¿Qué sucede si viajas más rápido que la velocidad de la luz?

Técnicamente no, pero podemos viajar arbitrariamente lejos en un período de tiempo determinado. Es posible, por ejemplo, viajar 200 años luz en 100 años debido a un fenómeno llamado dilatación del tiempo (dilatación del tiempo). Prácticamente hablando, sería muy difícil y probablemente no lo lograremos este milenio, pero es completamente consistente con la teoría de la relatividad de Einstein. De hecho, es una parte esencial de la teoría de la relatividad especial.

Stephen Hawking explica por qué en su serie “Into the Universe” con el siguiente ejemplo. Supongamos que estás en un tren muy rápido que va al 99% de la velocidad de la luz. Si un niño dentro del tren comienza a correr lo suficientemente rápido, una persona parada afuera observaría que el niño se mueve más rápido que la luz. Las leyes de la relatividad especial explican esto al ralentizar el tiempo del niño lo suficiente, para que un observador fuera del tren nunca lo vea moverse más rápido que la luz. Esto se ha verificado experimentalmente observando muones (Muon). Los muones se descomponen con cierta vida media a velocidades lentas. Pero cuando se acelera para acercarse a la velocidad de la luz, tarda mucho más en descomponerse. Desde el punto de vista del muón, sigue siendo la misma cantidad de tiempo, pero percibimos que es mucho más largo ya que vemos que el tiempo del muón se está desacelerando.

La cantidad de energía necesaria para acelerar a una persona a tales velocidades sería muy grande, suponiendo que fuera prácticamente posible. Si tuviera el suministro de energía de todo el mundo durante un año, y suponiendo una eficiencia perfecta que a menudo está muy lejos, podría acelerar a una persona lo suficientemente rápido como para producir una dilatación del tiempo de 1 + E_world / (m_person * c ^ 2) = 70 Esa persona podría viajar 7000 años luz en 100 años. Si pudieras aprovechar toda la energía de masa del Sol, podrías viajar a través del universo observable (universo observable) en 2 semanas, sin violar la relatividad especial. Por supuesto, los problemas prácticos son otro asunto.

No mucho. Se siente más o menos igual que ahora. Esa es una respuesta graciosa, pero se basa en la observación. En relación con alguna galaxia distante y todos sus miles de millones de estrellas, estamos viajando más rápido que la velocidad de la luz. Las galaxias altas con desplazamiento al rojo, aquellas que tienen z> 1, se alejan de nosotros a una velocidad superior a la de la luz. Esto se debe a que el universo se está expandiendo y el espacio está creciendo entre nosotros y esas galaxias distantes.

Es la teoría general de la relatividad la que permite una cláusula de excepción. El límite de velocidad de la luz no limita la creación o destrucción del espacio en sí. Además, la relatividad general permite geometrías de espacio-tiempo interesantes, incluidas las que permiten agujeros de gusano y similares. El motor de urdimbre homónimo de Alcubierre es otra de las maravillas de la ingeniería relativista general. Una anécdota interesante sobre los agujeros de gusanos, es que esas soluciones fueron encontradas por Kip Thorne y su estudiante graduado a pedido de Carl Sagan, quien estaba buscando un medio físicamente plausible para un viaje más rápido que la luz en su novela, Contact.

Aquí está el problema con un viaje más rápido que la luz: no es difícil mostrar, usando una relatividad especial, que cualquier comunicación o viaje más rápido que la luz permitirá viajar hacia atrás en el tiempo, con todos los problemas de causalidad y paradojas concomitantes. En la relatividad general, tales soluciones se conocen como curvas cerradas similares al tiempo y hacen que los físicos se tambaleen con horror. Stephen Hawking conjeturó que la mecánica cuántica vendría al rescate y haría que tales curvas cerradas parecidas al tiempo fueran imposibles. Esto se llama su conjetura de protección cronológica. No se puede probar porque todavía no existe una teoría de la gravedad cuántica.

Curiosamente, el primer experimento de viaje en el tiempo se realizó recientemente para probar si las curvas cerradas similares a tiempo son posibles en la mecánica cuántica. La respuesta fue que la propiedad cuántica de la superposición (como se ilustra en el experimento del pensamiento del gato de Schroedinger) vino al rescate y evitó cualquier paradoja. Por supuesto, este experimento no implicó ningún viaje en tiempo real, sino solo una simulación usando una computadora cuántica primitiva basada en fotones enredados. Sin embargo, hay algunos indicios de que la mecánica cuántica puede desempeñar un papel en la asistencia a la causalidad, pero es temprano.

Uno de los principales problemas con las diversas soluciones relativistas generales para viajar más rápido que la velocidad de la luz es que las soluciones parecen requerir lo que se denomina “materia exótica”, que es otra forma de decir materia negativa o energía negativa. El problema con semejante bestia es que la materia negativa y la materia positiva deberían aniquilarse para dar … ¡nada! Mientras que la aniquilación de antimateria / materia produce cantidades prodigiosas de energía en forma de radiación gamma, la materia y la materia negativa simplemente deberían cancelarse, dejando un espacio plano.

Entonces, ¿qué es la materia negativa o la materia exótica? Nadie lo sabe. Se puede demostrar que el vacío cuántico tiene presión negativa y, por lo tanto, puede ser un candidato para esta denominada materia negativa, pero existen grandes problemas con el vacío cuántico en la relatividad general.

Una de las posibles explicaciones para este extraño estado de cosas puede surgir del uso de las ecuaciones de campo de Einstein. Estas ecuaciones describen cómo la materia y la energía afectan y definen el espacio y el tiempo. Sin embargo, es posible ejecutar las ecuaciones a la inversa para proponer una solución espacio-temporal y luego buscar la distribución de masa / energía que está implícita. Sin embargo, este enfoque de ingeniería inversa puede no ser físico. Entonces, la materia exótica que predice este enfoque puede no ser físicamente posible.

Recientemente, la colaboración de OPERA presenció que una prueba muy interesante del límite de velocidad de la luz afirmó que los neutrinos viajaban más rápido que la velocidad de la luz. Esto dio lugar a una gran actividad entre los físicos teóricos que terminó con la afirmación rotunda de que el experimento debe haber sido incorrecto. Por supuesto, se encontró una falla con el experimento y todos volvieron a sus asuntos diarios. Sin embargo, este episodio reveló hasta qué punto los físicos estaban preparados para llegar a un nuevo resultado. Se consideraron muchas posibilidades más rápidas que la luz. Al final, fueron los teóricos los que les dijeron a los experimentadores que debían estar equivocados. Eso es asombroso, pero también da una idea de la base del límite de velocidad de la luz. Los físicos consideran que la causalidad es lo más importante y el simple hecho de que un viaje más rápido que la luz puede dar lugar a violaciones de la causalidad significa que la velocidad del límite de la luz no se perderá fácilmente.

En última instancia, la paradoja de Fermi puede tener alguna pista sobre la posibilidad de que ese viaje ligero sea más rápido. Si no somos la única civilización tecnológica en la galaxia, entonces esperaríamos que la galaxia esté zumbando con tráfico interestelar. El hecho de que este no sea el caso sugiere que tal vez, solo tal vez, todos los demás están limitados al viaje interestelar más lento que la velocidad de la luz.

Primero, me encanta la respuesta de Viktor Toth. Muy minucioso. Y como la mayoría de las respuestas indican correctamente, cuando un objeto se acerca a la velocidad de la luz, su masa se acerca al infinito y la cantidad de fuerza necesaria para acelerar esa masa se acerca al infinito. Entonces, nunca habrá suficiente fuerza disponible en el universo para alcanzar realmente la velocidad de la luz.

Los fotones, las partículas cuánticas fundamentales que forman la luz no tienen masa, por lo que los fotones viajan a la velocidad de la luz. Su energía es constante para una longitud de onda dada, y la energía aumenta a medida que la longitud de onda se hace más pequeña.

Todas estas conclusiones caen fuera de las ecuaciones que Einstein desarrolló con su modelo de Relatividad Especial.
Pero el punto realmente interesante es cómo Einstein llegó a esta conclusión.

Supongamos que dos naves espaciales están corriendo hacia un planeta desde direcciones opuestas, digamos que cada una viaja a la mitad de la velocidad de la luz, por lo que su velocidad relativa es la velocidad de la luz.

Supongamos que hay una tercera persona en el planeta como observador.

Ahora suponga que las naves espaciales y el observador se alinean en línea recta y que una de las naves espaciales dispara un rayo láser en línea recta para que tanto el observador estacionario en el planeta como el observador en la otra nave espacial vean el rayo láser .

Aquí está la parte realmente interesante.

Un observador en la nave espacial que dispara el láser mide la velocidad de la luz cuando sale de la nave espacial y descubre que es exactamente la velocidad de la luz tal como la conocemos.

El observador estacionario vinculado al planeta mide la velocidad de la luz en el rayo láser cuando alcanza su punto y determina que es la velocidad de la luz tal como la conocemos, exactamente la misma velocidad que cuando salió de la nave espacial a pesar de que la nave espacial estaba Ya viaja a la mitad de la velocidad de la luz hacia él.

El observador en la nave espacial que se aproxima desde la dirección opuesta también mide la velocidad del rayo láser cuando golpea su nave espacial y adivina qué, es exactamente lo mismo que midieron los otros dos observadores, a pesar de que las dos naves espaciales se están cerrando entre sí en el ¡velocidad de la luz!

Einstein tomó el postulado de que la velocidad de la luz es constante, sin importar cuál sea la velocidad relativa entre la fuente y el observador. Su verdadero genio consistía en darse cuenta de que si esto era cierto, entonces no podría existir un marco de referencia absoluto universal.

La única forma en que los hechos anteriores podrían ser ciertos es si las reglas y los relojes estándar utilizados para medir la distancia y el tiempo en cada marco de referencia local, parecieran usar diferentes escalas cuando un observador externo en movimiento lo observa en relación con el marco de referencia local.

Einstein luego resolvió lo que las nuevas matemáticas tenían que ser para preservar este hecho asombroso de la naturaleza.

Nadie sabe por qué es así, y Einstein no especuló por qué. Solo que, hasta donde sabemos, es una ley inviolable de la naturaleza. Y no se ha encontrado evidencia en más de 100 años de experimentación y observación muy cuidadosa que refute esto.

Además, nadie sabe por qué la velocidad real de la luz (solo un cabello de menos de 300 millones de metros por segundo) es el límite máximo de velocidad para masa, energía e información. Es una de esas cosas, como las masas de las partículas fundamentales, las fuerzas de las fuerzas fundamentales, etc., que deben determinarse a través de la experimentación y no pueden calcularse teóricamente a partir de los primeros principios.

Tomar solo este hecho como axiomático era todo lo que Einstein necesitaba para elaborar el resto de las conclusiones de la Relatividad Especial, incluido el hecho de que el tiempo percibido y la distancia de los objetos en movimiento son relativos al observador (es decir, puede parecer que los relojes en movimiento funcionan). a diferentes velocidades para diferentes observadores dependiendo de sus velocidades en relación con el reloj en movimiento, y lo mismo con las distancias).

Como señala Viktor, la velocidad relativa entre dos partes del universo en expansión puede superar la velocidad de la luz. Esto es exactamente lo que lleva al concepto del límite observable, u horizonte, del universo. Los objetos más allá de ese límite se alejan de nosotros más rápido de lo que la luz de esos objetos puede alcanzarnos. Un fotón emitido por uno de esos objetos nunca nos alcanzará (y viceversa). En consecuencia, para todos los efectos, cualquier cosa más allá de este horizonte podría no existir, ya que no hay forma, incluso en teoría, de que podamos comunicarnos con ellos.

¿Se pregunta si hay cosas en el vacío que viajan más rápido que la velocidad de la luz c, o se pregunta si hay cosas (no necesariamente en el vacío) que viajan más rápido que la velocidad del vacío de la luz c?

Los siguientes párrafos que publiqué como respuesta a una pregunta muy similar, y quería copiar y pegar aquí, ya que es bastante relevante ……

Estoy de acuerdo con todos los comentarios anteriores, pero me gustaría agregar una cosa: hay ciertas “cosas” que PUEDEN viajar más rápido que la velocidad de la luz. Se me ocurren dos ejemplos.

Primer ejemplo: si estoy haciendo brillar un puntero láser en una pared muy distante (digamos a cientos o miles de kilómetros de distancia) y conecto este láser a un motor giratorio de alta frecuencia (o cualquier cosa que haga girar el puntero láser muy rápido), la velocidad del punto en la pared puede exceder c, siempre que la fuente de luz esté girando lo suficientemente rápido y se encuentre lo suficientemente lejos de la pared. Esto es posible porque no se está transmitiendo “información” por este amplio punto de luz (quizás alguien más pueda dar una explicación elocuente de esto, o dar una interpretación completamente diferente). Hay muchos otros ejemplos similares que uno podría concebir: he escuchado otro sobre una ola que se estrella en la orilla en un ángulo muy agudo, pero creo que el ejemplo del puntero láser es más simple e intuitivo.

Un ejemplo completamente diferente de “algo” que puede viajar más rápido que la luz es la velocidad de grupo. Una explicación simple de la velocidad del grupo: cuando la luz con una extensión finita (no monocromática) de frecuencias se propaga a través de un material, los diferentes componentes de frecuencia generalmente viajarán a diferentes velocidades. Esto se llama dispersión de material. Si dos ondas de luz con frecuencias infinitamente diferentes viajan juntas a velocidades infinitamente diferentes a través de este medio, el resultado es que la luz está contenida dentro de una onda “envolvente” cuya longitud de onda es mucho más larga que la longitud de onda de la luz misma. Puede derivar esto matemáticamente utilizando la identidad trigonométrica básica: cos (A) + cos (B) = 2cos (A) cos (B). En un medio dispersivo (un medio donde las diferentes frecuencias viajan a diferentes velocidades), esta “envoltura” viaja a una velocidad completamente diferente a las dos ondas de luz (que viajan a * casi * la misma velocidad – llamada “fase” velocidad”). La velocidad de la envolvente se conoce como “velocidad de grupo”. Si la velocidad del grupo es mayor o menor que c (la velocidad de vacío de la luz) depende * solo * de si la dispersión del material es positiva o negativa. En otras palabras, ¿las frecuencias más altas viajan más rápido a través de este material que las frecuencias más bajas, o viajan más lentamente? El primero produce una velocidad de grupo “superluminal” mientras que el segundo produce la velocidad de grupo “subluminal”. Tenga en cuenta que el vacío en sí no es dispersivo, porque todas las frecuencias de ondas electromagnéticas (luz) viajan a la misma velocidad en un vacío – c. Por lo tanto, se podría decir que la velocidad del grupo en el vacío es IGUAL a la velocidad de la luz, o incluso se podría decir que la noción de velocidad del grupo es nula cuando se habla de un medio no dispersivo como el vacío.

Me gustaría aprovechar esta oportunidad para señalar que es un error común, incluso entre muchos físicos de doctorado, que la velocidad del grupo nunca puede exceder la velocidad de la luz, porque viola la causalidad (que, en su nivel más fundamental, significa que un sistema no puede responder a una perturbación antes de que se aplique esa perturbación). Sin embargo, las condiciones que rigen la causalidad se llaman relaciones Kramers-Kronig, y NO limitan absolutamente la dispersión del material (y, por lo tanto, la velocidad del grupo) de ninguna manera o forma. Lo que las relaciones KK nos dicen es que la atenuación (o amplificación) de la luz en un medio depende de la frecuencia de esa luz, y que este “espectro de atenuación” (o equivalente “espectro de amplificación”) está íntimamente relacionado con el espectro de dispersión. En términos técnicos, el espectro de atenuación y el espectro de dispersión son “transformadas de Hilbert” entre sí. Esto termina produciendo el resultado de que una región espectral de atenuación más fuerte (a menudo cerca de resonancias atómicas / materiales) generalmente tendrá una velocidad de grupo superluminal, mientras que una región de atenuación más débil (o amplificación más fuerte) tendrá una velocidad de grupo subluminal. Lo contrario también es cierto, lo que significa que una región espectral con velocidad de grupo superluminal generalmente se asociará con una atenuación fuerte, mientras que una región espectral subluminal se asocia con una atenuación débil / amplificación fuerte. Entonces, la moraleja de esta ligera digresión es que SÍ, la velocidad del grupo PUEDE exceder c, pero generalmente viene con el precio de una fuerte atenuación.

Como analogía, puedes comparar la velocidad con la distancia de manera bastante efectiva.

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Imagine una superficie infinita, perfectamente plana (por lo tanto, no esférica) en la que está parado.

Los habitantes muy altos de este lugar estaban acostumbrados a medir distancias al mirar el ángulo entre hacia abajo (en la propia ubicación) y la ubicación de otra persona, y no podían pensar intuitivamente en las distancias de otra manera. Por ejemplo, la siguiente ubicación se mide a 1 ° de distancia de la otra ubicación en la superficie (que en realidad está muy lejos según sus estándares: su distancia de conducción normal es de solo aproximadamente 10 millones de grados);

Como no están acostumbrados a grandes distancias relativistas, intuitivamente creen que siempre pueden simplemente sumar o restar estos ángulos medidos localmente para medir distancias totales: siempre funcionó perfectamente antes. Por ejemplo, cuando alguien está parado en el medio entre otros dos habitantes, y se mide a sí mismo a 1 ° de distancia de ambos, los otros dos medirán que están a 2 ° de distancia con sus herramientas de medición bastante imprecisas.

Todos notaron que esta línea brillante que llamaban ‘luz’, que los rodeaba, siempre estaba ubicada extremadamente lejos, pero Albert Einline postuló que siempre está situada exactamente a la misma distancia de todos , independientemente de la ubicación de uno: 90 ° de distancia, y También declaró que nadie podía viajar o viajar más allá de esta distancia.

Todos intuitivamente sintieron que uno debería poder obtener la luz restando el ángulo recorrido de su distancia inicial. Pero cuando viajaron hasta 2 °, la luz no estaba más cerca, a los 88 ° esperados, en absoluto. ¡Todavía se midió a 90 ° en todas las direcciones! Eso es totalmente extraño! ¿Cómo podría ser eso posible?

Pasó el tiempo, y ahora su tecnología avanzó lo suficiente como para recorrer distancias de hasta 80 °. Un habitante se mide con precisión yendo 80 ° en la dirección este, el otro exactamente 80 ° en dirección oeste. Pero tan pronto como los propios viajeros miden su distancia entre ellos, ¡no es su intuitivo 160 ° en absoluto, sino solo unos 85 °, y la luz aún se mide a 90 ° de distancia de ambos observadores!

Ahora aprendieron que realmente es imposible viajar más allá de este límite de distancia absoluta de 90 °. La distancia a la luz ni siquiera es un lugar de referencia en la superficie, aunque se mide estando ubicada a esta distancia muy distinta de 90 °. También aprendieron que se necesita más y más energía para viajar esos grados finales a estas distancias relativistas, mientras que el viajero mismo observa que todavía está obteniendo muchos grados en el proceso.

De vez en cuando, los estudiantes harán estas preguntas: “pero ¿qué pasaría si pudiéramos ir más allá de la luz, podríamos alcanzar el cielo?”. “No”, responderán sus profesores, “el cielo tiene forma de tiempo, y la superficie tiene forma de lugar, y a la luz apenas hay cero tiempo de lugar”.

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Sé que esto no responde el verdadero “por qué” a su pregunta, que sería que la velocidad es una combinación de espacio y tiempo: una cierta distancia después de un cierto tiempo, pero el tiempo y el espacio no son absolutos: cambian cuando usted vaya más rápido. Se observa que el tiempo va más lento para usted, su longitud se contrae, hay una diferencia de tiempo (edad) observada a lo largo de su propia longitud (o: lo que considera que sucede simultáneamente cambiará) y también se observa que su masa (relativista) ha ganado La energía cinética añadida (energía = masa).

El efecto de estos cambios es bastante similar a la analogía de la distancia: para los observadores, la velocidad del viajero aumenta cada vez menos a velocidades relativistas debido a su ganancia de masa, pero dado que el tiempo del viajero también se observa cada vez más dilatado, el viajero observará la ganancia. (aunque contraído) distancia más rápido que las medidas del observador. El cambio de lo que el viajero considera que está sucediendo simultáneamente, hace que la luz se mida a su velocidad constante, ya sea que provenga del frente o de atrás de su dirección de viaje, en combinación con las alteraciones de tiempo y longitud.

Si viajas alrededor de un árbol a la velocidad de la luz, es decir, en un círculo , ¡ hay una posibilidad muy alta de que termines follándote a ti mismo!

Sin entrar en los cálculos detallados de cómo podría suceder esto, basta con decir que algunas partes de su cuerpo que normalmente están frente a usted viajarán tan rápido que terminarán detrás de usted, ¡ y entonces ocurrirá lo inevitable! Por lo tanto, viajar a la velocidad de la luz no es aconsejable.

De hecho, según la teoría de la relatividad de Einsteins, nadie puede viajar más rápido que la velocidad de la luz. Y, por las buenas razones mencionadas aquí, nadie debería.

Sin embargo, hay una manera de reducir la velocidad y acelerar el tiempo . Eso tiene que ver con la neurociencia y la percepción del tiempo. Implica comprender los rasgos de personalidad, las emociones, los niveles de alerta y el uso potencial de ciertas drogas inteligentes.

Para obtener información sobre cómo controlar la velocidad del tiempo , consulte “El poder de la percepción del tiempo”

Además, revise la prueba GRATUITA en línea que mide qué tan rápido pasa el tiempo en su mente

Nada puede viajar más rápido que la velocidad de la luz, la razón está dentro de la famosa ecuación de Einstein E = mc ^ 2. La mejor manera de explicarte por qué es citar este pasaje en el libro de Brian Gree, “El universo elegante”

“Puede que te hayas preguntado, por ejemplo, por qué no podemos tomar un poco
Objeto, dice un muón, que un acelerador ha aumentado hasta 667 millones de millas por hora, el 99.5 por ciento de la velocidad de la luz y lo empuja un poco más fuerte, llegando al 99.9 por ciento de la velocidad de la luz, y luego realmente lo empuja más fuerte impulsándolo a cruzar La barrera de la velocidad de la luz. La fórmula de Einstein explica por qué tales esfuerzos nunca tendrán éxito. Cuanto más rápido se mueve algo, más energía tiene y, según la fórmula de Einstein, vemos que cuanta más energía tiene algo, más masiva se vuelve. Los muones que viajan al 99.9 por ciento de la velocidad de la luz, por ejemplo, pesan mucho más que sus primos estacionarios. De hecho, son aproximadamente 22 veces más pesadas, literalmente. Pero cuanto más masivo es un objeto, más difícil es aumentar su velocidad. Entonces, a medida que un muón se mueve más rápido, se vuelve cada vez más difícil aumentar aún más su velocidad. Al 99.999 por ciento de la velocidad de la luz, la masa de un muón ha aumentado en un factor de 224; al 99.99999999 por ciento de la velocidad de la luz, ha aumentado en un factor de más de 70,000. Dado que la masa del muón aumenta sin límites a medida que su velocidad se aproxima a la de la luz, requeriría un empujón con una cantidad infinita de energía para alcanzar o cruzar la barrera de la luz. Esto, por supuesto, es imposible y, por lo tanto, nada puede viajar más rápido que la velocidad de la luz “.

Brian Green “El universo elegante”

Hay muchas cosas (reales y teóricas) que pueden viajar más rápido que la luz en el vacío.

Por ejemplo, si usa un puntero láser potente (OK, tendría que ser realmente poderoso, pero esto es solo un experimento de pensamiento, así que tenga paciencia conmigo) y apunte a la Luna, si lo movió lo suficientemente rápido, el punto rojo se movería en la Luna mucho más rápido que la velocidad de la luz. (No hay gatos lunares que puedan atraparlo, seguro).

Las sombras también pueden moverse más rápido que la velocidad de la luz.

La fase, incluso la velocidad de grupo de la luz puede exceder la velocidad de vacío de la luz. (Pero no la velocidad de la señal, así que no, no puede usarla para enviar mensajes más rápidos que la luz).

Las galaxias distantes más allá de la parte visible del universo se alejan de nosotros más rápido que la velocidad de la luz.

También hay una familia de partículas hipotéticas llamadas taquiones, que solo pueden existir más rápido que la velocidad de la luz (aunque debo enfatizar, estas partículas son puramente hipotéticas y hay razones para creer que no existen. Pero pueden existir en principio sin contradecir la teoría de la relatividad.)

Entonces, ¿qué es lo que no puede pasar? Dos cosas.

Primero, no puede acelerar un objeto desde una velocidad inferior a la de la luz en el vacío hasta arriba. No importa lo fuerte que empujes, te acercarás pero nunca alcanzarás la velocidad de la luz.

Segundo, ningún objeto material como los conocemos puede existir más rápido que la velocidad de la luz, porque no hay un marco de descanso asociado con tales velocidades. Un marco de descanso es un marco de coordenadas en el que el objeto en sí mismo está en reposo (por ejemplo, el marco de descanso de un tren es el sistema de coordenadas que se fija al tren, no a las vías, para que pueda medir posiciones, por ejemplo, midiendo la distancia del motor.) Así que la noción de “Me estoy moviendo más rápido que la luz, esto es lo que veo” no tiene tanto sentido como describir cosas al norte de ti cuando estás parado en el Polo Norte.

No (hasta donde sabemos). La teoría de la relatividad de Einstein dicta que la velocidad de la luz c es el límite superior de la velocidad de cualquier objeto. Los objetos que viajan más rápido que la velocidad de la luz violarían la causalidad.

Sin embargo, hay ejemplos más exóticos de Quantum Mechanics que parecen violar este límite. Sin embargo, en cada uno de estos casos, se ha demostrado que no se transmite información más rápido que c , preservando así la relación causal entre los eventos. Incluso se han propuesto ejemplos más exóticos: agujeros de gusano, por ejemplo. Sin embargo, estas siguen siendo puramente conjeturas y ninguna ha sido probada. La capacidad de viajar más rápido que la luz seguramente significaría una profunda reevaluación de las leyes conocidas de la física.

Un objeto que viaja a velocidades cada vez más rápidas se volvería cada vez más masivo, lo que requeriría cantidades cada vez mayores de energía para acelerarlo cada vez más cerca de la velocidad de la luz.

Vi muchas respuestas correctas aquí acerca de cómo es imposible rotar esa barra tuya y alcanzar la velocidad de la luz.
Si pregunta en general: “¿Podemos romper el límite?”
Diré: “¡Sí, más o menos!”

1) El disco de Alcubierre:
Si has visto Star Trek, estarías familiarizado con Warp Drive. Es una técnica utilizada para viajar más rápido que la luz. Trataré de mantener esto simple:
Miguel Alcubierre propuso esta teoría. Según esto, si somos capaces de cambiar la geometría del espacio; crea una ola contrayendo el espacio enfrente de un objeto y expandiéndolo detrás del objeto, el objeto puede montarlo dentro de una región de espacio plano (una Burbuja de deformación).
El objeto mismo permanecerá en reposo, pero la ola lo llevará hacia adelante a medida que se mueve la región del espacio plano. Esto puede hacer que el objeto se mueva 2-3 veces, incluso 10 veces la velocidad de la luz. Sin embargo, este método tiene muchas limitaciones y dificultades para ser de uso práctico. Le resultará interesante que los científicos realmente estén trabajando en ello.

2) agujeros de gusano:
Aunque esto es como hacer trampa, (tomar un atajo a través del espacio) pueden llevarte a lugares lejanos sin consumir mucho tiempo. Aunque, no estamos seguros de si existen; incluso si lo hicieran y viajáramos a través de uno de ellos, no viviremos para contar la historia.

3) Radiación de Cherenkov:
Cuando los objetos viajan más rápido que la velocidad del sonido, generan un boom sónico. Entonces, en teoría, si algo viaja más rápido que la velocidad de la luz, debería producir algo así como un “boom luminal”.
Este auge luminal se llama radiación de Cherenkov, que se encuentra en los reactores nucleares.
Tomemos, por ejemplo, el Advanced Test Reactor en INL, Idaho.
La radiación de Cherenkov brilla porque el núcleo del Reactor de prueba avanzado está sumergido en agua para mantenerlo fresco. En el agua, la luz viaja al 75% de la velocidad que lo haría en el vacío del espacio exterior, pero los electrones creados por la reacción dentro del núcleo viajan a través del agua más rápido que la luz.
Las partículas, como estos electrones, que superan la velocidad de la luz en el agua, o en algún otro medio como el vidrio, crean una onda de choque similar a la onda de choque de un boom sónico. Si bien no rompe el límite de velocidad absoluta (velocidad de la luz en el vacío), estas partículas rompen la velocidad de la luz en el agua.

En resumen, no podemos romper el límite de velocidad sin hacer trampa. 😉

Esto tiene que ver con el concepto aparentemente simple de “marcos de referencia”, y lo que significa descanso y movimiento. Mire por la ventana mientras está en un tren en movimiento: ¿el mundo se mueve más allá de usted o el tren se mueve? ¿Cómo te enteraste?

Einstein postuló que * no hay forma * en el caso general. La teoría especial de la relatividad postula que las leyes de la física toman exactamente la misma forma en todos los marcos de referencia que se mueven a velocidades constantes entre sí. Esto incluye las ecuaciones de Maxwell, por lo que la luz tiene exactamente la misma velocidad en todos los marcos de referencia. No podrá determinar si su tren se está moviendo realizando una medición muy precisa de la velocidad de la luz en su tren.

Este postulado conlleva muchas consecuencias, incluido el hecho de que no se puede viajar más rápido que la luz como se mide en cualquier marco de referencia. También resulta que lo que ves como “tiempo” en un marco de referencia se vuelve diferente de lo que se ve como “tiempo” en otro (la famosa dilatación del tiempo). También resulta que las leyes de la física se expresan convenientemente en cuatro dimensiones, incluido el tiempo, en lugar de tres, con una combinación de tiempo / espacio entre cuadros.

Más tarde, Einstein extendió esto a marcos de referencia acelerados y a la gravedad, lo que condujo a otras consecuencias interesantes, como el espacio curvo, los agujeros negros y más.

Entonces, ¿cómo sabemos si este postulado y la teoría resultante es correcta? Prácticamente todas las predicciones observables de esta teoría han sido verificadas experimentalmente, y nos permite explicar cosas que no hemos podido explicar antes, como la curvatura de la luz en un campo gravitacional, la expansión del universo, el big bang, lo exacto composición de elementos en estrellas y más.

Según la relatividad especial, no puedes viajar más rápido que la velocidad de la luz. Entonces, para responder a su pregunta, tendríamos que suponer que la relatividad especial no es válida. ¡Pero luego perdemos todas las declaraciones interesantes que hace la relatividad sobre el tiempo y el espacio! Se ha convertido en ciencia ficción, no en extrapolación científica. También podría tomar en serio Star Trek, ya que en ese momento se violan algunas leyes de la física bien establecidas.

La relatividad especial permite que las partículas viajen más rápido que la luz, pero no las partículas ordinarias; tienen que ser partículas especiales que llamamos taquiones, y los taquiones tienen prohibido viajar más despacio que la velocidad de la luz. Entonces “usted” no puede viajar más rápido que la luz.

Porque la velocidad de la luz es el límite de velocidad del Universo. Viajar más rápido que la velocidad de la luz violaría el principio de causalidad. Para el lego, eso significa causa y efecto. Un ejemplo de esto sería una bala que golpea un objetivo antes de que incluso se apriete el gatillo.

La velocidad de la luz (o la velocidad de un fotón) en un vacío casi perfecto es exactamente 186,282 millas por segundo . Percibimos que los fotones (luz) viajan a esta velocidad porque no tienen masa o no tienen ‘peso’ (pero tienen energía cinética, más sobre eso en un momento). Cada partícula en nuestro universo (incluidos los fotones) se mueve o “nada” a través de lo que los científicos llaman “el campo de Higgs”. Como resultado de esta interacción, las partículas adquieren su masa. Diferentes partículas interactúan con el campo de Higgs con diferentes fuerzas, por lo que algunas partículas son más pesadas (tienen más masa) que otras. Los fotones se mueven, pero no interactúan en absoluto con el campo de Higgs.

Preguntarse por qué la luz no viaja a una velocidad diferente es como preguntarse por qué la gravedad no se invierte.

Imagine por un momento que usted es un pequeño fotón feliz creado por una estrella en otra galaxia a unos 4 mil millones de años luz de distancia. Desde mi perspectiva aquí en la Tierra, te llevó exactamente 4 mil millones de años viajar desde esa estrella hasta llegar a mi retina. Desde su perspectiva, un instante en que fue creado y luego al siguiente, está rebotando o siendo absorbido por mi globo ocular. No experimentaste el paso del tiempo. Tu nacimiento y muerte ocurrieron instantáneamente. Si te mueves exactamente a la velocidad de la luz, podrías ir a cualquier parte, sin importar qué tan lejos, en exactamente cero segundos.

Aquí hay una versión (bastante prolija) para personas de mentalidad intuitiva.

La teoría especial de Einstein es 2 cosas:

1. No se prefiere ningún marco de referencia inercial sobre otro.
2. La velocidad de la luz es constante en cada marco de referencia.

Para evitar contradiciones (o violar la causalidad), la luz debe ser el límite de velocidad si se cumplen estos 2 principios (ver el último párrafo). El primer principio es la creencia en la simetría relativa y el segundo proviene de un hecho experimental. Sin embargo, el segundo requisito, aunque contra-intuitivo, también tiene una base conceptual:

Las 4 ecuaciones de Maxwell describen completamente el electromagnetismo. Si combina las 4 ecuaciones en ausencia de carga eléctrica, obtendrá ecuaciones de onda idénticas para los campos eléctrico y magnético. Esta ecuación de onda es la misma que para la onda que se propaga en una cuerda de violín, excepto que la velocidad de la onda electromagnética (también llamada luz) no está determinada por las propiedades de la cuerda sino por 2 constantes de la naturaleza que aparecen originalmente en las ecuaciones de Maxwell. Ahora, la onda en la cuerda se propaga en un medio (es decir, la cuerda en sí), de modo que si moviera el violín, la velocidad de la onda en relación con mí sería la velocidad de la onda más la velocidad a la que camina. Sin embargo, las ecuaciones de Maxwell son para campos en el espacio y en ningún momento invocan un medio de fondo. De hecho, se probó experimentalmente que no existe tal “éter”. Por lo tanto, la luz es constante independientemente del marco de referencia porque esencialmente es una onda que no se mueve en ningún medio.

El objetivo de lo anterior es tratar de dar un reemplazo “natural” a la explicación “debido a la relatividad”. Ahora, asumiendo los primeros 2 principios, considere el siguiente incidente. Suponga que se mueve en la dirección + x más rápido que la velocidad de la luz (en relación a mí). desde tu perspectiva, haces brillar una luz hacia adelante, que viaja en relación a ti a la velocidad constante de la luz y advierte a la persona que está delante de ti que guarde su katana y salga del camino, para que vivas. Según yo, viajas más rápido que la luz, por lo que tu advertencia llega después de que la katana te mata. Ahora, aunque la simultaneidad, el tiempo y el espacio son relativos, si un evento ocurre o no (su muerte por katana) debe ser acordado por todos los observadores, por lo que hay una contradicción.

Me gustaría dar una idea de lo que dicen los demás porque definitivamente este no es un concepto que tenga sentido las primeras veces que vea la ecuación. Una buena manera de pensar por qué las velocidades no se suman linealmente como está acostumbrado en la vida cotidiana (v << c) es que hay una suposición que usted hace en esa línea de pensamiento que se descompone a altas velocidades. Es decir, la suposición de que el espacio / tiempo y, por lo tanto, las distancias o longitudes son constantes.

Contracción de longitud

Si tiene un superdeportivo (digamos el Audi R8) que mide 4 metros de largo (en reposo en relación con un observador), esperaría que el audi permaneciera 4 metros de largo si está estacionado en un estacionamiento, viajando 60 mph en la carretera o 140 mph en la autopista (tenga en cuenta que todas estas velocidades se mencionan como relativas a un observador en tercera persona que realiza las mediciones). Pero, como resultado, el automóvil en realidad se acortará cuanto más rápido viaje. Sin embargo, cuando se trata de velocidades mucho menores que la velocidad de la luz, este cambio de longitud es tan minúsculo que podemos ignorarlo. Sin embargo, si se amarró a un audífono en ese audi y lo condujo a velocidades cercanas a la velocidad de la luz, entonces la longitud del automóvil cuando mide que viaja a esa velocidad será menor que cuando el automóvil estaba parado en el estacionamiento. Esto se conoce como contracción de longitud . La ecuación para calcular el cambio de longitud en función de la velocidad de desplazamiento actual es la siguiente:

De la ecuación, podemos ver que para el audi de 4 metros de largo que viaja a 60 mph, la longitud del audi mientras se mueve es de 4 m * 0.9999999999999959983 = 3.9999999999999839932. Esta es una pequeña diferencia de 1.6E-14 metros. Como los radios de los átomos son del orden de 1E-12, ¡el cambio total en la longitud es realmente insignificante! Sin embargo, si el audi fuera acelerado a la mitad de la velocidad de la luz (v = .5 * c), entonces el audi mediría 4m * .866 = 3.464m.

Como mencioné anteriormente, a altas velocidades el espacio Y el tiempo no son constantes. De manera similar a cómo se contraen los largos, el tiempo se dilata. Esto se conoce como dilatación del tiempo .

La dilatación del tiempo indica que cuanto más rápido se mueve un objeto, más lento experimenta el tiempo.

Esperemos que pueda ver cómo la velocidad de la luz es un límite superior dejando de lado la intuición de que el espacio y el tiempo son constantes (invariables para el observador).

: Lo que sigue es solo una analogía que encontré mientras leía ‘The Elegant Universe’ de Brian Greene.

El problema con las analogías:

(Fuente: xkcd)

Dicho esto, me gustan las analogías porque ayudan a crear interés en las personas y las inspiran a profundizar en el tema. Estoy familiarizado con las matemáticas detrás de la relatividad especial, y para una buena comprensión del tema, es importante que uno conozca las matemáticas. Pero espero que esta analogía te ayude a dar el primer paso para darte cuenta de que esta teoría podría no ser tan complicada como parece, y buscar las matemáticas detrás de esto.

Usted ha sido advertido.

La teoría especial de la relatividad y el efecto fotoeléctrico: el primero es por lo que Einstein es más popularmente conocido por la multitud de personas, incluso si la teoría en sí misma no se entiende fácilmente, y el segundo es por lo que Einstein ganó el premio Nobel.

La teoría especial de la relatividad, asume la mayoría de la gente, afirma que nada puede viajar más rápido que la velocidad de la luz. La afirmación no es exactamente una mentira, pero tampoco es completamente correcta. Lo que la teoría de Einstein significaba intrínsecamente era esto: cada objeto en este universo viaja a la velocidad de la luz.

Si, leíste eso bien.

Antes de continuar, permítame desviarme un poco y sentar las bases sobre las cuales se basa la explicación:

Considérate parte de un sprint de 100 m. A es la línea de partida y B es donde debes terminar. Mirando la imagen de abajo, ¿qué camino crees que tomarías para terminar más rápido? Ruta 1 o 2?

La respuesta obvia aquí sería la ruta 1. Probablemente diría que la ruta 1 es “más corta” y, por lo tanto, puede terminarla en un intervalo de tiempo más pequeño. También se podría decir que la ruta 1 es una línea perpendicular tanto a la línea de inicio como a la línea de llegada. Más técnicamente, se podría decir que la ruta 1 tiene un componente solo en una dirección. Mientras que la ruta 2, tendría componentes en ambas direcciones, a lo largo de la dirección de la ruta 1, así como en la dirección de la línea de inicio. En otras palabras, si bien la ruta 1 se puede describir completamente en una dimensión, la ruta 2 es bidimensional en este plano de referencia, si la línea de inicio y la ruta 1 se toman como ejes de coordenadas. Dicho de otra manera, si viajara por la ruta 1, su velocidad (más técnicamente, velocidad) estaría confinada en la dirección de la ruta 1. Pero si viajara por la ruta 2, su velocidad se divide en dos direcciones, una en el dirección paralela a la ruta 1 y la otra en la dirección de la línea de partida. Si tuviera que comenzar a la misma velocidad a lo largo de ambos caminos, llegaría a la línea de meta más tarde por el camino 2 porque parte de su velocidad, en este caso, se desvía a la segunda dimensión. Por lo tanto, su velocidad en la dimensión uno, que paralela a la ruta 1, disminuye a medida que un componente de la misma se desvía a la otra dimensión. Entonces, aunque su velocidad sea la misma objetivamente, toma más tiempo llegar a la línea de meta por la ruta 2, ya que la velocidad en la dirección requerida para llegar a la línea de meta es en realidad menor que la del primer caso. En pocas palabras, en ambos casos, viajaría a la misma velocidad, pero en el segundo caso, su velocidad se divide en dos dimensiones.

Traigamos este concepto a la vida real, que es de cuatro dimensiones: hay tres dimensiones espaciales y una de tiempo. Extendiendo la analogía anterior aquí, encontrará que la luz, que consiste en fotones, viaja exclusivamente en las dimensiones espaciales, es decir, no hay ningún componente de su velocidad que se desvíe a la dimensión del tiempo. Por extraño que parezca, un fotón no tiene edad, no ha pasado el tiempo; Un fotón nacido al comienzo del universo no ha envejecido ni un segundo.

Mientras que los mortales como nosotros, y los objetos del día a día que vemos, viajan a la velocidad de la luz en la dimensión del tiempo, nuestro viaje en las dimensiones espaciales es insignificante en comparación con el camino recorrido por nosotros en la dimensión del tiempo. Un fotón puede viajar rápido desviando toda su velocidad de la dimensión del tiempo a la dimensión espacial. Esto también explica la dilatación del tiempo: a medida que viaja más rápido, el tiempo comienza a moverse más lento para usted; Un hecho que ha sido rigurosamente probado y verificado. Mirándolo de otra manera, en lugar de decir que el tiempo se mueve más lento, también podría decir que una vez que comienza a moverse a velocidades comparables a la de la luz, ya que está desviando su velocidad de la dimensión del tiempo a la dimensión espacial, comienza a moverse más lento en la dimensión del tiempo.

De ahí la afirmación, cada uno de nosotros viaja a la velocidad de la luz. Solo que los fotones usan esa velocidad en la dimensión espacial, mientras que la usamos en la dimensión del tiempo.

En cuanto a por qué un fotón no puede viajar más rápido que el valor de ‘c’, 299 792 458 m / s es una de las constantes fundamentales de nuestro universo. Esto se estableció cuando se creó el universo en el Big Bang, y es una propiedad fundamental como el no. de dimensiones en el universo (sin embargo, hay muchas teorías que admiten diferentes números de dimensiones), masa de un electrón, etc.

Otra cosa a tener en cuenta es que la relatividad especial en sí misma no limita la existencia de otras partículas que pueden viajar más rápido que la velocidad de la luz. Sin embargo, eso significaría la reversión de la causalidad. Esencialmente, una vez que alcanza el valor de ‘c’, deja de viajar en la dimensión del tiempo todos juntos. Exceder ese valor significaría viajar en una dimensión de tiempo negativa. Sin embargo, eso es aún más difícil de visualizar.

Nota:

1. Esta es una versión altamente simplificada para explicar la teoría en términos simples.
2. Escribí esta explicación aquí hace un año, Entendiendo Einstein – Parte 1
3. Realicé cambios aquí siguiendo las preocupaciones planteadas en los comentarios.

¡He estado pensando en esta pregunta por un tiempo!

Según la teoría de la relatividad, ¡no hay velocidades absolutas!

Las velocidades siempre se miden en relación con otra cosa. (= ¡No sabe cuándo ha superado el “límite de velocidad”, además de mirar la respuesta número tres!

Primera respuesta! ¡No notas nada en especial, ya que siempre estás en reposo contigo mismo!

Segunda respuesta! Depende de si encuentras algo en tu camino que tenga una velocidad relativista (en comparación contigo mismo). Bam! Si golpeas algo! (¡El peligro es grande incluso a “velocidades modestas” en órbita normal alrededor de la Tierra!), Que es de aproximadamente 7 km / s. (7/300 000) de velocidad de la luz!

Tercera respuesta! ¡Quizás el más difícil! Pierdes de vista nuestra Vía Láctea, si te alejas de (nuestra Galaxy local).

Si todo va bien, ¡aparecen nuevos horizontes!

Velocidad orbital – Wikipedia

Lo que “sentirías” en el sentido físico, ver, tocar y oír sería muy fácil de predecir. No soy físico, esto se basa en una ciencia muy conocida, aquí va.

en su nave espacial que viaja cerca de la velocidad de la luz, comenzaría a ver el color de manera muy diferente debido a la velocidad con la que se mueve con respecto a la velocidad de la luz, la luz se movería desde la bombilla a la pared de la nave mucho más lentamente en la dirección en que se mueve, el sonido también se distorsionaría ya que las ondas de sonido que se mueven en este barco no podrían superar la velocidad de la luz, digamos que está viajando al 99.99999% de la velocidad de la luz, el sonido puede viajar mucho más rápido cuando se acelera dentro de un barco, sin embargo, la onda de sonido caería bajo Si lo hace, las mismas restricciones que la luz hace dentro del “éter” de este universo, se moverían lentamente con relación a qué tan rápido se mueve y qué tan rápido realmente pueden venir de un altavoz a su oído mientras viaja a esta velocidad fantástica, nuevamente, solo en la dirección del viaje.

Ahora, cuando superas la velocidad de la luz en esta máquina de ensueño, seguramente sentirás que necesitas DESCENSAR !!!, la luz ya no fluirá de las bombillas a las paredes de tu nave en la dirección en que te mueves, así que la mitad de su nave ahora es completamente inalcanzable, ya que la luz no puede fluir en esa dirección, tampoco usted, asegúrese de que su corriente arriba de los barcos controle. Además, la sangre que fluye en sus venas ya no puede fluir en la dirección del viaje, así que coloque un gran suministro de sangre corriente arriba o sus órganos se cerrarán. En cuanto a Touch, ese sentido ahora ha desaparecido de cualquier cosa aguas abajo de su cerebro ya que las señales eléctricas ya no fluirán en la dirección del viaje. Y nuevamente, las ondas de sonido fluirían solo en una dirección, sí, lo adivinaste, opuesto a la dirección de viaje.

En el nivel atómico, el zumbido de los electrones cesaría en la dirección de viaje, por lo que allí se encuentra el bloque de construcción fundamental más básico de tu nave y ¡oh, TÚ! así que aquí es donde lo dejaré a la imaginación.

nota al pie: cualquiera que piense más rápido que el viaje ligero es posible incluso con la NASA Emdrive o algún “Ramscoop” de una novela de ciencia ficción, recuerde, para viajar más rápido que la luz primero tiene que encontrar algo que viaje más rápido que la luz, aprovecharlo y úsalo para impulsarte. La luz no viaja más y más rápido a medida que aumenta su velocidad. En ningún momento diré que no podemos viajar más rápido que la luz, simplemente no hemos encontrado la energía que nos impulsará o transportará más rápido.

Todos mueren.

Bueno, depende de cómo lo hagas. Actualmente no existe una forma conocida de viajar FTL en ningún sentido significativo. Hay formas sin sentido de hacerlo, como mediante el uso de la expansión cosmológica (en cuyo caso ya sabes lo que sucede: lo estás haciendo en este momento).

Sin embargo, hay formas desconocidas que son consistentes con las leyes de la física tal como las conocemos.

1. comienzas FTL
2. usas una burbuja de urdimbre

El primero requiere que estés hecho de materia taquiónica. Sin embargo, todas las soluciones para la materia taquiónica son inestables, por lo que en el instante en que surgió como una entidad taquiónica, todos sus componentes se separarían acelerando infinitamente.

El segundo es cómo funcionan el puente de Einstein-Rosen (agujeros de gusano) y la unidad de deformación Acubierre.

Estos requieren grandes cantidades de materia exótica y energía negativa para funcionar … y nadie sabe lo que eso significa.

Las unidades Warp hacen una onda en el espacio-tiempo que la nave básicamente navega. El problema es que la energía del choque de proa, y la que se libera cuando se apaga la unidad, sería suficiente para destruir sistemas estelares completos … tal vez la nave misma.

Las soluciones de agujeros de gusano son intrínsecamente inestables, por lo que cualquier cosa más grande que una partícula fundamental que se atraviese se rompería en orden de tiempos de tabla.

Todos mueren.

Eso deja un método desconocido que no es consistente con las leyes conocidas de la física … pero donde las leyes de la física aún son significativas.

En ese caso, el problema principal es el de las violaciones de causalidad. Sería posible configurar una paradoja de abuelo utilizando el método FTL. Nadie sabe cómo podría resolverse esto … tal vez el universo sería destruido o simplemente alterado por completo: el viaje en el tiempo.

Todos mueren.

Para obtener detalles sobre la causalidad y las paradojas irresolubles que resultan del viaje FTL, consulte: Relatividad y viajes FTL

Todo lo que queda ahora es algún método desconocido que no obedece a la física conocida y la física conocida no tiene sentido … en ese caso: nadie lo sabe.