¿Hay alguna forma de alcanzar la velocidad de la luz? En caso afirmativo, ¿qué impacto tendría en la física?

(Teoría de la relatividad especial de Einstein /)

Albert Einstein es famoso por muchas cosas, entre ellas sus teorías de la relatividad. La primera, la teoría especial de la relatividad, fue la que comenzó la reputación del físico por destrozar la cosmovisión clásica que había existido antes. La relatividad especial, una forma de relacionar el movimiento de los objetos en el universo, llevó a los científicos a reevaluar sus suposiciones sobre cosas tan fundamentales como el tiempo y el espacio. Y condujo a importantes revelaciones sobre la relación entre energía y materia.

La relatividad especial fue publicada por Einstein en 1905, en un artículo titulado “Sobre la electrodinámica de los cuerpos en movimiento”. Llegó a él después de detectar un conflicto que notó entre las ecuaciones de electricidad y magnetismo, que el físico James Clerk Maxwell había desarrollado recientemente, y las leyes de movimiento más establecidas de Isaac Newton.

La luz, según Maxwell, era una vibración en el campo electromagnético y viajaba a una velocidad constante en el vacío. Más de 100 años antes, Newton había establecido sus leyes de movimiento y, junto con las ideas de Galileo Galilei, mostraban cómo la velocidad de un objeto sería diferente dependiendo de quién lo midiera y cómo se movían en relación con el objeto. Una pelota que estás sosteniendo te parecerá inmóvil, incluso cuando estás en un automóvil en movimiento. Pero esa pelota parecerá moverse a cualquiera que esté parado en la acera.

Pero había un problema al aplicar las leyes del movimiento de Newton a la luz. En las ecuaciones de Maxwell, la velocidad de las ondas electromagnéticas es una constante definida por las propiedades del material a través del cual se mueven las ondas. No hay nada allí que permita que la velocidad de estas ondas sea diferente para diferentes personas dependiendo de cómo se mueven entre sí. Lo cual es extraño, si lo piensas.

Imagine a alguien sentado en un tren estacionario, lanzando una pelota desde donde está sentado a la pared opuesta, a unos metros más abajo del tren. Usted, parado en la plataforma de la estación, mide la velocidad de la pelota al mismo valor que la persona en el tren.

Ahora el tren comienza a moverse (en la dirección de la pelota), y nuevamente mide la velocidad de la pelota. Lo calcularía correctamente como más alto: la velocidad inicial (es decir, cuando el tren estaba en reposo) más la velocidad de avance del tren. Mientras tanto, en el tren, el jugador no notará nada diferente. Sus dos valores para la velocidad de la pelota serán diferentes; ambos correctos para sus marcos de referencia.

Reemplace la pelota con luz y este cálculo sale mal. Si la persona en el tren brillara una luz en la pared opuesta y midiera la velocidad de las partículas de luz (fotones), tanto usted como el pasajero encontrarían que los fotones tenían la misma velocidad en todo momento. En todos los casos, la velocidad de los fotones se mantendría a poco menos de 300,000 kilómetros por segundo, como dicen las ecuaciones de Maxwell.

Einstein tomó esta idea, la invariancia de la velocidad de la luz, como uno de sus dos postulados para la teoría especial de la relatividad. El otro postulado fue que las leyes de la física son las mismas donde quiera que se encuentre, ya sea en un avión o de pie en un camino rural. Pero para mantener constante la velocidad de la luz en todo momento y para todos los observadores, en la relatividad especial, el espacio y el tiempo se vuelven elásticos y variables. El tiempo no es absoluto, por ejemplo. Un reloj en movimiento funciona más lentamente que uno estacionario. Viaja a la velocidad de la luz y, teóricamente, el reloj se detendría por completo.

La cantidad de tiempo que se dilata puede calcularse mediante las dos ecuaciones anteriores. A la derecha, Δt es el intervalo de tiempo entre dos eventos medido por la persona a la que afectan. (En nuestro ejemplo anterior, esta sería la persona en el tren). A la izquierda, Δt ‘es el intervalo de tiempo entre los mismos dos eventos pero medido por un observador externo en un marco de referencia separado (la persona en la plataforma) . Estas dos veces están relacionadas por el factor de Lorentz (γ), que en este ejemplo es un término que tiene en cuenta la velocidad (v) del tren en relación con la plataforma de la estación, que está “en reposo”. En esta expresión, c es una constante igual a la velocidad de la luz en el vacío.

La longitud de los objetos en movimiento también se reduce en la dirección en que se mueven. Llegue a la velocidad de la luz (no es realmente posible, pero imagine si pudiera por un momento) y la longitud del objeto se reduciría a cero.

La longitud contraída de un objeto en movimiento en relación con una estacionaria se puede calcular dividiendo la longitud adecuada por el factor de Lorentz; si fuera posible que un objeto alcanzara la velocidad de la luz, su longitud se reduciría a cero.

Es importante tener en cuenta que si usted fuera la persona que se movía cada vez más rápido, no notaría nada: el tiempo correría normalmente para usted y no se le aplastaría la longitud. Pero cualquiera que lo mire desde la plataforma de la estación celestial podría medir las diferencias, calculadas a partir del factor Lorentz. Sin embargo, para los objetos cotidianos y las velocidades cotidianas, el factor de Lorentz estará cerca de 1; solo a velocidades cercanas a la de la luz, los efectos relativistas necesitan una atención seria.

Otra característica que emerge de la relatividad especial es que, a medida que algo se acelera, su masa aumenta en comparación con su masa en reposo, y la masa del objeto en movimiento se determina multiplicando su masa en reposo por el factor de Lorentz. Este aumento en la masa relativista hace que cada unidad adicional de energía que pones para acelerar el objeto sea menos efectiva para que se mueva más rápido.

A medida que aumenta la velocidad del objeto y comienza a alcanzar fracciones apreciables de la velocidad de la luz (c), la porción de energía que entra para hacer que el objeto sea más masivo se hace más y más grande.

Esto explica por qué nada puede viajar más rápido que la luz: a la velocidad de la luz o cerca de ella, cualquier energía adicional que ponga en un objeto no hace que se mueva más rápido, sino que aumenta su masa. Masa y energía son lo mismo: este es un resultado profundamente importante. Pero esa es otra historia.


¡Salud! (Un voto a favor si lo encuentra útil)

Puedes obtener un montón de respuestas matemáticas para esto. Así que intentaré dar una forma diferente de verlo.

Suponga que toma algo de material, como agua, y lo divide por la mitad, y luego una y otra vez. Hasta que estabas en la última molécula. H2O

Hasta ese momento, tenías agua. Y en cantidades decrecientes, todavía tenías agua. Y el agua actuó como el agua, se congeló a cierta temperatura, se mojó, fluyó o se evaporó en el momento justo.

Pero cuando llegaste a la última molécula y continuaste dividiéndola, finalmente terminas con dos componentes que ya no son agua. Terminas con hidrógeno y oxígeno. Ambos no se comportan en nada como el agua. Ya no son agua.

Ahora, toma velocidad y ejecuta el proceso opuesto. Sigue duplicando la velocidad o incrementándola en cierta medida. Hasta llegar a la velocidad de la luz. En ese punto, si lo aumenta un poco más, ya no tendrá lo que equivale a la velocidad. Las propiedades de lo que conocemos como velocidad se descomponen, y ya no es lo que conocemos como velocidad. Se ha aumentado hasta un punto más allá de la definición misma de qué es la velocidad. Los componentes de la velocidad, que son el tiempo y la distancia, se descomponen y ya no mantienen su relación de manera que se pueda reconocer como velocidad.

Los científicos han descubierto cuál es esta velocidad máxima, y ​​es la velocidad de la luz. Y sí, es realmente extraño. De ahí los elogios a Einstein por pensar fuera de la caja.

Puede ser sorprendente, para algunas personas y especial para la mayoría de los estudiantes de ciencias, saber que todavía hay en el mundo algunos científicos que creen que hay velocidades mayores que la de la luz.

Desde el advenimiento de la Teoría Especial de la Relatividad de Einstein, la mayoría de los científicos y físicos han dado por sentado que las velocidades superiores a 299,792.5 km / s son imposibles en el universo. De hecho, uno de los principios principales de la teoría de la relatividad es que la masa de un cuerpo aumenta con su velocidad y se volvería infinita a la velocidad de la luz. Por lo tanto, una mayor velocidad es imposible.

Entre los que niegan que esto sea cierto, estaba Nikola Tesla, conocido por sus cientos de inventos importantes. El motor de inducción y el sistema de distribución de corriente alterna son solo algunas de sus grandes contribuciones a la ciencia moderna. En 1892, hizo sus experimentos históricos en Colorado; donde fabricó, por primera vez, rayos artificiales de 100 pies de largo, y donde fue capaz, mediante corrientes de alta frecuencia, de encender lámparas eléctricas a una distancia de tres millas sin el uso de ningún tipo de cable.

Tesla reveló que había hecho una serie de descubrimientos sorprendentes en el campo eléctrico de alta frecuencia y que, en el curso de estos experimentos, se había convencido de que propagaba frecuencias a velocidades superiores a la velocidad de la luz.

En su patente número 787,412, presentada el 16 de mayo de 1900, Tesla mostró que la corriente de su transmisor pasaba sobre la superficie de la tierra con una velocidad de 471,264 kilómetros por segundo, mientras que las ondas de radio avanzan con la velocidad de la luz. Sin embargo, Tesla sostiene que nuestras ondas de “radio” actuales no son verdaderas ondas hertzianas, sino realmente ondas sonoras.

Además, nos informa que se da cuenta de velocidades varias veces mayores que la de la luz, y que ha diseñado un equipo con el que espera proyectar los llamados electrones con una velocidad dos veces mayor que la velocidad de la luz.

Tesla contradice enfáticamente una parte de la teoría de la relatividad, sosteniendo que la masa es inalterable; de lo contrario, la energía podría producirse de la nada, ya que la energía cinética adquirida en la caída de un cuerpo sería mayor que la necesaria para levantarlo a una velocidad pequeña.

Está dentro de los límites de la posibilidad que las matemáticas de Einstein de velocidades mayores que la luz puedan estar equivocadas. Tesla ha estado en lo cierto muchas veces durante el pasado, y se puede demostrar que tiene razón en el futuro. En cualquier caso, la afirmación de que hay velocidades más rápidas que la luz es tremenda y abre perspectivas completamente nuevas a la ciencia.

Aquí hay un artículo de la revista “Everyday Science & Mechanics” de “Hugo Gernsback” publicado en noviembre de 1931 que habla sobre la visión de Nikola Tesla del título del límite de velocidad cósmica de Einstein “¡Más rápido que la luz!”

Si. Es posible alcanzar la velocidad de la luz.

Solo conviértete en un fotón. Y viajarás a la velocidad de la luz.

Bromas aparte, hasta el momento, no es posible alcanzar la velocidad de la luz con los avances limitados que hemos hecho en la ciencia.

Pensemos por qué. Toma una bicicleta y acelera, verás que para alcanzar velocidades más altas necesitarás más energía.

Pero si te acercas a la velocidad de la luz, comenzarás a sentirte más pesado. Porque ya tienes suficiente energía para que comience a interactuar gravitacionalmente, efectivamente, aumentando la masa. Esta masa necesitará aún más energía para acelerar aún más y si proporciona, aumentará la masa aún más. Esto seguirá y seguirá, pero una vez que hayas agotado todo en el universo para ponerlo en la bicicleta, aún no podrás alcanzar la velocidad de la luz. Aunque estará bastante cerca.

Ahora, hay dos soluciones para esto, dicen los científicos: uno está creando un agujero de gusano, otro está creando un disco alcubierre. ninguno de los cuales, no sabemos con certeza se puede crear o no.

Pero sí creo que hay una solución alternativa. si la masa se puede convertir en energía, entonces convierta toda la masa de la bicicleta en luz, y cuando llegue al destino, simplemente convierta los fotones nuevamente en moléculas. Sé que es imposible también. Pero aún así, si las personas pueden postular teorías con masas negativas, ¿por qué alguien me impediría convertirme hacia y desde la luz?

Simplemente acelerando las cosas. Podemos acelerar el electrón para que alcance casi la velocidad de la luz. Más la masa del objeto más la energía requerida para acelerar el objeto a la velocidad de la luz. Así que aceleramos solo partículas a la velocidad de la luz.

En el experimento de rayos catódicos a medida que aumenta el potencial de aceleración, la velocidad del electrón llega a la luz pero no puede exceder la velocidad de la luz. La velocidad máxima alcanzada por un electrón es 99.9999992% de la velocidad de la luz que tiene un valor de energía de 4GeV.

¿Por qué no podemos viajar a la velocidad de la luz?

Según la teoría de la relatividad

Fuente de imagen:

Esta es la relación de masa y velocidad. Si pones v = c en esta fórmula, la masa relativista se vuelve infinita . Según la ecuación de equivalencia de energía nass de Einstein, necesitará energía infinita para tener una masa infinita.

Dígales que revisen los efectos completos de las ecuaciones de transformación de Lorentz. … Miren con diversión mientras alcanzan varias etapas de silencio y tal vez incluso depresión tratando de comprender las ecuaciones y las consecuencias matemáticamente predichas de alcanzar la velocidad de la luz. O te odiarán o se volverán religiosos (realmente necesitas convertirte en DIOS para alcanzar la velocidad de la luz) … de cualquier manera tu problema está resuelto

Puede combinar un poco de materia con un poco de antimateria igual. Los constituyentes se convierten en luz, y la luz se va en c. Podemos hacer esto ahora, por lo que no tiene ningún efecto en la física.

Si intenta usar “más potencia”:

… para moverse a través del espacio, empujando toda la materia fuera del camino entre usted y su destino, por encima de 0.1c, el gas y el polvo entre las estrellas y las galaxias se comportan como la radiación nuclear. No llegarás a ninguna parte con vida.

Lo mejor es encontrar una manera de llegar a su destino, sin gastar horas o días de la producción total del Sol para ponerse al día y reducir la velocidad al final. Alcanzar altas velocidades no es interesante, comprender la naturaleza es donde se encuentra la puerta de entrada a las estrellas. ¿Cómo se forma el espacio-tiempo a partir de la masa? Si entendemos eso, tal vez podamos “ajustar” el historial de nuestro barco y sus contenidos, para estar más cerca del historial de nuestro destino previsto …

No puedes. Nada con masa, ni siquiera un solo protón, puede lograrlo. Requeriría energía infinita. Hay dos teorías sobre cómo podríamos “engañar” y superar esta limitación. El primero es crear un agujero de gusano, un puente teórico de Einstein-Rosen, que dobla el espacio-tiempo de tal manera que la distancia entre dos puntos de distancia en el espacio-tiempo esté conectada como una sola. No sabemos cómo hacer esto, o si realmente se puede lograr. Solo existe como una construcción matemática, una solución a ciertos casos extremos en relatividad. El segundo sería generar una métrica de Alcubierre, una pequeña región del espacio delimitada por una región de potencial gravitacional positivo en un “lado”, y una región de potencial gravitacional negativo en el otro. Los potenciales gravitacionales opuestos permitirían que esta región del espacio, típicamente llamada burbuja, se mueva a través del espacio-tiempo a cualquier velocidad deseada. La materia contenida dentro de la burbuja nunca se movería técnicamente, es el espacio-tiempo en sí mismo el que se movería, las geodésicas opuestas causan una “deformación”. Generar un potencial gravitacional negativo requeriría una masa (o energía) negativa, algo que nunca hemos observado o que incluso estamos seguros de que sea posible. Al igual que el agujero de gusano, solo existe como una construcción matemática.

A altas velocidades, la fórmula para la energía cinética KE = 0.5mv ^ 2 ya no funciona; en su lugar, debe usar (gamma-1) * mc ^ 2. Gamma es 1 / sqrt (1-v ^ 2 / c ^ 2), por lo que a medida que la velocidad se aproxima a c, KE se acerca al infinito y acelerar a la velocidad de la luz requeriría energía infinita para una partícula con una masa de reposo distinta de cero. Las partículas con una masa en reposo de 0, por ejemplo, los fotones, son las únicas partículas que pueden alcanzar la velocidad de la luz. (Debe usar una fórmula diferente para encontrar la energía cinética de las partículas sin masa)

Al acelerarnos hasta llegar a ser totalmente energía.

Considera, estás manejando una bicicleta en el juego llamado ‘maut ka kua o el muro de la muerte’ ; y yo soy un observador.

Ahora estás acelerando tu bicicleta gradualmente.

Digamos que conduces una bicicleta de color azul. Entonces, si aumenta su velocidad en 100 veces la velocidad que comenzó, yo (un observador) apenas veré un parche de color azul en la pared del kua.

Después, al aumentar más, no puedo ver tu color también.

Finalmente, si aumenta su velocidad hasta ~ 3 × 10 ^ 8 m / s; entonces, puedo observarlo como ENERGÍA RADIADORA (PUEDE ENCENDERME); no como un cuerpo.

Tu masa total se convertirá en energía.

Acc. Para .. E = mc ^ 2

No, imposible. Necesitaríamos una cantidad infinita de energía, El objeto que aceleramos a la velocidad de la luz alcanzaría una masa infinita .

Las implicaciones de esto es que el universo colapsaría y se convertiría en un agujero negro.

Dentro del LHC, hemos podido acelerar las partículas muy cerca de la velocidad de la luz. Esto nunca podría lograrse a una escala no atómica, ya que cualquier otro objeto como una nave espacial sería simplemente demasiado masivo y requeriría mucha energía de entrada.

Espero que esto ayude.

No, el tiempo es relativo a la velocidad, cuanto más rápido vas, más lento es el tiempo. A la velocidad de la luz, el tiempo se detiene por completo. Moverse a la velocidad de la luz requeriría que estés en dos lugares a la vez, lo que requiere energía infinita, que no está disponible para nadie. Entonces, por genial que sea ver que todo a tu alrededor se detiene, no es posible. (Los fotones y la luz no tienen masa y, por lo tanto, no se aplica la misma física)

De acuerdo con la teoría de la relatividad de Einstein, cuanto más rápido va (es decir, a medida que se acerca a la velocidad de la luz) menos tiempo pasa, de modo que cuando alcanza la velocidad de la luz, el tiempo se detiene por completo. Entonces, a su pregunta, la respuesta es No, razón porque necesitaríamos una cantidad infinita de energía para hacerlo (lo cual no es realizable).

Tesla, como Newton se volvió completamente loco a los 40 años. Incluso declarando que Tesla creía que uno podía exceder la “c” es el “Llamamiento a la falacia de la autoridad”. Tesla no creía en la relatividad y pensaba que Einstein era una farsa.

De vuelta a la física, la falta de masa es un requisito para viajar “c” en el vacío. Maxwell calculó esto en 1862. “c” es una consecuencia de las características electromagnéticas del vacío.

No no hay. Esto se ha cubierto repetidamente en Quora y me gustaría que la gente leyera esas respuestas antes de volver a hacer esta pregunta. En caso afirmativo, tendríamos que desechar todo lo que sabemos sobre física y comenzar de cero.

No puedes, es una parte básica de nuestro universo. Y no tiene nada que ver con “la velocidad de la luz”, la luz es solo el ejemplo más común utilizado. Esa velocidad relativamente alta, c, es solo un factor de conversión entre el tiempo y el espacio. No puedes tenerlo todo, si te quedas quieto obtienes mucho espacio en 3 dimensiones, luego, a medida que aceleras las leyes del universo, ¡vaya! ¡Y empiezas a rotar en 4 espacios, perdiendo un poco en la dimensión en su dirección de viaje y ganando en el tiempo. Todos estamos atrapados en una caja de 4 dimensiones y al ir muy rápido gira los límites de la caja, pero no podemos escapar de la caja.

Amigo, amigo. Solo diles que se queden sin Doritos, Taquitos y demás. Entonces conciliar el sueño.

Si regresan y lo despiertan, dígales que hagan una búsqueda en Wikipedia de una cosa llamada “factor de Lorentz” y luego pídales que intenten encontrar una forma de conectar av que les dé un valor mayor que c.

No puedes alcanzar la velocidad de la luz, pero teóricamente (y apenas) puedes vencerla usando un agujero de gusano …

Según la teoría especial de la relatividad es imposible.

Incluso si hay una manera de alcanzar la velocidad de la luz, no podrá ver nada a su alrededor.

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