimento de Michelson-Morley y el experimento de Kennedy-Thorndike , han demostrado dentro de límites estrictos que la velocidad bidireccional de la luz en un marco inercial es isotrópica e independiente del camino cerrado considerado. Los experimentos isotrópicos tipo Michelson-Morley no utilizan un reloj externo para medir directamente la velocidad de la luz, sino que comparan dos frecuencias internas o dos relojes. Por lo tanto, tales experimentos a veces se denominan "experimentos de anisotropía de reloj", ya que cada brazo del interferómetro de Michelson puede considerarse como un reloj de luz que tiene una cierta velocidad (velocidad) dependiendo de la orientación [6] .

Desde 1983, el metro ha sido "definido" como la distancia recorrida por la luz en el vacío en 1⁄299.792.458 segundos [ 7 ] . Esto significa que la velocidad de la luz ya no se puede medir experimentalmente en unidades SI, pero la longitud de un metro se puede comparar experimentalmente con otros estándares de longitud.

Velocidad unidireccional

Aunque se puede medir la velocidad promedio a lo largo de una trayectoria bidireccional, la velocidad unidireccional en una dirección u otra no está definida (y no solo se desconoce) hasta que se determina qué es "mismo tiempo" en dos lugares diferentes. Para medir el tiempo que tarda la luz en viajar de un lugar a otro, necesitas saber los tiempos de inicio y finalización medidos en la misma escala de tiempo. Esto requiere dos relojes sincronizados, uno al principio y otro al final de la ruta, o una forma de enviar la señal instantáneamente de principio a fin. Pero no hay formas instantáneas de transferir información. Por lo tanto, el valor medido de la velocidad promedio en un sentido depende del método utilizado para sincronizar los relojes en los puntos de salida y llegada y es una cuestión de acuerdo. Las transformaciones de Lorentz se definen de tal manera que la velocidad de la luz en un sentido se medirá independientemente del marco de referencia inercial elegido [8] .

Algunos autores como Mansouri y Sexl (1977) [9] [10] y Will (1992) [11] han argumentado que este problema no afecta la medida de la isotropía de la velocidad de la luz en un sentido, por ejemplo, debido depender de la dirección de los cambios en relación con el marco de referencia seleccionado (etéreo) Σ. Basaron su análisis en una interpretación particular de la teoría RMS en relación con experimentos en los que la luz sigue un camino unidireccional y una transferencia de reloj lenta . Will estuvo de acuerdo en que no era posible medir la velocidad en una dirección entre dos relojes usando el método de tiempo de vuelo sin un circuito de tiempo, aunque argumentó: "" ... los resultados de probar la isotropía de la velocidad de la luz entre dos relojes, debido al cambio en la orientación de la ruta de propagación con respecto a Σ, no deben depender de cómo estaban sincronizados...". Agregó que las teorías del éter solo podrían reconciliarse con la relatividad introduciendo el ad hoc hipótesis [11] En artículos posteriores (2005, 2006) Will se referirá a estos experimentos como una medida de " isotropía de la velocidad de la luz usando propagación unidireccional " [6] [12] .

Sin embargo, otros como Zhang (1995, 1997) [1] [13] y Anderson 'et al'. (1998) [2] mostró que esta interpretación es incorrecta. Por ejemplo, Anderson y otros observaron que el acuerdo sobre la simultaneidad ya debería considerarse en un marco de referencia preferido, por lo que todas las suposiciones relacionadas con la isotropía de la velocidad de la luz en un sentido y otras velocidades en este marco también son una cuestión de acuerdo. Por lo tanto, RMS sigue siendo una teoría de prueba útil para analizar la invariancia de Lorentz y la velocidad bidireccional de la luz, pero no la velocidad unidireccional de la luz. Concluyeron: "... ni siquiera se puede esperar probar la isotropía de la velocidad de la luz sin, en el curso del mismo experimento, obtener al menos un valor numérico unilateral que contradiría la convención de sincronicidad". [2] Utilizando generalizaciones de las transformaciones de Lorentz con velocidades anisotrópicas en un sentido , Zhang y Anderson señalaron que todos los eventos y resultados experimentales compatibles con las transformaciones de Lorentz y la velocidad de la luz isotrópica en un sentido también deben ser compatibles con las transformaciones que mantienen la velocidad bidireccional. velocidad de la luz constante e isotrópica, y permitiendo velocidades anisotrópicas en un solo sentido.

Convenciones de sincronización

La forma en que se sincronizan los relojes remotos puede afectar todas las mediciones de tiempo relacionadas con la distancia, como las mediciones de velocidad o aceleración. En los experimentos sobre isotropía, las convenciones de simultaneidad a menudo no se establecen explícitamente, pero están implícitas en la definición de coordenadas o en las leyes de la física [2] .

Sincronización por el método de Einstein

Este método sincroniza relojes remotos para que la velocidad unidireccional de la luz se convierta en bidireccional. Si una señal enviada desde A en el tiempo t llega a B en el tiempo t y regresa a A en el tiempo t , se aplica la siguiente convención: $t_{1}$ $t_{2}$ ${\ estilo de visualización t_ {3))$

t_{2}=t_{1}+{\tfrac {1}{2}}\left(t_{3}-t_{1}\right)

Cambio de reloj lento

Es fácil demostrar que si dos relojes están cerca y sincronizados, y luego uno de ellos se quita rápidamente y se vuelve a colocar, entonces los dos relojes ya no estarán sincronizados debido a la dilatación del tiempo . Esto ha sido verificado en muchos experimentos y está relacionado con la paradoja de los gemelos [14] [15] .

Sin embargo, si un reloj se mueve lentamente en el marco S y se vuelve al primero, permanecerán prácticamente sincrónicos al regresar. Los relojes pueden permanecer sincronizados con precisión arbitraria si se mueven lo suficientemente lento. Suponiendo que los relojes permanezcan siempre sincronizados durante la transferencia lenta, incluso si están separados, este método se puede utilizar para sincronizar dos relojes espacialmente separados. En el límite cuando la tasa de transferencia tiende a cero, este método es experimental y teóricamente equivalente a la sincronización de Einstein [4] . Aunque el efecto de la dilatación del tiempo sobre este reloj no se puede despreciar cuando se analiza en otro marco de referencia móvil S', explica por qué el reloj permanece sincronizado en S mientras que no lo está en el marco de referencia S', demostrando la relatividad de la simultaneidad de acuerdo con La sincronización de Einstein [16 ] . Por lo tanto, verificar la equivalencia entre estos esquemas de tiempo de reloj es importante para la relatividad especial, y algunos experimentos en los que la luz sigue un camino unidireccional han demostrado esta equivalencia con un alto grado de precisión.

Sincronización no estándar

Como demostraron Hans Reichenbach y Adolf Grünbaum , la sincronización de Einstein es solo un caso especial de un caso de sincronización más general que deja invariable la velocidad bidireccional de la luz, pero permite diferentes velocidades unidireccionales. En el caso general, la fórmula de sincronización de Einstein se cambia reemplazando ½ con ε: [4]

t_{2}=t_{1}+\varepsilon \left(t_{3}-t_{1}\right).

ε puede tener valores entre 0 y 1. Se ha demostrado que este esquema puede usarse para reformulaciones observacionalmente equivalentes de la transformación de Lorentz, ver generalizaciones de las transformaciones de Lorentz con velocidades unidireccionales anisotrópicas .

De acuerdo con la equivalencia confirmada experimentalmente entre la sincronización de Einstein y la deriva lenta del reloj, que requiere el conocimiento de la dilatación del tiempo del reloj en movimiento, las sincronizaciones no estándar también deberían afectar la dilatación del tiempo. De hecho, se ha demostrado que la dilatación del tiempo de un reloj en movimiento depende de la convención de velocidad unidireccional utilizada en su fórmula [17] . Es decir, la dilatación del tiempo se puede medir sincronizando dos relojes estacionarios A y B, y comparando con ellos las lecturas del reloj en movimiento C. Cambiar la convención de tiempo para A y B hace que la dilatación del tiempo (así como la velocidad de la luz en un solo sentido) ) dependiendo de la dirección. La misma convención también se aplica al efecto de la dilatación del tiempo sobre el efecto Doppler [18] . Solo cuando la dilatación del tiempo se mide en caminos cerrados, no es negociable y se puede medir sin ambigüedades como la velocidad de la luz en los dos sentidos. La dilatación del tiempo en trayectorias cerradas se ha medido en el experimento de Hafele-Keating y en experimentos de dilatación del tiempo con partículas en movimiento como Bailey et al ( 1977) [19] . Así, la llamada paradoja de los gemelos ocurre en todas las transformaciones que conservan la constancia de la velocidad bidireccional de la luz.

Marcos de referencia inerciales y dinámica

Ha habido objeciones a la convención unidireccional de la velocidad de la luz, que este concepto está estrechamente relacionado con la dinámica , las leyes de Newton y los marcos de referencia inerciales [4] . Salmon describió algunas variaciones de esta objeción utilizando la conservación del momento , lo que implica que dos cuerpos idénticos en el mismo lugar, que aceleran igualmente en direcciones opuestas, deben moverse con la misma velocidad en un solo sentido [20] . De manera similar, Oganyan argumentó que los marcos de referencia inerciales se definen de manera que las leyes de movimiento de Newton se conservan en una primera aproximación. Por lo tanto, dado que las leyes del movimiento predicen velocidades isotrópicas en un sentido de los cuerpos que se mueven con la misma aceleración, y debido a los experimentos que demuestran la equivalencia entre la sincronización de Einstein y el avance lento del reloj, parece necesario medir directamente que la velocidad de la luz es isotrópica en marcos de referencia inerciales. De lo contrario, el concepto de marcos de referencia inerciales y leyes de movimiento debe ser reemplazado por versiones mucho más complejas, incluidas las coordenadas anisotrópicas [21] [22] .

Sin embargo, otros han demostrado que esto no contradice fundamentalmente el acuerdo sobre la velocidad de la luz en un solo sentido [4] . Salmon (Salmon) argumentó que la conservación del momento en su forma estándar implica desde el principio una velocidad isotrópica en un solo sentido de los cuerpos en movimiento. Por lo tanto, involucra esencialmente la misma convención que para la velocidad de la luz isotrópica en un solo sentido, por lo que usarla como un argumento en contra de la convención de la velocidad de la luz sería "bucle" [20] . También en respuesta a Ohanian, MacDonald y Martinez argumentaron que aunque las leyes de la física se vuelven más complejas con tiempos no estándar, siguen siendo una forma funcional de describir fenómenos. También argumentaron que no es necesario definir marcos de referencia inerciales en términos de las leyes de movimiento de Newton, ya que esto puede hacerse por otros métodos [23] [24] . Además, Iyer y Prabhu distinguieron entre "marcos inerciales isotrópicos" con sincronización estándar y "marcos inerciales anisotrópicos" con sincronización no estándar [25] .

Experimentos que parecen medir la velocidad de la luz en un solo sentido

Experimentos que pretendían utilizar una señal de luz unidireccional

Un experimento de Gravis, Rodríguez y Ruiz-Camacho

En la edición de octubre de 2009 del American Journal of Physics, Greaves, Rodríguez y Ruiz-Camacho informaron sobre un nuevo método para medir la velocidad de la luz en un sentido [26] . En la edición de junio de 2013 del American Journal of Physics, Hankins, Rackson y Kim repitieron el experimento de Greaves y obtuvieron la velocidad de la luz en un solo sentido con mayor precisión [27] . El experimento demuestra con mayor precisión que el retraso de la señal en el camino de regreso al dispositivo de medición es constante y no depende del punto final del camino de la luz, lo que permite medir la velocidad de la luz en un solo sentido.

J. Finkelstein demostró que el experimento Gravis en realidad mide la velocidad bidireccional de la luz [28] .

En la edición de noviembre del Indian Journal of Physics, Ahmed y otros publicaron una revisión exhaustiva de experimentos unilaterales y bilaterales para probar la isotropía de la velocidad de la luz [29] .

Experimentos en los que la luz sigue un camino unidireccional

Muchos experimentos diseñados para medir la velocidad de la luz en un solo sentido, o variaciones de la misma, se han realizado (ya veces aún se realizan) para que la luz siga un camino en un solo sentido [30] . Se ha afirmado que estos experimentos miden la velocidad de la luz en un sentido independientemente de la convención de sincronización del reloj, pero se ha demostrado que en realidad todos miden la velocidad de la luz en dos sentidos, ya que son consistentes con las transformaciones de Lorentz generalizadas, incluida la sincronización. con diferentes velocidades unidireccionales basadas en la velocidad isotrópica bidireccional de la luz.

Estos experimentos también confirman la concordancia entre la sincronización de relojes por transferencia lenta y la sincronización de Einstein [31] . Aunque algunos autores han argumentado que esto es suficiente para demostrar la isotropía de la velocidad unidireccional de la luz, [10] se ha demostrado que tales experimentos no pueden medir de manera significativa la (ani)isotropía de la velocidad unidireccional de la luz. la luz hasta que los marcos inerciales y las coordenadas no están definidos desde el principio, por lo que las coordenadas espaciales y temporales, así como el movimiento lento de los relojes, pueden describirse isotrópicamente. Independientemente de estas diferentes interpretaciones, el acuerdo observado entre estos tipos de sincronización es una predicción importante de la relatividad especial, ya que requiere que el reloj que se transporta sufra una dilatación del tiempo (que a su vez depende de la sincronización) cuando se ve desde un marco de referencia diferente.

Experimento JPL

Este experimento, realizado en 1990 por el Laboratorio de Propulsión a Chorro de la NASA , midió el tiempo de vuelo de las señales de luz a través de un enlace de fibra óptica entre dos relojes máser de hidrógeno [32] . En 1992, los resultados del experimento fueron analizados por Will Clifford, quien concluyó que el experimento efectivamente estaba midiendo la velocidad de la luz en un solo sentido [11] .

En 1997, Zhang volvió a analizar el experimento y demostró que en realidad se estaba midiendo la velocidad bidireccional [33] .

Medida de Römer

La primera determinación experimental de la velocidad de la luz fue realizada por O. Roemer . Podría parecer que este experimento mide el tiempo que tarda la luz en viajar a través de parte de la órbita terrestre y, por lo tanto, mide su velocidad en un solo sentido. Sin embargo, este experimento fue cuidadosamente analizado por Zhang, quien demostró que el experimento no mide la velocidad independientemente del esquema de sincronización del reloj, sino que en realidad usa el sistema de Júpiter como un reloj que se mueve lentamente para medir el tiempo de tránsito de la luz [34] .

El físico australiano Karlov también demostró que Roemer realmente midió la velocidad de la luz, asumiendo implícitamente que las velocidades de la luz son iguales en una dirección y en la otra [35] [36] .

Otros experimentos que comparan la sincronización de Einstein con la sincronización de cambio de reloj lento

Experimento	Año		${\ estilo de visualización \ Delta c/c}$
Experimento rotatorio Moessbauer (Moessbauer)	1960	Se enviaron rayos gamma desde la parte posterior del disco giratorio hasta su centro. Se esperaba que la anisotropía de la velocidad de la luz condujera a cambios Doppler.	${\ estilo de visualización <3\ veces 10^{-8}}$
Vessot y otros . [37]	1980	Comparación de tiempo de vuelo de la señal de enlace ascendente y descendente Sonda de gravedad A .	${\ estilo de visualización \ sim 10 ^ {-8} \!}$
Riis y otros . [38]	1988	Comparación de la frecuencia de absorción de dos fotones en un haz de partículas rápidas, cuya dirección ha cambiado con respecto a las estrellas fijas, con la frecuencia de un absorbente en reposo.	${\ estilo de visualización <3\ veces 10^{-9}}$
Nelson (Nelson) y otros . [39]	1992	Comparación de las frecuencias de pulso de un máser de hidrógeno y pulsos de radiación láser. La longitud del camino era de 26 km.	${\ estilo de visualización <1,5\ veces 10^{-6}}$
Lobo y Petit (Lobo, Petit) [40]	1997	Comparación de relojes entre relojes máser de hidrógeno en tierra y relojes de cesio y rubidio a bordo de 25 satélites GPS .	${\ estilo de visualización <5\ veces 10^{-9}}$

Experimentos que se pueden hacer a la velocidad unidireccional de la luz

Aunque no se pueden realizar experimentos cuando la velocidad de la luz en un sentido se mide independientemente de cualquier esquema de sincronización de reloj, se pueden realizar experimentos que miden el cambio en la velocidad de la luz en un sentido debido, por ejemplo, al movimiento de una fuente. Tal experimento es el experimento de De Sitter sobre la observación de estrellas binarias (1913), finalmente repetido en el espectro de rayos X por K. Brescher en 1977; [41] o el experimento en tierra de Alvager y otros (1963); [42] que muestran que cuando se mide en un marco de referencia inercial, la velocidad de la luz en un sentido no depende del movimiento de la fuente dentro de la precisión experimental. En tales experimentos, los relojes se pueden sincronizar de cualquier manera conveniente, ya que solo se mide el cambio en la velocidad de la luz.

Las observaciones de la llegada de radiación de eventos astronómicos distantes han demostrado que la velocidad de la luz en un solo sentido no cambia con la frecuencia, es decir, no hay dispersión de luz en el vacío [43] . Del mismo modo, las diferencias en la propagación unidireccional de los fotones izquierdo y derecho, que conducen a la birrefringencia en el vacío , se descartaron al observar la llegada simultánea de luz de estrellas distantes [44] . Para las restricciones actuales sobre ambos efectos, que a menudo se analizan utilizando una extensión del modelo estándar, consulte "dispersión de vacío" y "birrefringencia de vacío" en la búsqueda moderna de violaciones de invariancia de Lorentz.

Experimentos de velocidad bidireccional y unidireccional utilizando una extensión del modelo estándar

Mientras que los experimentos descritos anteriormente se analizaron utilizando transformaciones de Lorentz generalizadas , como en la teoría de Robertson-Mansouri-Sekl, muchas pruebas modernas se basan en una extensión del modelo estándar. Esta teoría de prueba incluye todas las posibles violaciones de la invariancia de Lorentz no solo de la teoría especial de la relatividad, sino también del modelo estándar y la teoría general de la relatividad . En cuanto a la isotropía de la velocidad de la luz, las restricciones bilaterales y unilaterales se describen mediante coeficientes (matrices 3x3): [45]

${\tilde {\kappa}}_{e-}$ , que representa cambios anisotrópicos en la velocidad bidireccional de la luz, [46] [47]
${\tilde {\kappa}}_{o+}$ , que representa las diferencias anisotrópicas en la velocidad unidireccional de los haces que chocan a lo largo del eje, [46] [47]
${\displaystyle {\tilde {\kappa ))_{tr))$ , que representa cambios isotrópicos (independientes de la orientación) en la velocidad de fase unidireccional de la luz [48] .

Desde 2002 se han realizado (y se siguen realizando) una serie de experimentos probando todos estos coeficientes utilizando, por ejemplo, un resonador óptico simétrico y asimétrico . Dentro de , y no se observan violaciones de la invariancia de Lorentz a partir de 2013. Para obtener detalles y fuentes, consulte Búsquedas modernas de violación de la invariancia de Lorentz . ${\displaystyle {\tilde {\kappa ))_{e-}=\scriptstyle (-0,31\pm 0,73)\times 10^{-17))$ ${\displaystyle {\tilde {\kappa ))_{o+}=\scriptstyle 0.7\pm 1\times 10^{-14))$ ${\displaystyle {\tilde {\kappa ))_{tr}=\scriptstyle -0.4\pm 0.9\times 10^{-10))$

Sin embargo, la naturaleza parcialmente arbitraria de estas cantidades ha sido demostrada por Alan Kostelecki et al. , señalando que tales cambios en la velocidad de la luz pueden eliminarse mediante transformaciones de coordenadas y redefiniciones de campo adecuadas. Aunque esto no elimina la violación de Lorentz per se , dado que tal redefinición solo cambia la violación de Lorentz del sector fotónico al sector de la materia SME, por lo tanto, estos experimentos siguen siendo pruebas válidas de la violación de Lorentz [45] . Hay coeficientes SME unilaterales que no se pueden redefinir a otros sectores porque diferentes haces de luz de la misma distancia están directamente uno al lado del otro, consulte la sección anterior.

Teorías en las que la velocidad de la luz en un sentido no es igual a la velocidad en los dos sentidos

Teorías equivalentes a la relatividad especial

La teoría del éter de Lorentz

En 1904 y 1905 Hendrik Lorenz y Henri Poincaré propusieron una teoría para explicar este[ ¿Qué? ] resultan a través de la influencia del movimiento a través del éter en la longitud de los objetos físicos y la velocidad a la que corre el reloj. Debido al movimiento a través del éter, los objetos deberían haber disminuido a lo largo de la dirección del movimiento y el reloj se habría ralentizado. Así, en esta teoría, los relojes que se mueven lentamente no permanecen sincronizados, aunque esto no se puede observar. Las ecuaciones que describen esta teoría se conocen como transformaciones de Lorentz . En 1905, estas transformaciones se convirtieron en las ecuaciones básicas de la teoría especial de la relatividad de Einstein, que ofrecía los mismos resultados sin referencia al éter.

En esta teoría, debido al movimiento del observador a través del éter, la velocidad de la luz en un solo sentido es igual a la velocidad en los dos sentidos solo en el marco de referencia del éter y no es igual en otros marcos de referencia. Sin embargo, la diferencia entre la velocidad de la luz en un sentido y en los dos sentidos nunca se puede observar debido a la acción del éter sobre las horas y las longitudes. Por lo tanto, este modelo también utiliza la convención de Poincaré-Einstein, que hace que la velocidad de la luz en un sentido sea isotrópica en todos los marcos de referencia.

Aunque esta teoría es experimentalmente indistinguible de la relatividad especial, la teoría de Lorentz ya no se usa por razones de preferencia filosófica y debido al desarrollo de la relatividad general.

Generalizaciones de las transformaciones de Lorentz con velocidades unidireccionales anisotrópicas

El esquema de sincronización propuesto por Reichenbach y Grünbaum, al que llamaron sincronización ε, fue desarrollado por autores como Edwards (1963), [49] Winnie (1970), [17] Anderson y Stedman (1977), quienes reformularon el Lorentz transformarse sin cambios en sus predicciones físicas [1] [2] . Por ejemplo, Edwards reemplazó el postulado de Einstein de que la velocidad de la luz en un sentido es constante cuando se mide en un marco inercial con el postulado:

La velocidad bidireccional de la luz en el vacío, medida en dos marcos de referencia (inerciales) que se mueven a una velocidad relativa constante, es la misma independientemente de cualquier suposición sobre la velocidad unidireccional [49] .

Por lo tanto, la velocidad promedio de ida y vuelta sigue siendo una velocidad bidireccional verificable experimentalmente, mientras que la velocidad de la luz en una dirección en direcciones opuestas puede ser:

c_{\pm }={\frac {c}{1\pm \kappa )).

donde κ puede variar de 0 a 1. En el límite donde κ tiende a 1, la luz puede viajar en una dirección instantáneamente y en la otra con un tiempo de viaje completo. Siguiendo a Edwards y Vinnie, Anderson y otros formularon transformaciones de Lorentz generalizadas para formas arbitrarias: [2]

{\begin{alineado}d{\tilde {t}}'=&{\tilde {\gamma }}\left[1+\kappa \cdot {\tilde {\mathbf {v} }}/c -\kappa '\cdot {\tilde {\mathbf {v} }}'/c\right]d{\tilde {t}}-\left(\kappa '+{\tilde {\gamma }}{\tilde {\mathbf {v} }}'\right)\cdot d{\tilde {\mathbf {x} }}/c\\&-\left[{\tilde {\gamma }}\left(1+\kappa \cdot {\tilde {\mathbf {v} }}/c\right)-1\right]{\frac {\kappa '\cdot {\tilde {\mathbf {v} }}}{{\tilde {\ mathbf {v} }}^{2}c}}{\tilde {\mathbf {v} }}\cdot d{\tilde {\mathbf {x} }}+{\tilde {\gamma }}\kappa \ cdot {\tilde {\mathbf {v} }}\left(\kappa \cdot d{\tilde {\mathbf {x} }}\right)/c,\\d{\tilde {\mathbf {x} } }'=&-{\tilde {\gamma }}{\tilde {\mathbf {v} }}d{\tilde {t}}+d{\tilde {\mathbf {x} }}+\left[{ \tilde {\gamma}}\left(1+\kappa \cdot {\tilde {\mathbf {v} }}/c\right)-1\right]{\frac ({\tilde {\mathbf {v} }}\cdot d\mathbf {x} }{{\tilde {\mathbf {v} }}^{2}}}{\tilde {\mathbf {v} }}-{\tilde {\gamma }}{ \tilde {\mathbf {v} }}\left(\kappa \cdot d{\tilde {\mathbf {x} }}\right)/c,\\{\tild  e {\gamma }}=&\gamma \left(1-\kappa \cdot \mathbf {v} /c\right),\\{\tilde {\mathbf {v} }}=&{\frac {\ mathbf {v} {1-\kappa \cdot \mathbf {v} /c}},\end{alineado}}

(donde κ y κ' son vectores de sincronización en las tramas S y S' respectivamente). Esta transformación muestra que la velocidad de la luz en un sentido es condicional en todos los marcos de referencia, dejando invariante la velocidad en ambos sentidos. Para κ = 0, obtenemos la sincronización de Einstein, que conduce a la transformación estándar de Lorentz. Como lo muestran Edwards, Winnie y Mansouri-Sekl, mediante una reorganización adecuada de los parámetros sincrónicos, incluso se puede lograr algún tipo de "simultaneidad absoluta" para modelar la suposición básica de la teoría del éter de Lorentz. Es decir, en un marco de referencia, la velocidad de la luz en un solo sentido se elige como isotrópica, y en todos los demás marcos de referencia toma el valor de este marco de referencia "preferido" a través de la "sincronización externa" [9] .

Todas las predicciones derivadas de tal transformación son experimentalmente indistinguibles de todas las transformaciones estándar de Lorentz; la única diferencia es que la hora del reloj seleccionado difiere de la de Einstein según la distancia en una determinada dirección [50] .

Teorías no equivalentes a la relatividad especial

Notas

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Enlaces

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Verificación experimental de la relatividad especial
Velocidad/Isotropía	la experiencia de michelson La experiencia Kennedy-Thorndike Experimento de Ives-Stilwell Experimentos con un resonador óptico El experimento de De Sitter con una estrella doble Experiencia Hammar Medida de la velocidad de los neutrinos
Invariancia de Lorentz	Búsquedas modernas de violación de la invariancia de Lorentz Experimentos de Hughes y Drever Experimento de Troughton-Noble Experimentos de Rayleigh y Brace Experimento de Troughton-Rankin es:Pruebas de antimateria de la violación de Lorentz es:Oscilaciones de neutrinos que violan Lorentz es:Lorentz-violación de la electrodinámica
Dilatación del tiempo Contracción de Lorentz	Experimento de Ives-Stilwell Experimentos con el rotor Mossbauer es:Pruebas experimentales de la dilatación del tiempo Experimento de Hafele-Keating Confirmaciones de contracción de longitud
Energía	es:Pruebas de energía relativista y cantidad de movimiento Experimentos de Kaufman-Bucherer-Neumann
Fizeau/Sagnac	La experiencia de Fizeau La experiencia Sagnac Experimento de Michelson-Gal-Pearson
Alternativas	Refutaciones de la teoría del éter Refutación de la teoría balística
General	Velocidad de la luz unidireccional es:Comprobar las teorías de la relatividad especial es:Extensión del modelo estándar