Si la luz viaja a la velocidad de la luz, entonces la luz de un hombre caminando con una linterna viajará más rápido que la luz. ¿No desacredita la relatividad?

Un poco forzado, pero aquí hay una analogía que podría ayudar. Un tren viene hacia ti a gran velocidad. Mientras lo hace, pasa un tren estacionario. Justo cuando pasa el tren parado, ambos ingenieros hacen sonar el silbato de su tren. ¿Qué escuchas? Para sus oídos, el silbato del tren en movimiento parecerá más agudo. En sonido se llama efecto Doppler. Simplemente, al nivel del mar, el sonido no puede viajar a más de 760 mph, por lo que las ondas de sonido del tren en movimiento se acumulan o se espacian más, por lo que su tono aumenta. ¿Qué hay de la luz? La “velocidad” de la luz de la linterna se moverá a la misma velocidad que la de una luz fija. Para un observador parado frente a la linterna en movimiento, la “temperatura” de la luz aumentará (se volverá “más caliente”). A medida que la linterna se acelera, el haz de luz se volverá más azul, hasta que desaparezca a simple vista porque pasa a ser ultravioleta. Más rápido se va la luz, el rayo se dirige hacia el extremo de rayos X del espectro. Entonces, usted puede preguntar, ¿qué sucede si la linterna alcanza la velocidad de la luz? Como Albert Einstein predijo, y, a partir de ahora, toda la evidencia experimental y obsevacional ha confirmado que, en el espacio / tiempo normal, se necesitaría una cantidad infinita de energía para acelerar un objeto a “c” (la velocidad de la luz). Además, a medida que el objeto se acerca a c, su masa aumentaría. En c su masa se volvería infinita. Y, solo para complicar las cosas, a medida que el objeto se aproxima a c, su “flujo de tiempo” (llamado “reloj”) se ralentizaría gradualmente, hasta que en c se detendría el reloj del objeto. Una masa infinita, igual a la del universo entero, sin “tiempo”. Eso simplemente no puede existir en el espacio / tiempo tal como lo conocemos. Repito, todo esto ha sido confirmado hasta ahora por la evidencia experimental y de observación, pero … pero, y este es un “pero” importante en el “nivel cuántico” (que es más pequeño que los átomos, es el mundo dentro de los electrones, etc.) nada de lo que he dicho es necesariamente cierto. Allí, en lo que es de alguna manera un universo completamente diferente, las cosas no solo pueden viajar más rápido que la luz, ¡sino que pueden moverse de un lugar a otro sin tomarse ningún tiempo!

La luz viajará a la velocidad del período de luz. Pero, la frecuencia de esa luz será diferente. Usamos esto para estudiar las estrellas y para saber si se están alejando de nosotros (frecuencia más baja, también conocida como desplazada hacia el rojo) o hacia nosotros (frecuencia más alta, también conocida como desplazada hacia el azul). Podemos medir la velocidad radial relativa de las estrellas lejos de nosotros o hacia nosotros midiendo la cantidad de desplazamiento rojo o azul, respectivamente, que le sucede a la luz de esas estrellas.

Hay un efecto similar al sonido que puede detectar con sus oídos. Párese en una carretera y escuche el sonido que hace un automóvil cuando se acerca a usted. El sonido viaja a la velocidad del sonido, independientemente de la dirección en la que viaja el automóvil. El tono que escucha, sin embargo, depende de la dirección con respecto a la que se mueve el automóvil. Escuche el sonido, justo cuando pasa, el tono se reducirá repentinamente a medida que el automóvil comience a pasar y luego se aleje de nosotros. Todos hemos sabido imitar el sonido de un automóvil que pasa desde que éramos niños.

Ahora piense en una nave espacial que viaja hacia usted con una luz que brilla en todas las direcciones. Mientras todavía se está acercando, la luz se desplazará en azul (longitud de onda más corta análoga a un sonido de tono más alto del automóvil que se aproxima). A medida que la nave espacial pasa cerca, el color de la luz cambiará rápidamente de ser un poco más azul a un poco más rojo que la fuente de luz real en la nave a medida que la dirección relativa de la nave cambie de hacia nosotros a alejarse de nosotros.

La dilatación del tiempo relativista dicta que cuando te mueves, tu experiencia del tiempo se ralentiza en comparación con los objetos circundantes. El resultado de esto es que cada segundo que experimenta se vuelve un poco más largo en comparación con la experiencia de un espectador, lo que le da a la luz de su linterna más tiempo para viajar a 300,000 km de distancia. Entonces, no importa qué tan rápido se mueva, desde su perspectiva, la luz de su linterna siempre parecerá viajar 300,000 km / s más rápido que usted.

Sin embargo, debido a que la experiencia del tiempo de un espectador no se ve afectada por su experiencia del tiempo, cada segundo que experimentan seguirá siendo el mismo que antes, por lo que también verán la luz viajando a 300,000 km / s, incluso si lo ven viajando a 299,999 km / s, un poco más lento de lo que viaja la luz. La diferencia para el espectador es que la longitud de onda de la luz se comprimirá de acuerdo con la velocidad con la que la linterna se mueve hacia ellos, por lo que la luz aparecerá más azul. Un buen ejemplo de esto es el chorro de gas que emana de la galaxia Messier 87, que se ve claramente azul porque el chorro de gas viaja hacia nosotros extremadamente rápido.

La parte difícil de la relatividad es que se aplica por separado a cada observador. Nadie más experimenta el espacio-tiempo exactamente de la misma manera que tú.

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Además, en caso de que te lo estés preguntando, sí, se ha demostrado que se produce una dilatación relativista del tiempo. Algunas de las partículas generadas en los aceleradores de partículas tienen una vida útil extremadamente corta, y la única razón por la que podemos observarlas es porque se mueven tan rápido que su experiencia del tiempo se ralentiza lo suficiente como para que alcancen un detector de partículas antes de que se descompongan. Además, los relojes de los satélites GPS deben programarse para que “marquen” un poco más rápido de lo normal, porque se mueven a miles de millas por hora, y el ligero efecto de dilatación del tiempo a esa velocidad es suficiente para que las lecturas del GPS sean un poco imprecisas después de que los satélites hayan estado operando por años.

Si la luz viaja a la velocidad de la luz, entonces un hombre que camina con la luz de una linterna viajará más rápido que la luz. ¿No desacredita la relatividad?

Las velocidades no agregan la forma en que piensas.

La luz que sale de la antorcha viaja a c. La longitud de onda es cambiada por el hombre que camina, pero eso es todo.

De hecho, desacreditaría la relatividad si hicieras el experimento y descubrieras que tu predicción es cierta. Y de acuerdo con las teorías históricas que se enseñan en las clases introductorias de física, debería ser cierto.

Pero probar el experimento revela que la medición de la velocidad de la luz es siempre la misma, independientemente del movimiento. La relatividad no es solo una fantasía aleatoria; Es un intento de resumir en una ecuación lo que se había medido en experimentos reales.

No. La relatividad se inventó para explicar exactamente cómo su ejemplo podría hacerse compatible con el hecho observado de que la luz no viaja en ningún medio. Asume que siempre se aplica un modelo newtoniano, y la Relatividad explica exactamente cómo y por qué el modelo newtoniano tiene una aplicabilidad limitada, aunque abarca toda nuestra vida cotidiana.

El aspecto confuso de la relatividad es que esta no es la forma en que funciona. Le doy el 100%, nuestro mundo macroscópico sugiere que las cosas deberían funcionar de esa manera, pero toda la investigación sugiere que la luz viaja a la misma velocidad desde todos los marcos de referencia. Lo que encontramos en cambio es que el tiempo y la distancia están realmente contratados por el hombre con su linterna. No mucho, pero el cambio está ahí.

Así no es como funciona. No importa qué tan rápido te estés moviendo y enciendas una linterna o algo así, la luz aún se mueve a la velocidad de la luz, no a la velocidad de la luz + a la velocidad a la que te estás moviendo.