Является ли скорость света универсальной константой пространства-времени, скоростью электромагнитных волн или фотонов?

похоже, что электромагнетизм играет преобладающую роль во Вселенной по сравнению с другими теориями.

Это неправда. Он сыграл важную историческую роль, но теоретически не является «уникальным», поскольку фотон движется со скоростью c. Действительно, глюон также движется со скоростью c. Если бы фотоны оказались слегка массивными, это бы многое изменило, но не изменило бы теорию относительности. На данный момент у нас есть хорошо построенная теория, согласно которой все и только безмассовые частицы движутся со скоростью с. Другими словами, фотон занимает центральное место в теории относительности только исторически, но не концептуально.

пространственно-временная Скорость Света (в верхнем регистре) на самом деле является скорее универсальной константой, которая не обязательно связана со скоростью электромагнитных волн или фотонов.

Вы в значительной степени ответили на свой вопрос, потому что это совершенно правильно. Исторически вопросы, касающиеся инерциальных систем отсчета и электромагнетизма, привели к развитию специальной теории относительности. В теории относительности появляется важная константа скорости. Если действительно фотон безмассовый, то эта скорость должна быть такой же, как скорость света. Даже если фотон окажется массивным, это никоим образом не обязывает нас переписывать нашу теорию. Это просто означает, что исторический инструмент, который мы использовали для построения теории относительности, был не совсем тем, что мы думали, но был достаточно близок для раннего развития теории. Наше текущее теоретическое понимание пространства Минковского (геометрия пространства-времени, описываемая специальной теорией относительности) не зависит от электромагнетизма, на самом деле все наоборот:

Быстрый альтернативный взгляд:

1. Не совсем. Относительность требует только существования инвариантной скорости$c$, это не требует, чтобы что-то действительно двигалось с этой скоростью. Так что, если бы фотоны были массивными, не было бы никаких проблем, хотя некоторые результаты в космологии, возможно, пришлось бы немного изменить.
2. Почти каждый раз, когда вы видите это,$c$означает инвариантную скорость. Так что, если бы фотоны были обнаружены массивными, нам пришлось бы использовать какой-то другой символ для скорости, с которой на самом деле движется свет, и отметить, что это больше не будет фиксированной константой, потому что в этом случае скорость света была бы опорной. зависит от кадра. В некоторых обстоятельствах вы увидите$c$используется для обозначения скорости волны, которая не обязательно может быть инвариантной скоростью относительности, но встречается относительно редко и обычно достаточно легко выбирается из контекста.

1.Будет ли разрушительным для теории относительности то, что в будущем мы обнаружим, что фотоны имеют крошечную массу и движутся медленнее, чем... гм... скорость света?

Как и предвосхищает фраза " ... эээ... " в вашем вопросе:
в этом вопросе таится некоторая опустошенность; а именно противоречие существенному пониманию « света » как «любого сигнала, связанного с сигнальным фронтом » для целей определения геометрических (или кинематических) понятий, таких как

• взаимный отдых (иначе как совместное членство в инерционной системе отсчета) участников,

• продолжительность или, по крайней мере, коэффициенты продолжительности,

• расстояние (между участниками, которые находятся в покое друг относительно друга), или, по крайней мере: отношения расстояний, и

• скорость;

даже не вникая в определенные впоследствии понятия динамики, такие как « масса » или «показатель преломления».

Тесная связь « света » в объясненном выше смысле с обменом сигналами между электромагнитными зарядами объясняется тем, что (системы, состоящие из) электромагнитных зарядов особенно распространены и бросаются в глаза в нашем конкретном уголке/эпохе. вселенная.

2.какое "с" применимо в разных ситуациях? [...]

«c», который вводится в первую очередь как (ненулевой) символический коэффициент в определении «расстояния» как «c/2 длительности пинга», всегда появляется как скорость фронта сигнала ; соответствует значению «ping» и соответствующей продолжительности.

В первоначальном подходе Эйнштейна к релятивистской геометрии и кинематике определение (как измерить) расстояния все еще кажется перевернутым (и не без координат):

« Согласно опыту будем считать, что величина$\frac{2\ \overline{AB}}{t'_{A}-t_{A}}=c$, где$c$— универсальная постоянная [скорость света в вакууме]. "

Понимание (как измерить) «расстояния» как понятия, которое должно быть определено в первую очередь, было впоследствии выражено Эйнштейном, вероятно, в предписании, что

« Все наши хорошо обоснованные пространственно-временные предположения сводятся к определению пространственно-временных совпадений, [таких как] встречи между двумя или более распознаваемыми материальными точками » ;

и наиболее явно, возможно, Дж. Л. Синга ["Относительность. Общая теория", с. 108]:

«Для нас время [длительность] - единственная основная мера. Длина [расстояние] - строго производное понятие».

все три движутся с одной и той же постоянной скоростью, равной c. причина для доказательства в том, что гравитационные волны распространяются с одинаковой скоростью. И даже эффекты гравитации путешествуют со скоростью c. Вот почему я говорю, что структура пространства-времени может меняться только с такой скоростью. Правильно ли я говорю, что скорость света конечна, потому что сама структура пространства-времени должна каким-то образом приспосабливаться к электромагнитным волнам, проходящим через нее? Я прав, что никто еще не объединил гравитацию с КМ? В настоящее время в квантовой механике говорят, что каждая частица имеет свою собственную волновую функцию, которая описывает ее распределение вероятностей в ее координатах в пространстве и вокруг них. ОТО объясняет эффекты гравитации, но не объясняет, как они работают. Поскольку электромагнитные волны могут распространяться в пространстве только со скоростью с, а эффекты гравитации могут распространяться только с той же скоростью,

Причина этого в том, что само пространство может изменить только свою структуру с такой скоростью. Почему? Давайте объединим GR с QM. Допустим, не только частицы имеют свою собственную волновую функцию, но и само пространство «хранит» волновую функцию для каждой своей пространственной «координаты» или положения. Таким образом, в пространстве каждая трехмерная координата была бы не только точкой, но и сама имела бы волновую функцию. Точно так же, как QM также говорит, что пространство не пусто, в нем повсюду есть Q-поля. Так что, если в нем повсюду Qполя, волновая функция может быть везде.

Эта волновая функция будет делать то же самое для определенной пространственной координаты, как нормальная волновая функция (которая принадлежит самой частице) делает с частицей, она просто показывает распределение вероятности частицы в ее собственных координатах и ​​вокруг нее в пространстве. Таким образом, само пространство будет иметь не только поля Q в каждой отдельной пространственной координате, но и волновую функцию. Допустим, существует волновая функция для точки А и точки В. Если точки А и В не имеют частиц в своих положениях (поэтому они «пусты»), то волновая функция для точки А покажет нейтральное распределение возможностей (0, скорее всего, для свои собственные координаты и координаты окружающего пространства).

Волновая функция для точки B покажет то же самое. Теперь, если фотон входит в точку A, волновая функция точки A начнет изменяться и сначала будет показывать более высокие вероятности в окружающих ее пространственных координатах в направлении, откуда исходит фотон, а затем, когда фотон проходит через точку A, волновая функция точки A будет показывать более высокие вероятности на пути, по которому фотон проходит через него и его пространственное окружение, в конечном итоге в координатах центра A, а затем в направлении прохождения фотона.

В конце концов, когда фотон прошел через точку A, волновая функция для точки A будет демонстрировать более низкие вероятности в пространственных окружающих координатах, откуда пришел фотон, и в центральных координатах точки A, и будет демонстрировать более высокие вероятности в направлении, в котором прошел фотон. Затем, когда фотон движется к точке B, волновая функция для точки B и ее пространственного окружения начнет демонстрировать более высокие вероятности в направлении, откуда исходит фотон (то есть в направлении из точки A), и когда фотон проходит через точку B , он покажет более высокие вероятности на пути фотона, проходящего через него. В конце концов фотон пройдет через точку B и продолжит свой путь к точке C. В какой-то момент волновая функция точки A снова станет нейтральной,

Теперь давайте объединим это с гравитацией и ОТО. Допустим, в точке B находится огромная гравитационная масса. Точка A «пуста», но все еще находится внутри гравитационного поля огромной массы. Значит, огромная масса в точке B будет оказывать гравитационное воздействие на точку A. Каким образом? ну, волновая функция в точке B не будет нейтральной, так как эффект огромной массы в точке B повлияет и на точку A! Это также изменит волновую функцию в точке А! Как будет выглядеть волновая функция в точке А? Он покажет более высокие вероятности в направлении точки B, где находится огромная масса! И меньшие вероятности по своим координатам, и в другую сторону (не в сторону Б). Так как же тогда работает гравитация, если мы объединим ОТО и КМ? Допустим, фотон прилетает из точки С, которая находится еще дальше от гравитационной массы.

Когда фотон движется к точке А, он должен просто пройти, как в предыдущем примере, но этого не произойдет! Почему? Потому что в предыдущем примере A и B находились вне каких-либо гравитационных полей и имели нейтральные значения распределения вероятности для своих собственных координат и своего пространственного окружения. Но теперь в точке B есть гравитационная масса, которая также влияет на волновую функцию точки A! Так как фотон хочет пройти через точку А, он входит в волновую функцию точки А, которая показывает более высокие вероятности в направлении точки В, огромной массы.

Так как он проходит через точку А, его собственная волновая функция (трехмерная или четырехмерная матрица распределения возможностей для центральной координаты точки А и ее пространственного окружения) будет сочетаться с собственной волновой функцией фотона (это уже в КМ, просто еще одна матрица распределения возможностей). для фактической координаты фотона и его пространственного окружения). Таким образом, когда две матрицы объединяются, волновая функция точки А меняет направление фотона по мере его прохождения, как и предсказывает ОТО. И точно так же, как предсказывает КМ, все это будет описываться комбинацией волновых функций и распределения вероятностей. Текущая волновая функция QM также останется неизменной, поскольку фотон также сохранит свою собственную волновую функцию (это должно выглядеть как вектор импульса,

С современной точки зрения, это не обязательно что-то из этого. Поскольку относительность рассматривает пространство и время на равных, постоянная с служит для преобразования секунд в метры. В этом смысле его можно считать универсальной константой, потому что мы измеряем пространственные расстояния другими инструментами, чем временные расстояния.

Связь c со скоростью света в основном историческая. Эйнштейн хотел объяснить уравнения Максвелла и сделал это, отказавшись от галилеевой инвариантности. Уравнения Максвелла верны (и свет распространяется только в точке с), только если фотон не имеет массы.

Можно создать релятивистски правильную теорию электромагнетизма, в которой фотон не является безмассовым, и, следовательно, фотоны подобны любой другой массивной частице, а уравнения Максвелла верны лишь приблизительно. Впервые это было сделано примерно в 1913 году и известно как лагранжиан Прока. Экспериментальные ограничения на массу фотона требуют, чтобы масса была чрезвычайно мала, если она не была безмассовой. Навскидку я не знаю самых последних лимитов.