Questa volta abbiamo cercato una curiosità scientifica :
Quindi la velocità della luce nel vuoto è una costante (299, 792, 458 SM). Sappiamo se questa costante avrebbe mai potuto essere un valore diverso in passato?
Ed ecco le risposte degli esperti:
Può essere! Probabilmente no. Ma forse!
Le persone hanno ipotizzato a lungo le teorie sulla velocità della luce variabile (VSL) – Einstein era una delle prime persone a lavorarci. L'idea di base è, come hai detto tu, “cosa se la velocità della luce sta cambiando con il tempo cosmico, come possiamo saperlo? ”
Si scopre che questa è più di una semplice supposizione stravagante; un VSL potrebbe risolvere alcuni problemi aperti in fisica. Ad esempio, l'inflazione cosmica nell'universo primordiale è qualcosa di un mistero: sembra funzionare molto bene per spiegare le osservazioni (ad esempio, che cose molto distanti nell'universo sembrano essere state collegate in modo causale molto presto). Ma non abbiamo un meccanismo per questo. Se invece di avere l'universo che si espande molto molto velocemente all'inizio permettiamo alla luce di essere molto più veloce di quanto non sia oggi, allora potresti essere in grado di risolvere questo problema di “orizzonte” (di connettività causale).
Questo è davvero speculativo perché molte cose nell'universo lontano sembrano 'giuste', ovvero 'come ci aspettiamo che appaiano data una velocità costante di luce.' Quindi, sebbene un VSL possa risolvere un problema, probabilmente romperebbe molte altre fisiche di cui non parlerò.
Il punto è che sì, potresti costruire teorie con una velocità della luce variabile e le persone lo hanno fatto. Sia il nostro universo ha una velocità della luce variabile è una questione aperta e le osservazioni suggerirebbero che non lo è (entro l'incertezza di misurazione), anche se è un trucco allettante per risolvere alcune cose.
Anche se le teorie VSL non sono corrette, ciò non impedisce loro di essere divertenti a cui pensare. Sono un teorico di formazione e abbiamo una barzelletta ben nota che potrebbe essere rilevante: “Non lasciare mai che i dati ostacolino una buona teoria.”
La risposta breve: Sì, ma no.
La risposta più lunga: le equazioni di campo di Einstein (EFE) richiedono che G / c ^ 2 sia costante. Quindi, se sia G che c variano nel tempo in modo tale che questo rapporto G / c ^ 2 rimanga costante, allora non c'è violazione degli EFE e tutto va bene. In effetti, questo è stato esplorato nella letteratura da Albrecht, Barrow, Magueijo e altri. (Posso trovare riferimenti per chiunque sia curioso di saperne di più.)
Queste cosmologie a velocità variabile della luce (VSL) risolvere alcuni problemi cosmologici in modo abbastanza elegante, come l'inflazione cosmica. Piuttosto che una fisica speciale che aumentava rapidamente le dimensioni dello spazio, la luce si muoveva più velocemente in quel momento per consentire uno scambio di informazioni (temperatura) tra regioni dell'universo che, oggi, sembrano non essere mai state in contatto in precedenza.
Il problema principale con le teorie VSL è che interrompe alcune relazioni fondamentali. Per prima cosa, ora esiste un sistema di riferimento “preferito” con cui visualizzare l'universo. In questo momento, operiamo partendo dal presupposto che tutti i sistemi di riferimento siano uguali, chiamato invarianza di Lorentz (e altri nomi simili). Senza entrare nei dettagli, rompere questo presupposto rende le cose molto più difficili quando si tratta di formare un modello cosmologico dell'universo. La successiva relazione importante che diventa irregolare è correlata alla costante di struttura fine, che è e ^ 2 / (hc), dove h è la costante di Planck ridotta. Variando questo con il tempo è … beh, è incredibilmente difficile permetterlo e adattarlo a ciò che possiamo osservare per essere vero. Barrow &Magueijo (1999) ne parla in modo più dettagliato.
Alcuni studiosi hanno ipotizzato la VSL come una soluzione all'attuale 'crisi cosmologica': misurazioni della La costante di Hubble che utilizza i dati dal fondo cosmico a microonde (la radiazione residua dell'universo primordiale) non si accorda con le misurazioni del redshift usando il processo della “candela standard” (e altri processi). Questo è evidentemente un grosso problema, perché ogni modo di misurare è scientificamente molto valido (secondo gli attuali modelli fisici). La costante di Hubble è il tasso di espansione dell'universo, quindi è fondamentale per determinare l'età e il destino del cosmo.
Domanda complementare. La velocità della luce potrebbe variare con la forza di gravità? Abbiamo sempre misurato c come osservato dalla nostra posizione nella parte inferiore del pozzo gravitazionale del nostro sole. Siamo sempre soggetti al campo gravitazionale G del nostro sole, anche quando siamo “senza peso” in caduta libera. L'influenza di G non cambia in modo significativo fino a quando non arriviamo ai margini del nostro sistema solare.
E se c fosse proporzionale a G? E se la luce rallentasse quando influenzata dalla gravità e se, nello spazio profondo, la velocità della luce fosse molto più veloce? L'universo sarebbe molto più piccolo, giusto? Come potremmo testare queste ipotesi senza lasciare la Terra?