Si un automóvil funciona a la velocidad de la luz, ¿funcionarán los faros?

¿Qué sucede si conduces a la velocidad de la luz y enciendes los faros?

La respuesta simple: no puedes. Así que deja de intentarlo.

Lamentablemente, la física enseña que estamos confinados para siempre a velocidades inferiores a la luz.

Te daré algunas observaciones, y espero que sea suficiente.

La relatividad especial predice que si tomas una partícula masiva y sigues aplicando fuerzas sobre ella, va más y más rápido, acercándose lentamente a la velocidad de la luz, pero nunca llegando a alcanzarla.

En este momento, por ejemplo, el Gran Colisionador de Hadrones tiene protones volando a su alrededor a 3.5 TeV. Esto significa que los protones están viajando 99.999994% de la velocidad de la luz, y cuando el LHC alcanza la potencia máxima (aproximadamente el doble de energía), los protones irán aún más rápido, pero incluso entonces, menos que la velocidad de la luz.

A estas velocidades, la diferencia entre “at” y “un poco por debajo” de la velocidad de la luz puede parecer académica, pero hace una gran diferencia.

Siempre debemos aceptar la posibilidad de que podríamos estar equivocados, pero en este caso, ¡hay tanta evidencia de que tenemos razón!

Los colisionadores de partículas en realidad no funcionarían si la relatividad estuviera mal. Por lo demás, tampoco lo harían los dispositivos GPS. Michelson y Morley descubrieron en 1887 que la luz viaja a la misma velocidad a todos los observadores en movimiento, un resultado que no tiene sentido a menos que la relatividad especial sea correcta. Toda la física moderna (y tecnología) está construida sobre un edificio de relatividad especial, y hasta ahora, ha demostrado ser ridículamente precisa. En otras palabras, tienes que superar una barrera muy grande si quieres demostrar que Einstein está equivocado.

Parte de la razón por la que las personas están tan confundidas acerca de este aspecto de la relatividad es que se enfrenta a la experiencia cotidiana. Si estoy en un vagón que se mueve a 60 mph y lanzo una bola rápida de 90 mph, alguien que esté parado al lado de las vías verá que la pelota se mueve a 150 mph. Parece que la misma lógica debería funcionar con la luz. Excepto que no lo hace.

Suceden cosas extrañas cuando te acercas a la velocidad de la luz, y se vuelven aún más extrañas cuando te das cuenta de que tus profesores de física de la escuela secundaria (tal vez inadvertidamente) te mintieron. Supongo que al menos una vez en tu vida aprendiste la ecuación de fuerza de Newton, F = ma. Al descifrar los símbolos, significa que si aplica una fuerza constante a una partícula, debería experimentar una aceleración constante. Llevado a sus extremos naturales, si aplico una fuerza durante el tiempo suficiente y la partícula sigue acelerando, eventualmente debería exceder la velocidad de la luz. Voila! La ecuación de fuerza de Newton (al menos en la forma en que normalmente se escribe) es incorrecta.

Pero, ¿qué sucede cuando te acercas a la velocidad de la luz y enciendes los faros?

Desde su perspectiva: nada, o al menos nada especial. Si tuvieras un espejo frente a ti, te verías exactamente como siempre lo has hecho. De hecho, una de las cosas sorprendentes de la relatividad especial es que si no mirabas todo el paisaje que pasaba, no podías decir que te estabas moviendo en absoluto.

Pero desde la perspectiva de la gente parada al margen, las cosas se ven realmente bien. Los observadores estacionarios notarían que toda su nave (o auto de carreras, o lo que sea que conduzcan al 99% de la velocidad de la luz) está comprimida a lo largo de su dirección de movimiento. Si está de pie de la manera correcta, parecerá que ha perdido peso y que su cuerpo ha sido aplastado bajo una piedra gigante.

También verían sus relojes, y los latidos de su corazón, su habla, sus ciclos de computadora, funcionando lentamente. Esto es cierto, pero completamente inobservable en la vida cotidiana. Típicamente en la tierra, es un efecto de aproximadamente 1 parte en un cuatrillón, pero al 99% de la velocidad de la luz, parecerá estar corriendo a solo 1/7 de velocidad.

La contracción de la longitud y la dilatación del tiempo conspiran (por necesidad matemática) para hacer que tus luces altas se muevan a la velocidad de la luz para que alguien te mire desde un lado. Pero así como una pelota de béisbol recibe un impulso de energía cuando la lanzas en un tren (lo que no debes hacer, por cierto), la luz también recibe un impulso de energía. La diferencia es que no va más rápido; solo se ve más azul. En este caso, sus faros se impulsarían a la luz ultravioleta.

Más extraño aún es el caso de dos naves espaciales que viajan una hacia la otra, cada una al 99% de la velocidad de la luz. El sentido común dictaría que el capitán de cada barco debería ver al otro apresurándose hacia él a mayor velocidad que la luz. ¡No tan! Uno de los resultados de la velocidad constante de la luz es que todas las velocidades relativas serán menores de lo que piensas. En este caso, por ejemplo, cada capitán vería al otro acercarse a él a solo el 99.995% de la velocidad de la luz.

Volviendo a la pregunta original (que, por cierto, es tan sorprendentemente buena que es una de las que Einstein mismo preguntó cuando era joven), ¿qué pasaría si pudieras alcanzar la velocidad de la luz? A medida que te acercas más y más a la velocidad de la luz, el tiempo se vuelve más y más lento en comparación con los observadores estacionarios. Entonces, si realmente necesita una respuesta a la pregunta original, esto significa que si realmente alcanza la velocidad de la luz de verdad, el tiempo se detendrá por completo, lo que significa que no puede pasar nada. Pero está bien, porque no puedes llegar al primer lugar.

Espero que esto ayude.

Esta es una pregunta fascinante con una conclusión sorprendente. Para comenzar, voy a reutilizar una analogía que utilicé en una pregunta similar.

Imagina que estás sentado en un bote en un océano ondulado. A medida que las olas pasan debajo de ti, el bote se levanta suavemente hacia arriba y hacia abajo en el agua. Como referencia, digamos que con qué frecuencia pasa una onda debajo de usted es la “frecuencia” de la onda. Recuerda ese término.

Una propiedad peculiar de las ondas es que podemos cambiar la forma en que las experimentamos cambiando nuestra velocidad en relación con ellas. Tenga en cuenta que dije “cambiar cómo los experimentamos”. En realidad no estamos cambiando las olas.

Ahora de vuelta a su bote. Imaginemos las siguientes tres situaciones:

1. Viajando “en ‘las olas
   Imagine por un segundo que su bote comienza a viajar hacia las olas. A medida que aumenta su velocidad, encontrará crestas a un ritmo cada vez mayor. Desde su perspectiva, la frecuencia de la onda ha aumentado.
2. Viajando “con” las olas
   Ahora imagine que viaja en la misma dirección que la ola. Pasarías cada cresta con menos frecuencia y percibirías una disminución en la frecuencia de la onda.
3. Combinando la velocidad y la dirección de la ola
   Imaginemos un escenario más. Imagine que viaja con las olas exactamente a la velocidad de guardado que la ola. Es decir, tu velocidad y dirección son exactamente las mismas que las olas a tu alrededor . ¿Qué experimentarías?

Si dijeras “nada”, estarías cerca de la verdad. Si combinara su velocidad y dirección con la velocidad y dirección de las olas, dejaría de toparse con las olas y experimentaría un mar de calma. Desde su perspectiva, la frecuencia de las ondas sería cero. Vale la pena repetir que cambiar tu velocidad cambia la forma en que experimentas la ola, NO la ola real. La ola no cambiará su velocidad en absoluto.

Eso nos lleva de vuelta a su pregunta. ¿La luz de los faros viajaría el doble de la velocidad de la luz? No. Al igual que las olas en un lago, la velocidad de la luz no se ve afectada por los barcos y los autos rápidos. Sin embargo, el conductor del automóvil experimentará algo realmente interesante … nada. Como la velocidad y la dirección del automóvil coinciden perfectamente con la luz, será como si los faros no estuvieran encendidos.

Una nota al margen
Si puedo usar una analogía más. El bote y el auto son análogos al surf. Cuando un surfista monta una ola, su velocidad y dirección (hacia la orilla) coinciden con la de la ola que está montando.

(Actualización. 14 de septiembre de 2017)
La velocidad de una ola es independiente de su fuente

He tenido algunos comentarios sobre cómo la velocidad de la luz emitida por los faros se debe agregar a la velocidad del automóvil. Sin embargo, la velocidad de una onda está determinada por el medio en el que viaja y es independiente de su fuente .

Ex. Imagine tirar una piedra a un lago desde un bote estacionario. Ahora imagine arrojar la misma piedra al mismo lago desde un bote en movimiento. Si bien la velocidad de las piedras será diferente, la velocidad a la que las ondas (ondas) se propagan desde el punto en que la piedra entra en contacto con el agua será la misma . Si bien la roca sirvió como el origen de la ola, la velocidad de la ola es completamente independiente de ella: la ondulación en la superficie del agua es una función de la densidad del agua y no de la piedra. Prueba esto la próxima vez que estés en un estanque; tirar una piedra grande. Ahora una pequeña. Intenta lanzar uno hacia arriba, para que quede directo hacia abajo. Luego omita uno en la superficie. En todos los casos, las ondas que se propagan desde el punto de contacto tendrán la misma velocidad.

Entonces, aunque la luz (también una ola) se origina en el automóvil, la velocidad de la luz es completamente independiente de su fuente. No importa que agregar la velocidad del automóvil a la velocidad de la luz (por definición) sería mayor que la velocidad de la luz y violaría las leyes de la física.

Vale la pena decir una vez más; La velocidad de la fuente no tiene ningún efecto sobre la velocidad de la ola.

Sin embargo, la forma en que “experimente” una onda depende de su velocidad en relación con ella. Si viaja a la ola, “experimentará” las crestas y los canales de las olas a una frecuencia mayor . Si se está alejando de la ola, “experimentará” la ola a una * frecuencia baja *. Si viaja a la misma velocidad (velocidad y dirección) que la ola, no la experimentará en absoluto.

Vale la pena enfatizar que su velocidad tiene un efecto cero en la onda, solo en cómo la experimenta.

Actualización (26 de octubre de 2017)
¿Qué vería un observador al costado del camino?

La frecuencia de cualquier ola cambia en relación con su velocidad. Es decir, alguien que viaja en un automóvil experimentará los colores / sonido / luz de manera diferente que alguien parado.

Permítanme usar un ejemplo astronómico moderno. Podemos medir qué tan rápido se mueve una estrella (en relación con la Tierra) por el color (frecuencia) de la luz que vemos. Si una estrella amarilla aparece más roja que amarilla de lo que sabemos, se está alejando de nosotros (rojo desplazado). Si la misma estrella parece más azul de lo esperado, sabemos que está viajando hacia nosotros (cambio de color azul). Cuanto más rápido o más lento se mueva la estrella con respecto al observador, más roja o azul cambiará su luz. En ambos casos, la estrella emite luz amarilla. En teoría, una estrella en movimiento rápida podría desplazarse a sí misma más allá de la luz visible hacia el ultravioleta.

Tomemos una perspectiva diferente sobre la pregunta del faro:

¿Cómo experimentaría un observador estacionario el faro de un automóvil si el automóvil pudiera acelerar de 0 a la velocidad de la luz?

Inicialmente, mientras está inactivo, los faros aparecerían de color amarillo. A medida que el automóvil comienza a acelerar, al principio no se notan muchos cambios, pero a medida que el automóvil aumenta la velocidad (mucho más rápido que cualquier automóvil real) la luz comienza a adquirir un tinte azul. El automóvil continúa acelerando a medida que las luces se vuelven de un azul más intenso que el violeta. El vehículo sigue acelerando y, para su sorpresa, los faros se apagan: ¿el conductor los apagó? No, se han desplazado hacia el ultravioleta, una frecuencia de luz que no puedes ver. Por suerte para ti, te has acordado de aplicar protector solar UV esta mañana. Sigues mirando pero no ves nada. El automóvil continúa acelerando: su luz cambia de ultravioleta a rayos X. Te quedas allí sin saber que la luz amarilla una vez benigna ahora está penetrando a través de tu cuerpo; Dañando sus células y ADN. El conductor cambia el auto a 5to y alcanza la velocidad de la luz; Los rayos X se transforman en rayos gamma. Acribillado por la radiación, caes de rodillas cuando el auto te pasa, por un breve momento ves un destello de color (violeta, azul, verde, amarillo, rojo) seguido de oscuridad. El automóvil ahora se aleja de usted: la luz de su faro no emite más que ondas de radio.

Saltando ahora al marco de referencia del conductor, cualquier luz contra la que esté conduciendo se experimentará como rayos gamma (espero que el automóvil esté bien protegido de la radiación). Cualquier luz con la que conduzca se experimentará como ondas de radio. La única luz que podrá experimentar (como colores) sería de fuentes de luz que sean perpendiculares a su dirección de movimiento, es decir, podría ver un desenfoque en las ventanas del conductor y del pasajero.

Una última nota. A medida que el automóvil acelera, la frecuencia de la luz a su alrededor cambia, pero la velocidad de esa luz es constante. ¿Cómo es esto posible? Bueno, la velocidad de cualquier onda es el producto de su frecuencia y su longitud de onda, y mientras viaja hacia una onda aumenta su frecuencia, disminuye su longitud de onda proporcionalmente, lo que no produce cambios en la velocidad.

velocidad de una onda = frecuencia x longitud de onda

Sé que estás cansado de escuchar esto, pero nada de material va a la velocidad de la luz. La cantidad de energía necesaria para acelerar un objeto a la velocidad de la luz es infinita. No puede pasar

Digamos que el auto se acerca mucho. ¿Veremos la luz ir más lenta?

No, la luz siempre se mueve a “la velocidad de la luz”. No hay “luz de reunión”. Solo hay desplazamiento hacia el rojo o cambio hacia el azul, lo que depende de si te estás moviendo hacia o desde la fuente.

La velocidad de la luz es en gran medida una cuestión de perspectivas. Cualquier velocidad “real” disminuirá la velocidad de la luz || Fotones || Bosones. Muy específicamente, si vas a 259,627,884m / s, la distorsión de tiempo será aproximadamente 2,0. Eso significaría que la luz emitida desde su tren irá a la mitad de lo que sería el tren en reposo, pero percibiría que va a la velocidad de la luz.

Si estuviera en un tren a 211,985,280 m / s, el tiempo se ralentizaría hasta el punto en que percibiría que la velocidad de su tren es la velocidad de la luz. El factor de distorsión sería 2.0 ^ .5 – la raíz cuadrada de 2.0, o aproximadamente 1.414. Cualquier luz proveniente del interior de su embarcación se reduciría exactamente en el mismo grado a 211,985,280. Es un poco complicado Medirías tu movimiento a través del espacio para que sea la velocidad de la luz. Aunque tan pronto como los fotones de su faro chocan con uno de los átomos más o menos inmóviles en las nubes interestelares, el átomo emitirá un nuevo fotón que se acelerará a la velocidad de la luz. A una frecuencia más baja, porque el fotón original de movimiento más lento tenía menos energía. Por supuesto que un átomo más o menos inmóvil sería más móvil, se aceleraría.

La energía que crearon todos los sistemas de su tren se reduciría, porque se ralentizarían. Pero la masa de las partículas nucleares || átomos || moléculas aumentaría. Las cosas no solo se ralentizarían, sino que cambiarían. Las reacciones atómicas, las interacciones químicas serían fundamentalmente diferentes. Piensa en la velocidad con la que comencé esto. A 259,627,884m / s, tanto el hidrógeno como el oxígeno en un vaso de agua pesarían el doble. Pero el EM, electroquímico, los Gluones en los núcleos atómicos irían la mitad de rápido.

Para tener una perspectiva sobre eso, piense en los cambios que hacen las pequeñas diferencias en la masa atómica de esas partículas cuando están en reposo. Cuatro átomos de hidrógeno pesan un poquito más que el átomo de helio que podrían formar al fusionarse. Esa masa extra sale como energía, como en las estrellas y las bombas-H. La fusión nuclear es la fuente básica de energía en nuestro universo. Un átomo de hidrógeno que pese el doble tendría electrones que se moverían la mitad de rápido. ¿Sería exactamente lo mismo, solo que más lento? ¿O el cambio en las proporciones de materia / energía lo haría un poco más complicado?

Las cosas no solo se ralentizan, sino que cambian . Esta idea es difícil de entender. Me tomó 3 años de desarrollo de la teoría para hacerlo. Tengo más de una revista científica que mantiene mis documentos sobre el tema mucho más allá del recibo de rechazo habitual de 3 semanas. El registro ahora es de seis meses a partir de una publicación llamada Physics Essays . Pero es una idea demasiado nueva para que los viejos editores de las viejas revistas de hechos científicos la acepten.

Si alguien desea un poco más de detalles sobre lo anterior, simplemente escriba “dg taylor relativistic perspective” en Google y ” The Relativistic Space-Time Perspective, viXra e-print ” debería estar cerca de la parte superior de la página. Simplemente vaya al sitio y lea la versión más reciente. Entonces no pienses en eso. Si tienes tanta suerte como yo mientras lo desarrollaba, tu subconsciente hará tu trabajo por ti. Te despertarás después de una o dos noches de sueño y comenzarás a ver las implicaciones de los argumentos adicionales que hago para las ecuaciones del Dr. Einstein. Es bastante emocionante La perspectiva relativista es un aspecto muy fundamental de nuestra realidad.

Si esa mañana nunca llega a ti, lamento haberte hecho perder el tiempo.

David

¡Es un experimento mental muy divertido! No puede viajar a la velocidad de la luz, así que supongamos que va al 99.99% de la velocidad de la luz (está lo suficientemente cerca). ¿Qué pasaría entonces?

Aquí viene la parte divertida: ¡la luz de tus faros aún se alejará de ti a la velocidad de la luz! Lo mismo se aplica si vas al 99.9999%. Otra parte interesante es que para el tipo que espera el autobús al lado de la carretera mientras decide tomar un boleto épico de exceso de velocidad. Ese tipo también verá que las luces de tus faros se mueven exactamente con la velocidad de la luz … lo mismo se aplica al policía que te persigue en el 99.99999% de la velocidad de la luz.

Lo que sucede en su automóvil es que el tiempo comienza a moverse más lentamente en términos relativos mientras se acerca a la velocidad de la luz. Un segundo seguirá siendo un segundo en el automóvil, pero su nuevo reloj atómico ya no se sincronizará con el que dejó en casa. Se quedará atrás. Las frecuencias de la luz que te golpea también comenzarán a cambiar. El rojo se desplaza hacia el azul cuando se mira hacia adelante, y lo contrario si se mira hacia atrás.

Entonces, mientras persiguen la luz de sus faros, todos los que están alrededor comenzarán a envejecer más rápido. Prácticamente viajas hacia adelante en el tiempo a un ritmo más lento que el resto del mundo. Desafortunadamente, no puede poner la marcha atrás para que el tiempo retroceda y decirle a su yo más joven que no tome ese boleto de exceso de velocidad estúpido.

Bueno, para describir un objeto que se mueve con una velocidad específica, primero debe especificar con respecto a quién se mueve con esa velocidad. Así que modifiquemos su pregunta y digamos que el automóvil se mueve a la velocidad de la luz con respecto a un observador en la carretera.

Bueno, según el segundo postulado de la relatividad especial, nada puede moverse más rápido que la velocidad de la luz y las únicas partículas que pueden viajar a la velocidad de la luz son partículas sin masa (cuya masa de reposo / invariante es cero). Ahora, dado que su automóvil tiene una masa, nunca puede alcanzar esa velocidad con respecto a un observador local . Pero, en teoría, su automóvil puede alcanzar una velocidad que es un poco menor que la velocidad de la luz, sin importar cuán cerca siempre que no sea c, digamos 0.9999999999999999999 c. Ahora, modificando nuevamente su pregunta, podemos preguntar qué sucederá ahora si enciende un faro.

Bueno, si estás dentro de ese auto no pasa nada nuevo. La luz se extenderá al igual que en su habitación a la velocidad de la luz con respecto a usted. Esto se debe al primer postulado de la relatividad que se conoce como principio de relatividad y se puede expresar como “Todos los marcos inerciales son equivalentes y, por lo tanto, las leyes de la física siguen siendo las mismas, sin importar en qué marco inercial se encuentre”. Entonces, ¿cómo puede usted Relaciona tu pregunta con este postulado. Por un momento, suponga que podría haber observado que algo misterioso sucede con la luz dentro del automóvil. Pero entonces, habrías sabido que te estás moviendo con tanta velocidad con respecto a alguien afuera. Pero, eso significaría que SABE acerca de su marco, y por lo tanto, el postulado que dice que todos los marcos inerciales son equivalentes está desobedecido ya que nunca podría distinguir entre ningún marco inercial.

EDITAR: Lo siento, no leí tu pregunta completa. Ahora, como ya ha escrito que desea una respuesta, aparte del hecho de que sabe que no puede moverse con la velocidad c, permítame reformular mi respuesta.

Hay un punto muy importante que debes entender aquí. La relatividad especial es válida solo dentro de una pequeña región del espacio-tiempo, o se puede decir, pequeñas regiones del universo. Eso es porque nuestro universo se está expandiendo, eso significa que el espacio se está expandiendo. Y para nuestra sorpresa, esta expansión es de hecho mayor que la velocidad de la luz para una parte distante del universo. Eso significa que un automóvil en el borde de nuestro universo observable ya se mueve más rápido que la velocidad de la luz con respecto a usted. Es por eso que escribí específicamente “observador local” en mi respuesta anterior. Pero, eso no cambia nada, la velocidad de la luz medida en ambos lugares seguirá siendo observadores locales. Sin embargo, usted sentado aquí dirá que la luz viaja más rápido que la velocidad de la luz allí, pero eso no refuta la SR porque se debe al hecho de que el espacio entre ustedes dos se está expandiendo y no a la velocidad de la luz, lo que para cualquier observador local es siempre c.

Espero que ayude.

Esa es una pregunta interesante. Pero las respuestas dadas a continuación son incorrectas. Porque la dilatación del tiempo.

El pequeño problema con la hipótesis es que, cuando la velocidad de un cuerpo aumenta, el tiempo se ralentiza para que la luz pueda hacer trampa para terminar a la misma velocidad.

Entonces, cuando vas más y más rápido, el tiempo se ralentiza y este flujo de tiempo se detiene cuando alcanzas la velocidad de la luz. Si alguien te ve viajando a la velocidad de la luz, te ve quedarte absolutamente quieto.

Incluso para encender sus faros, necesita tiempo. Pero como el tiempo está congelado en el auto, no puedes hacer eso. El universo moriría incluso antes de que una tabla pase por ti.

Entonces, incluso con energía infinita, una vez que alcanzas la velocidad de la luz, el universo muere en el segundo segundo de tu marco de referencia hasta que alguien o algo te frene. ¿Entonces encender un faro? No lo creo.

Demasiado hipotético.
Si viaja a la velocidad de la luz, no puede encender los faros, ya que el tiempo nunca pasará por usted.

Modifiquemos un poco la pregunta para que realmente pueda responderse: está viajando a una velocidad muy alta arbitrariamente cerca de la velocidad de la luz. En relatividad tenemos que decir “relativo a”. Entonces digamos “relativo a la tierra”.

La respuesta es que enciende los faros delanteros , y la luz de ellos, según lo medido por usted, viaja a la velocidad de la luz. La luz de su luz trasera , medida por usted, también viaja a la velocidad de la luz. Además, la luz de sus faros, medida por alguien parado en la tierra , viaja nuevamente a la velocidad de la luz. La luz de la luz trasera, medida por ellos , también viaja a la velocidad de la luz.

Probablemente sepa que las mediciones realizadas por diferentes observadores se mueven de manera diferente debido a la transformación de Lorentz. Como resultado, la combinación de velocidades no se puede calcular simplemente agregándolas. Eso solo funciona como una aproximación muy precisa para velocidades bajas en comparación con la de la luz.

Esta pregunta se ha hecho muchas veces. Supongo que está haciendo esta pregunta para hacerse popular o desea una explicación más simple de lo que Internet ha proporcionado hasta ahora.
Esto es lo que sucederá cuando viaje a 0.999999 de la velocidad de la luz en un automóvil. Dentro del automóvil, la luz parecerá que normalmente se aleja de usted a la velocidad de la luz. Pero esto significaría que un observador parado cerca vería el faro en movimiento al doble de la velocidad de la luz, ¿verdad? Incorrecto. También vería el faro moviéndose a una velocidad de luz constante.

¿Contradictorio? Au contraire mon ami. Tenemos que recordar que la duración y el tiempo no son constantes. Este factor entra en juego cuando nos acercamos a la velocidad de la luz. Dentro del automóvil, el tiempo comienza a disminuir a medida que se acerca a la velocidad de la luz, mientras que para el observador estacionario, el automóvil parecerá muy comprimido. (Sugerencia: los fotones no experimentan tiempo).

1) ¿Los faros brillarán sobre otras cosas y rebotarán en tus ojos?

No. Como otros han explicado, no puedes exceder la velocidad de la luz. En una dimensión, esto prohíbe que su automóvil a la velocidad de la luz brille, ya que la luz no puede moverse más rápido desde el automóvil, por lo que nunca puede dejar los faros delanteros. Sin embargo, vivimos en múltiples dimensiones y, por lo tanto, no toda la luz brilla en la misma dirección.
Instalemos un automóvil bidimensional, sin masa (es decir, en movimiento a la velocidad de la luz) que dispara dos fotones, uno que sube y otro que baja. Las dos vigas se separan del automóvil y caen detrás de él. Van a la misma velocidad, pero no avanzan tan rápido, porque parte de su velocidad está subiendo / bajando, por lo que los adelantan. Luego se aceleran y rebotan en algún objeto, como una farola o un árbol. El problema es que no pueden alcanzarte. Lo más rápido que puede ir a la derecha es la velocidad de la luz … ¡pero tienes ventaja! Otras personas que caminan por el pavimento pueden ver la luz reflejada, pero una vez que esté fuera, nunca lo atrapará, por lo que nunca lo verá.
Ahí lo tienes, todo se explicó usando solo el hecho de que toda la luz se mueve a la misma velocidad, sin importar lo que le pase. Esto apenas es relatividad.

Sin embargo, para una explicación más hardcore hay un segundo nivel.
2) ¿Pueden las cosas que se mueven a la velocidad de la luz usar faros? ¿Pueden siquiera ver?

Aquí es donde la locura de la relatividad realmente entra en juego, así que no te avergüences si te pierdes, pero la respuesta resulta ser no.
Es posible que esté familiarizado con la idea de la dilatación del tiempo. Supongamos que mi amigo y yo estamos en dos trenes y nos cruzamos. Si miramos a través de las ventanas un reloj de pared en las cabañas de cada uno, veremos que el reloj del otro corre lento. Y esto no se debe al frenado de los relojes, ni a la luz que se mueve entre nosotros que se interpone en el camino: las personas se mueven más rápido que tú. Esto se debe a que el tiempo no es algo absoluto que atraviesa el universo, solo tiene que ver con la forma en que nos movemos a través del universo. De hecho, es el mismo problema nuevamente, en cierto sentido: puede pensar que se mueve en diferentes direcciones a través del espacio-tiempo. El problema aquí es doble: en primer lugar, el espacio-tiempo tiene una geometría que nuestros cerebros no están diseñados para manejar y ver el tiempo como absoluto es algo conectado a nuestros cerebros. No obstante, después de leer un poco sobre el tema, normalmente puede comenzar a entenderlo: las personas que se mueven rápidamente, en relación con usted, envejecen lentamente.
De hecho, es posible calcular cuánto más lentamente. Si envejeces uno de tus segundos, entonces para tu amigo en el tren muy rápido a la edad de uno, sus segundos tardan
[matemática] \ tau = \ sqrt {1- \ frac {v ^ 2} {c ^ 2}} [/ matemática] de tus segundos, donde v es su velocidad y c es la velocidad de la luz
Entonces, supongamos que nuestro amigo está en ese auto hipotético y se mueve a la velocidad de la luz. Bueno, podemos conectarnos a nuestra fórmula y obtener la respuesta

[matemáticas] \ tau = \ sqrt {1- \ frac {c ^ 2} {c ^ 2}} = \ sqrt {1-1} = 0 [/ matemáticas]
¡UH oh! ¡Parece que el tiempo no pasa para ellos en absoluto! ¿Seguramente algo anda mal con nuestra ecuación? Resulta que no. Hora. Hace. No. Pasar. Por. Cosas. Emocionante. A. Los. Velocidad. De. Ligero.
Simplemente no lo hace.
Esto significa que las cosas que se mueven a la velocidad de la luz no pueden experimentar cosas que ‘suceden’ de la misma manera que nosotros. Pueden sucederles cosas, pueden hacer cosas, pero no pueden tener experiencias. El propio Einstein dijo una vez: “El tiempo existe para que no todo suceda a la vez”. Es una coordenada diseñada para dar a las cosas una secuencia significativa para que podamos entender que sucedan. Pero para las cosas que se mueven a la velocidad de la luz, esto no funciona porque todo sucede a la vez, por lo que los seres que se mueven a la velocidad de la luz nunca podrían ver, pensar o sentir de una manera que encontraríamos significativa

Quiero decir, como, woah.

Sentado en ese auto en una noche oscura, no podrá ver nada afuera.

Permítanme quitarme ese mono de la espalda diciendo que el auto no puede viajar más rápido que la velocidad de la luz, así que imaginemos que va muy cerca de la velocidad de la luz. Incluso con una velocidad tan alta, los faros funcionarían perfectamente bien y verá, digamos, que la luz amarilla sale de ellos hacia el vasto abismo a la velocidad de la luz con respecto a usted. Nada especial sobre eso. Todo es perfectamente normal.
Pero para que pueda ver un objeto fuera del automóvil, la luz de su faro tiene que golpear ese objeto y volver a sus ojos después de haberse reflejado. Esta luz reflejada se moverá hacia usted sentado en el automóvil que se mueve muy cerca de la velocidad de la luz. El objeto actuaría como una fuente de luz y tú serías el observador . Entonces, efectivamente, el observador se estaría moviendo hacia la fuente o, de manera equivalente, la fuente se está moviendo en relación con el observador a una velocidad muy alta. El efecto Doppler relativista entra en juego y, como resultado, la luz cambia mucho en azul.

De hecho, está tan desplazado hacia el azul que va más allá del espectro de luz visible, posiblemente hacia el espectro ultravioleta y de rayos X, de modo que sus ojos ya no pueden ser sensibles a él. Como resultado, no podrá ver nada.

Los objetos con masa nunca pueden viajar a la velocidad de la luz debido a la razón [math] E = mc ^ 2 [/ math].

Considere que hay 3 amigos: Pronoy (yo), Harry y John.

• John viaja en una nave espacial a velocidad [matemática] v = 0.50c [/ matemática]
• Harry esta en la tierra
• Supongamos que Pronoy (yo) es una partícula de luz. Entonces mi masa [matemática] m [/ matemática] [matemática] = 0 [/ matemática] y [matemática] v = [/ matemática] [matemática] c. [/ Matemática]

Supongamos que hay un automóvil (manejado por extraterrestres) que corre a la velocidad de la luz.

1. ¿Qué observará HARRY ?

Verá que tanto el auto como el haz del faro viajan a la misma velocidad con una distancia constante en b / n.

.

2. ¿Qué observará JUAN?

Misma observación que Harry.

.

3. ¿Qué observará PRONOY (partícula ligera)?

Observaré que el haz del faro todavía se aleja corriendo a la velocidad de la luz.

.

4. ¿Qué observarán los extraterrestres?

Misma observación que Pronoy (partícula ligera).

Conclusión : la velocidad de la luz [matemáticas] c [/ matemáticas] es la misma para todos los observadores.

Lo que asumimos usualmente
Debido a la comprensión de la velocidad relativa, uno podría pensar:

Para John, el haz del faro viajará con la mitad de la velocidad del fotón.
Para Pronoy (partícula de luz) y Aliens, el haz del faro no funcionará. Pero ese no es el caso.

Planteas una pregunta interesante.

Entonces, aparte del hecho de que un automóvil (o cualquier cosa con masa, realmente) puede viajar a la velocidad de la luz, como lo solicitó.

Ahora, lo que podría pasar es una de dos cosas (prefiero la primera teoría)

Teoría # 1: Teóricamente, cuando enciendes los faros, la luz expulsada, obviamente, viajaría a la velocidad de la luz. Ahora, esta luz se soltó desde la parte delantera de su automóvil, un poco más adelante que usted, por lo que viajaría a la misma velocidad que usted y seguiría recto con el automóvil hasta el punto donde la luz es detenida por un objeto opaco, o el tiempo mismo.

Teoría # 2: un faro típico consiste en un conjunto de bombillas en el interior rodeado de reflectores. Cuando se enciende la bombilla, los reflectores aumentan y aumentan la cantidad de luz. Ahora, dado que viaja a la velocidad de la luz, los faros parecen estar brillando para un transeúnte, pero no notará la luz. Esto sería porque la luz permanecería dentro del faro y no podría alcanzar el vidrio, porque el vidrio y el faro también viajarían a la velocidad de la luz.

Escribo esto solo además de la excelente respuesta de H. Li, que presenta otro enigma de la ciencia … nunca le pida a un físico una respuesta simple 😉 * empujar a Li *

Si bien la respuesta del Sr. Li es brillante y completamente correcta, también es pragmáticamente … incorrecta.

A la pregunta: “¿Funcionarán mis faros a la velocidad de la luz?” la respuesta es … no realmente, al menos no de la manera útil que esperas.

Quiero decir: si. Se encenderán y proyectarán luz (como ha dicho el Sr. Li). Sin embargo, harán cualquier cosa, incluso remotamente útil para los faros. Ni siquiera un poquito.

Algunos de los puntos más destacados son:

1. Mientras la luz en su marco de referencia se mueve a la velocidad de la luz, todos los objetos desde los cuales se reflejaría esta luz también se moverán a la velocidad de la luz … lo que significa que la luz de retorno se desplazará Doppler más allá de la capacidad de sus ojos para ver eso.

2. Si tomó una instantánea con una cámara capaz de ver la luz reflejada a esta frecuencia, la diferencia en la velocidad de la luz entre los cuadros de referencia provocaría que la imagen girara. Una especulación sería que, a la velocidad de la luz, podría ver los 4 lados de un objeto a la vez.

Por lo tanto, no recomendaría conducir a la velocidad de la luz en el corto plazo ;–)

Un haz de luz es un campo electromagnético oscilante. Un campo eléctrico cambiante crea un campo magnético cambiante, y viceversa. Entonces, un haz de luz se propaga por sí mismo; el campo eléctrico cambiante provoca un campo magnético cambiante, que a su vez provoca un campo eléctrico cambiante, y así sucesivamente. La velocidad de propagación en el vacío se puede calcular utilizando las ecuaciones de Maxwell. Resulta que la velocidad calculada de dicho campo es la velocidad de la luz en el vacío.

Prueba este experimento mental: imagínate a ti mismo parado y alguien te ilumina con una luz. La luz que te pasa es un campo electromagnético cambiante. Puede calcular la velocidad de ese haz de luz utilizando las ecuaciones de Maxwell. La respuesta es aproximadamente 300,000 km / s en el vacío (más exactamente 299,792.458 km / s)

Ahora imagínese en el espacio exterior viajando al lado de un haz de luz, a la mitad de la velocidad de la luz y en la misma dirección que el haz de luz. Cuando miras la viga a tu lado, ¿qué ves? Un campo electromagnético oscilante. ¿Cuál es la velocidad de un campo electromagnético oscilante? Se trata de unos 300,000 km / s, la velocidad de la luz. Entonces, aunque viaje a la mitad de la velocidad de la luz, calcula que el rayo se mueve a la velocidad de la luz. Siempre estará a menos de 300,000 km / s sin importar qué tan rápido se mueva, incluso si se mueve a la velocidad de la luz. (Por cierto, Einstein comenzó con este experimento mental, y terminó con [matemáticas] e = mc ^ 2 [/ matemáticas])

Entonces, mi respuesta es esta: un automóvil que viaja a la velocidad de la luz es imposible, pero un automóvil que viaja justo por debajo de la velocidad de la luz es simplemente absurdo, y en ese caso vería la luz de los faros alejándose de usted a la velocidad de luz. Alguien parado afuera del auto mirando pasar, también vería la luz de los faros alejándose a la velocidad de la luz. Ambos observarían un campo electromagnético oscilante, y ambos calcularían su velocidad en 299,792.458 km / s.

La relatividad se basa en dos principios:

1. Si solo hay dos objetos (sin un tercer observador) nada más, entonces es imposible saber qué objeto se está moviendo y cuál está parado. Ambos objetos son correctos al suponer que están en reposo.
2. La velocidad de la luz es la misma para todos los objetos, sin importar qué tan rápido se mueva. (experimentado)

Necesitamos centrarnos en el segundo principio. Aunque nunca podremos alcanzar la velocidad de la luz, pero si de alguna manera alcanzaste el 99,99% de la velocidad de la luz, la luz que sale de los faros de tu automóvil viajará a su velocidad normal con respecto al automóvil.

Otro observador que lo mire también verá que la luz viaja a la misma velocidad que está viendo y este hecho hará que el tiempo pase más lento para usted. Disfruta que ahora eres un viajero en el tiempo.

Comencé a escribir mi respuesta, luego noté que esto es esencialmente lo mismo que una pregunta y respuesta anterior, que citaré a continuación.

Mi respuesta: la velocidad de propagación de la luz no se ve afectada por ningún movimiento de su fuente, por lo que los fotones se moverán en línea recta, a velocidad C, independientemente de si el faro se mueve hacia el observador o se aleja de él.

Aquí está esa respuesta anterior:

En cualquier lugar en el que esté en el universo, habrá fotones pasando rápidamente. ¿Van todos a la misma velocidad, C, o depende de mi velocidad y dirección?
Michel Wouterse
Observará su velocidad de propagación como C, independientemente de su estado de movimiento.

Podría agregar que el faro no puede moverse a la velocidad de la luz, porque eso requeriría una energía infinita. Cualquier cosa hecha de materia solo puede acercarse a la velocidad de la luz asintóticamente, cada vez más cerca requiere más y más energía, y C nunca puede ser alcanzado por un objeto material (ni superado por una onda), al menos según la teoría actual y los casos conocidos. .

Cuando estudiamos ciencia, estudiamos la velocidad de la luz como la velocidad observable más rápida posible, porque desde una posición fija, los fotones se proyectan desde la fuente a esa velocidad. Sin embargo, nos estamos olvidando de que gran parte de esta observación es de hecho, sucediendo desde un marco de referencia relativo. Muchas veces, también podríamos haber estudiado que la posición de una estrella / planeta, en cuanto a dónde la vemos, puede no ser precisa, debido a que la estrella emitió / reflejó esa luz hace unos años. Lo que significa que un objeto que se mueve a una velocidad considerable también proyectará los fotones (que tienen una masa cercana a cero) y continuará en su estado de movimiento, hasta que el observador reciba esos fotones como estímulo para la percepción.

Por lo tanto, si el contexto es simplemente con respecto a la emisión de luz desde el filamento de la bombilla u otra fuente de luz como un CFL, LED o láser, esa emisión de luz ocurrirá. Sin embargo, otros factores pueden evitar que esto suceda, no están ajustados o fabricados para tal rendimiento.

Además, la preocupación de que los faros se utilicen para la visibilidad o para advertir objetos delante de un vehículo que se aproxima puede no ser válida, ya que viajará a 300 kilómetros por segundo. whoa! Es casi como decir “¿Los peatones escucharán el sonido de ti tocando la bocina en un mercado abarrotado, si conduces a velocidades de 4x-5x de la autopista, considerando 160-250 km / h como la velocidad normal de la autopista.

Si un automóvil va a la velocidad de la luz, el tiempo se detendrá por completo para usted. No tendrás tiempo de encender las luces delanteras. Las décadas pasarán por una persona relativamente más lenta, pero ni siquiera un segundo habría pasado por ti; literalmente cero.

Ahora, supongamos que los faros ya estaban encendidos antes de que alcanzaras la velocidad de la luz. Estás a 99.99999% de velocidad de la luz y desde aquí proporcionaste la energía infinita (que en sí misma es imposible) y lograste C. Ahora desde aquí, no podrás ver nada. Porque todas las ondas de luz viajan contigo. Los fotones de los faros no podrán salir porque los faros mismos viajan con los fotones.

VSauce explica este fenómeno maravillosamente. La respuesta de Saransh Sinha proporciona el enlace al video.