¿Por qué Einstein afirma que es imposible moverse más rápido que la luz?

Seamos claros en cuanto a qué es exactamente lo que dice la teoría de Einstein y por qué.

Volviendo a la década de 1860, las ecuaciones de Maxwell que describían el electromagnetismo también predijeron la propagación de ondas electromagnéticas. Además, predijeron una velocidad de propagación que es independiente del movimiento del observador.

Esto, por supuesto, no tiene sentido en el contexto de la física pre-relatividad. ¡Seguramente, una persona que corre hacia una fuente de luz vería que la luz se mueve más rápido que una persona que huye de ella! Pero los experimentos reales (el famoso experimento de Michelson-Morley en 1880) parecían confirmar la predicción de Maxwell.

La relatividad especial de Einstein (y anteriormente, el trabajo de Lorentz y Pioncaré, entre otros) le da vueltas al problema, al afirmar que sí, la velocidad de la luz es la misma para todos los observadores, tal como predijeron las ecuaciones de Maxwell y Michelson y Morley confirmado.

Una consecuencia de esta teoría es que no existe una transformación continua que pueda transformar el movimiento más lento que la luz en un movimiento más rápido que la luz. No importa cuánto aceleres, no importa qué truco uses, más lento que la luz sigue siendo más lento que la luz; más rápido que la luz permanece más rápido que la luz; y la velocidad de la luz sigue siendo la velocidad de la luz (que era el punto original de toda la teoría, por supuesto).

Lo que la teoría específicamente no dice es que es imposible moverse más rápido que la luz. ¡Las hipotéticas partículas más rápidas que la luz, llamadas taquiones, son perfectamente consistentes con la teoría de la relatividad!

No creemos que existan taquiones, pero la razón no se debe a lo que dijo Einstein. Primero, nunca se han observado taquiones. En segundo lugar, una partícula más rápida que la luz como el taquión, con una disposición adecuada de emisores y detectores en movimiento, podría usarse para enviar información al pasado, violando el principio de causalidad. Tercero, si existieran los taquiones, podrían muy bien hacer que el vacío sea inestable, decayendo en estados taquiónicos de energía negativa.

Dicho esto, si bien estas son fuertes razones para no creer que existen taquiones, los taquiones también aparecen regularmente en la literatura de física teórica. El concepto no viola la teoría de la relatividad ni nada de lo que Einstein dijo o predijo.

Entiendo tu deseo de afirmar que nada es imposible, y recuerdo querer reclamar lo mismo cuando estaba en la escuela secundaria (¡creo que todavía había mamuts por ahí!) Me encantaría ver a la gente viviendo el sueño de SF yo mismo.

Pero, lamentablemente, querer que algo sea cierto no significa que lo sea, y algunas cosas no son posibles, no porque no nos esforcemos por ellas, sino porque surgen de un malentendido sobre lo que son las cosas.

La cuestión es que Einstein no dijo “Es imposible moverse más rápido que la luz”. Lo que básicamente dijo fue “¿Qué pasa si el universo está hecho de tal manera que la física no le da a ningún observador un estado especial?” Mostró que esto solo (por medio de dos postulados equivalentes a esto) implicaba que no tenía sentido que nada fuera más rápido que la velocidad de la luz, y por qué. Esto predijo muchas cosas extrañas e improbables, todas las cuales resultaron ser correctas. Así que estamos bastante seguros de que el universo realmente funciona así, y “más rápido que la luz” es una combinación de palabras que en realidad no tiene ningún sentido. Déjame darte un ejemplo de lo que quiero decir.

Supongamos que vivimos alrededor de 1900 y nos apasionaba la exploración polar (como muchos en aquel entonces). Creemos que la gente seguirá yendo más y más al norte. Se nos llega la noticia de que alguien afirma haber llegado al polo norte, y alguien dice “eso es todo, nadie puede ir más al norte ahora”. “¡No hay límites para el esfuerzo humano!” respondes (¡anticipando a Hawking por 100 años más o menos!). ¡Podemos llegar y seguir hacia el norte!

Pero te equivocas, no porque algo te impida ir al norte, sino porque no significa nada para ir más al norte que eso. Simplemente no entendemos cómo funciona la dirección allí, porque estamos acostumbrados a nuestras coordenadas cotidianas, en las que ir al norte no tiene límites.

Lo mismo es cierto de esta velocidad particular. No es que algo impida que las personas vayan más rápido, o que haya una barrera. Es solo que, si nuestra comprensión es correcta, es que “más rápido que la luz” no tiene sentido, así como “el norte del polo norte” no tiene sentido.

Pero eso no significa que no haya forma de que los humanos puedan alcanzar otras estrellas o incluso otras galaxias. Simplemente significa que tenemos que hacerlo de otra manera. Quizás aprendamos a vivir durante millones de años. Tal vez nos congelemos hasta que lleguemos allí. Tal vez pasemos vidas para llegar allí en enormes barcos que son mundos para sí mismos. Tal vez descubramos cómo ir lo suficientemente rápido como para que la dilatación del tiempo haga que el viaje nos parezca corto (¡aunque la energía involucrada en eso es bastante aterradora!) Quién sabe … tal vez algún otro escenario en el que nadie haya pensado todavía traerá gente allí. O tal vez nunca lo haremos, eso también es muy posible.

Algunas personas incluso han propuesto formas de tratar de superar este “límite” de velocidad de la luz, que probablemente es lo que querían escuchar en primer lugar. Puede leer sobre el disco Alcubierre si está interesado en eso, pero debe tener en cuenta que esto requiere cosas probablemente igual de imposibles (como la materia con masa negativa) y aún no resuelve algunos de los problemas con cosas como la causalidad y pronto. Desafortunadamente, estas cosas significan que todavía es un escenario muy improbable, no muy diferente al warp drive o similar … aunque con mejores matemáticas.

¡Gracias por pedir una respuesta y te deseo lo mejor en tus estudios!


La estrella más cercana, la segunda más cercana, en realidad, ya que el sol es una estrella, está a unos 4 años luz de distancia, pero nuestra tecnología actual ni siquiera puede acercarse a viajar tan lejos, especialmente con humanos a bordo. La barrera no es la velocidad de la luz. Simplemente no sabemos cómo hacer naves espaciales que puedan llegar lejos.

Aunque la velocidad no puede ser superada por las cosas que observas en movimiento, no es una barrera para que vayas a otras galaxias siempre y cuando estés dispuesto a aceptar el hecho de que no hay vuelta atrás. Todos y todo lo que conoces ya se habrían ido. El problema es el modo de transporte.

En lo que respecta a las galaxias, estaremos fuera del menú en el futuro previsible.

La velocidad de la luz es una constante fundamental. Sin embargo, eso no le impedirá viajar a las estrellas. Tal vez eso suceda en tu vida. Yo espero que sí.

Corrección: es imposible enviar información más rápido que la velocidad de la luz. La velocidad de la luz pasa a ser la velocidad de la causalidad. La causalidad es una suposición fundamental en Física: los efectos deben seguir la Causa de resultados extraños o poco naturales. Para más información sobre Causalidad, me refiero a Causalidad

El no lo hizo. Dijo que la materia no puede moverse tan rápido como la luz y la luz tiene la velocidad máxima. La razón es porque el universo mismo está estructurado de esa manera. Está horneado.

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