Has oído que hay una velocidad de la luz, ¿verdad? Eso implica que tiene que ser constante cualquiera que lo mida o sus velocidades relativas. Si alguien de pie junto a mí y una nave espacial que se mueve cerca de la velocidad de la luz con respecto a mí me apunten con una linterna, mediría ambos haces para moverla a c. La velocidad no es aditiva como parece a bajas velocidades o como se describe en la física newtoniana. c es medido igual por todos los observadores sin tener en cuenta su marco de referencia. Ese es el punto fundamental # 1.
A continuación: c es la velocidad más rápida a la que cualquier cosa puede influir en cualquier otra parte del universo. ¿Por qué hay un límite de velocidad? Bueno, así es como es. Es posible imaginar un universo donde la luz se mueve instantáneamente, pero no vivimos en ese universo. Si las cosas no son instantáneas, entonces tiene que haber un máximo. Ese límite de velocidad es c. Punto fundamental # 2.
Ahora a por qué nunca viajarás a la velocidad de la luz. Pregúntate qué es la masa. En un nivel fundamental, no es obvio. Es una propiedad de bloques de construcción extremadamente pequeños del universo, como los protones. En ese nivel, resulta que la mayor parte de la “masa” de un protón es realmente contribuida por la energía de unión de los quarks que lo componen: tres quarks unidos en un protón pesan mucho más que los tres quarks por separado. Imagínate. La energía y la masa están relacionadas. De todos modos, si necesitáramos una definición simple de qué es la masa, diría “una tendencia a resistir la aceleración”. Cuanto más masivo es algo, más resiste un empujón. Como la masa es resistencia a la aceleración, nunca puede alcanzar la velocidad de las cosas que no están sujetas a la masa. Las ondas de luz y gravedad no tienen masa y no experimentan ningún impedimento para la velocidad, por lo que se mueven al límite de velocidad, c; tienes masa así que no puedes hacer eso. Punto fundamental # 3.
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Tenga todo eso en mente y despeguemos en su nave espacial. Pero en lugar de su bala, usemos algo MUCHO más rápido: la luz misma.
Comience desde la tierra y acelere a 0.95 c. Brilla la luz frente a ti. ¿Recuerdas el punto fundamental n. ° 1? USTED medirá que la luz se aleja de usted en c a pesar de que se estaba moviendo cerca de c en relación con la tierra que dejó atrás. Para usted, el haz de luz siempre se verá como si se disparara lejos de su nave normalmente, ya sea que estuviera parado en la tierra o moviéndose a altas velocidades, porque hay una velocidad de la luz, y siempre la medirá para que sea “C”. Pero debido a que hay un límite de velocidad máxima, c, y no puedes alcanzarlo porque tienes masa, una persona que se quede atrás en la tierra no verá el rayo salir de tu nave a 0.95 c más c = 1.95 c . No pueden Tienen que ver el rayo moviéndose en c. Entonces te ven moviéndote a 0.95 c y el haz de luz saliendo de tu nave LENTAMENTE, en relación a TI, a 0.05 c.
¿Cómo puede ser esto? Sabemos que ambos tienen que ver la velocidad de la luz = c, pero ¿cómo puede USTED ver que el rayo abandona su nave en c y que el observador terrestre lo ve salir a 0.05 c en relación con su nave? La respuesta es que el observador de la Tierra ve que su TIEMPO se ralentiza drásticamente. La luz está dejando su nave relativamente lenta desde su perspectiva, pero sus relojes se han ralentizado correspondientemente, y el resultado d / t sigue siendo c. Deje un comentario si desea hablar más sobre la dilatación del tiempo.
Llevemos esta observación sobre el haz de luz que siempre te parece normal un poco más lejos. Digamos que quieres superar c, y tienes una nave realmente rápida. Excelente. Acelerar a 0.9 c desde reposo. Ahora prueba tu haz de luz. Vaya, a pesar de todo tu trabajo, estás alcanzando el rayo de luz no más rápido que cuando estabas parado porque siempre se irá en c. Así que acelere nuevamente: está a una velocidad constante, por lo que se siente como si no se estuviera moviendo, y es como comenzar de nuevo. Vaya otros 0.9 c más rápido y vuelva a verificar. ¡Vaya, todavía no estoy cerca de atrapar ese rayo de luz! Cada aceleración es energéticamente increíblemente costosa, ¡pero no te acerca a c desde tu perspectiva! Siempre estará inmóvil en relación con su haz de luz.
¿Qué hay de la perspectiva de la persona de la tierra? Primero te ven ir a 0.9 c. Luego te ven acelerar, pero no puedes alcanzar c, así que solo tienes una fracción del camino. Cada aceleración sucesiva implica enormes cantidades de energía, pero está dando como resultado incrementos progresivamente más pequeños en la velocidad, ya que TIENES que chocar contra el límite de velocidad de c desde su perspectiva.
¡Es como si tu nave se volviera cada vez más difícil de acelerar! ¿Y qué dijimos que es la resistencia a la aceleración? MASA. Cuanto más rápido vaya, más masa tendrá = más difícil será acelerar de nuevo, en relación con su punto de partida original. Otra forma de pensar en esto es que a medida que vierte más y más energía en su nave, ya que no puede obtener más y más velocidad, esa energía tiene que convertirse en otra cosa, y recuerde, E = mc * 2. Esa energía extra tiene masa. Literalmente te estás volviendo más masivo. Y nunca llegarás a c porque tu masa se acercará al infinito mientras lo intentas.