Il problema è più sottile di così e il modo in cui l'hai formulato è tecnicamente sbagliato. Ci sono sono "sistemi di riferimento" che puoi creare in cui la luce, o i fotoni, viaggiano con una velocità diversa. Questo è venuto qui:

(hmm, impossibile trovare link atm)

facendo riferimento al caso di pensare al punto di vista di una persona che gira: le stelle a grandi distanze sembreranno muoversi "più velocemente della luce" grazie a $ v = r \ omega $ , e così anche i fotoni, cioè la "velocità della luce" sarà maggiore , infatti, a distanza adeguata, arbitrariamente alta. (Ad esempio, se giri a un $ \ omega $ di 1 rad / s e $ r $ è anche $ 1 \ \ mathrm {Pm} $ , cioè solo 1/40 la distanza dalla stella più vicina dal Sole, già $ v $ è $ 1 \ \ mathrm {Pm} / s $ , molto superiore a $ c $ , ovvero $ 3 \ times 10 ^ {- 7} \ \ mathrm {Pm / s} $ su questa scala .)

Nella relatività speciale non viene sollevata, ma è cruciale nella relatività generale, e poiché la relatività generale include la relatività speciale come un caso speciale (da cui il nome), le stesse considerazioni, tecnicamente parlando, applicare ad esso.

La relatività è in realtà una teoria dello spazio e del tempo e, come detto, "richiede il linguaggio degli eventi, non delle cose" ( rif). Più in particolare, la relatività è una teoria sulle leggi che governano i flussi di informazioni in tutto l'Universo. Nella sua forma più pura, in realtà ci interessa solo un tipo di domanda, ed è questa:

"Puoi inviare un messaggio dall'evento $ A $ all'evento $ B $ ?"

Gli "eventi" sono solo punti nello spazio-tempo, a cui attribuiamo un significante. La risposta a questa domanda è "sì" o "no", una risposta binaria. Per ogni coppia di eventi nello spazio-tempo, possiamo porre una domanda del genere e la teoria della relatività fornisce un quadro matematico che descrive quando la risposta è "sì" e quando la risposta è "no". Ci consente anche di capire come le cose appaiono dal punto di vista di essere all'interno di un universo in cui le informazioni che riceviamo sono soggette a questi vincoli, cioè ciò che possiamo e non possiamo raccogliere dalle informazioni che ci arrivano al piccoli punti nello spazio-tempo che occupiamo. Tutta la "stranezza" della relatività risale fondamentalmente a questo. La relatività speciale descrive la forma di queste relazioni in assenza di materia , mentre la relatività generale descrive come vengono alterate dalla presenza di materia .

I sistemi di coordinate, o "frame di riferimento", sono semplicemente modi per etichettare gli eventi. Le etichette che metti su di loro non cambiano le relazioni tra di loro. Se etichetto l'interno della mia casa "pidocchi" e l'esterno "znabby", ciò non cambia il rapporto di base di interiorità / esteriorità che esiste tra loro più che se li etichettassi "dentro" e "fuori", rispettivamente. (Lo stesso se decido di chiamare in modo confuso l'esterno "dentro" e l'interno "fuori".)

Ciò che mostra l'esperimento di Michelson-Morley non è direttamente un'affermazione su ciò che accade nei sistemi di riferimento, o un'affermazione sull '"etere", anche - è del tutto logicamente possibile immaginare uno spazio Minkowskiano- il tempo si riempì di un mezzo eterico proprio come si può immaginare un mezzo galileiano così pieno. Piuttosto, è una dimostrazione che il comportamento delle comunicazioni - dei messaggi - obbedisce al primo insieme di regole di flusso, non al secondo.

E queste regole possono essere essenzialmente descritte come se dicessero che esiste una classe di frame di riferimento (coordinate, etichette) che puoi applicare agli eventi, in modo tale che l'ammissibilità della comunicazione prenda la forma di un limite di velocità e la trasformazione tra questi frame lascia il limite di velocità fisso. I frame di riferimento seguono dai limiti, non che i limiti seguono dai frame di riferimento. E un altro risultato dell'esperimento è che ci mostra che la luce, in particolare, è un mezzo di comunicazione nella vita reale che satura il limite di velocità universale (almeno fino ai limiti di errore dell'esperimento, ovviamente).

Quando rietichetti quelli con qualcos'altro, come un sistema di riferimento rotante, ovviamente queste relazioni diventano più difficili da descrivere matematicamente, ma sono sempre le stesse in quanto in entrambi i frame noterai che la comunicazione tra gli stessi set di eventi è o non è impossibile. Per esempio. mentre la luce può andare "più veloce della luce" nel telaio rotante, non vedrai nessuna nave fare un viaggio dalla Terra a Proxima b in meno di 4,3 anni (salvo ovviamente cose potenziali come wormhole che richiedono GR e anche di più , fisica post-GR ancora sconosciuta per trattare completamente e anche per valutare la (im) possibilità di).

Ora, per quanto riguarda il perché le regole di comunicazione nel nostro Universo assumono questa forma, non c'è davvero una risposta, almeno quella che puoi avere in fisica e al meglio delle nostre conoscenze. L'unico modo in cui puoi rispondere al "perché" in fisica è se puoi derivarlo, come stai suggerendo, da un principio più fondamentale, e il tuo argomento circolare mostra che non puoi, e inoltre, quando formulato come sopra sembra dannatamente fondamentale già, quindi dubito che troveremo mai una tale ragione. Devi iniziare da qualche parte.

Il modo migliore per spiegarlo è semplicemente dire che la nostra totalità di osservazioni empiriche è stata coerente con l'idea che l'Universo ha un limite di velocità e non sono state trovate eccezioni.Questo è tutto;è "come è stato fatto".

Ci sono diversi problemi nel rivendicare una "prova" empirica della costante velocità della luce:

1. TIl problema dell'induzione: MM ha testato diverse condizioni e il risultato di tempi di viaggio identici non era coerente con diverse ipotesi che coinvolgevano velocità della luce diverse. Tuttavia, non c'è modo attraverso esperimenti per escludere definitivamente tutte le ipotesi. Tutto quello che possiamo dire è che a questo punto, il rasoio di Occam supporta fortemente la costanza della velocità della luce.

2. L'impossibilità di misurare la velocità della luce da un punto a un altro: È impossibile misurare il tempo impiegato dalla luce per passare da un punto a un altro. Il motivo è che per misurare la velocità della luce dal punto A al punto B, devi conoscere l'ora in cui la luce ha lasciato il punto A e l'ora in cui è arrivata al punto B, il che significa che devi sincronizzare il tuo orologi nei due punti. Ciò richiede l'invio di un segnale da un punto a un altro con un timestamp e quindi la regolazione del tempo di viaggio. Ma adeguarsi al tempo di viaggio richiede la conoscenza del tempo impiegato, il che porta a un ragionamento circolare. L'unico modo per misurare veramente la velocità della luce è misurare il tempo di andata e ritorno, che quindi fornisce la velocità media (per il significato appropriato di "media"). Se assumiamo che la luce viaggi alla stessa velocità sia verso di noi che verso di noi, la velocità in entrambe le direzioni è uguale alla velocità media. Ma è completamente coerente con le osservazioni empiriche (anche se non con il Rasoio di Occam) stabilire un sistema di coordinate in cui la luce viaggia a una velocità diversa a seconda che stia viaggiando verso di noi o lontano da noi.

3. "Frame di riferimento" è una categoria ampia: Nel senso più ampio, "frame di riferimento" si riferisce semplicemente a un sistema di coordinate. Probabilmente intendi "frame di riferimento inerziale ". Nel sistema di riferimento non inerziale, la velocità delle coordinate della luce non è costante. Quindi, in larga misura, "la velocità della luce è costante" non è un'affermazione sul mondo empirico, ma sui sistemi di coordinate. Fondamentalmente, è "La velocità della luce è $ c $ in qualsiasi sistema di coordinate" ragionevole "."

Se mettiamo da parte queste obiezioni, MM era ragionevolmente conclusivo.

non c'erano parti mobili nell'esperimento.

Ebbene, ha avuto luogo sulla Terra e la Terra si sta muovendo nel quadro di riferimento del sistema solare.

Non vedo come abbia dimostrato che il movimento verso una fonte di luce, ad esempio, non influisce sulla velocità dell'osservatore rispetto alla luce

MM ha confrontato la velocità della luce quando viaggiava perpendicolare al movimento della Terra rispetto al parallelo. Se il movimento del rilevatore rispetto alla luce avesse influenzato la velocità, queste due condizioni avrebbero restituito risultati diversi. Immagina un fiume e confronti il ​​remare con una barca attraverso il fiume e ritorno, con il remare a valle e poi indietro. I tempi di viaggio per questi due viaggi di andata e ritorno saranno diversi, perché la velocità della barca cambia a seconda che stia viaggiando con, contro o perpendicolare alla corrente. Allo stesso modo, se la velocità della luce è influenzata dal fatto che viaggi con, contro o parallelamente al movimento della Terra, MM avrebbe trovato una differenza nel tempo di viaggio.

Si pensava che quel qualcosa fosse l'etere, ma in assenza di ciò perché non poteva essere relativo a qualunque cosa lo emettesse?

Nell'ambito delle equazioni di Maxwell, la propagazione della luce è dovuta al cambiamento del campo elettrico che causa un cambiamento del campo magnetico che causa un cambiamento del campo elettrico, ecc. Una volta ottenuta questa, la velocità di propagazione segue dalle costanti nelle equazioni di Maxwell.Affinché la velocità di propagazione dipenda dalla velocità dell'emettitore richiederebbe che queste costanti cambino in qualche modo in base alla velocità dell'emettitore.

In risposta alla domanda n. 1, sì, ci sono cose che ti mancano dell'esperimento M-M e cosa ha mostrato esattamente e perché.Sono disponibili molte descrizioni eccellenti e dettagliate di esso;hai consultato qualcuno di loro?Per quanto riguarda la derivazione di Maxwell di $$ c = \ frac {1} {\ sqrt {\ eta \ mu}}, $$ non ha ottenuto $ c $ = (quell'espressione) $ \ pm $ (la velocità del laboratorio), il che significa che la relatività speciale era intessuta nelle sue equazioni in unmodo che ha dovuto aspettare che Einstein lo scoprisse definitivamente.

Penso che una volta che avrai afferrato (# 1), sarai in grado di rispondere (# 2), ma sono disposto a concedere il punto a uno degli esperti di questo sito.

Si può dimostrare sperimentalmente che quando la luce viene emessa da una sorgente in movimento, la sua lunghezza d'onda cambia ma la sua velocità no.La galassia di Andromeda è un esempio.Per dimostrare che i cambiamenti nella lunghezza d'onda non influenzano la velocità della luce, potresti sparare diversi laser a colori diversi sul riflettore che gli astronauti mettono sulla luna.Dovresti ottenere un impulso di ritorno in circa 2,5 secondi (il tempo varia leggermente a seconda di dove si trova esattamente la luna nella sua orbita ellittica).Se tutti i colori tornano esattamente nello stesso tempo, avrai dimostrato che sebbene un cambiamento di velocità da parte della sorgente cambierà la lunghezza d'onda, un cambiamento di lunghezza d'onda non significa che ci sia un cambiamento di velocità.