La velocidad se puede definir de varias maneras. Es la velocidad a la que un objeto cubre la distancia. La velocidad es la distancia recorrida por un objeto dividido por el intervalo de tiempo. La velocidad es la magnitud de la velocidad de un objeto. Y así.
El tiempo no es algo tangible. Es solo un efecto emergente del movimiento. Intervalo entre dos eventos. Durante nuestra vida, somos parte de un sentido del tiempo en constante cambio a medida que avanzamos del pasado al futuro, pero como unidades de tiempo, nuestras vidas comienzan en el futuro y eventualmente retroceden en el pasado. Ni el pasado ni el futuro son físicamente reales, solo el presente lo es.
La luz viaja a una velocidad constante y finita de 299,792,458 metros por segundo y es una constante física universal.
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El gran científico Isaac Newton (1643-1727) incluyó en sus teorías, la idea del “tiempo absoluto”. Su visión del tiempo lo mantuvo separado del espacio. Además, creía que el tiempo era igual para todos, en todas partes, como, por ejemplo, alguien parado en la Tierra experimentaría el tiempo de la misma manera que alguien parado en la Luna. Sin embargo, cuando Einstein (1879-1955) introdujo la Teoría de la Relatividad, propuso que el “tiempo” no estaba separado del “espacio”, sino que estaba conectado a él. El espacio y el tiempo se combinaron para formar el “espacio-tiempo”, por lo que cada uno mide su propia experiencia en el tiempo de manera diferente porque la velocidad de la luz es la misma para todos los observadores. En otras palabras, si todos los observadores aceptan que la velocidad de la luz es de 299,792,458 metros por segundo, entonces no pueden ponerse de acuerdo sobre el tiempo que les toma a otros objetos viajar en relación con ellos. Esto significa que alguien que se mueva a través del espacio-tiempo lo experimentará de manera diferente en varios puntos.
Si viajaras en una nave espacial que acelerara cerca de la velocidad de la luz, regresarías mucho más joven de lo que hubieras estado si hubieras quedado en la Tierra, debido a la “dilatación del tiempo”. En la teoría de la relatividad, la dilatación del tiempo es una diferencia de tiempo transcurrido entre dos eventos medidos por observadores que se mueven uno respecto al otro. Por supuesto, hasta ahora nadie lo ha probado viajando cerca de la velocidad de la luz, pero los científicos demostró la hipótesis verdadera en los años 70 al enviar un reloj atómico en un avión comercial para volar dos veces alrededor del mundo. Regresó a la Tierra corriendo mucho más lento que los relojes atómicos con conexión a tierra.
En relatividad, el tiempo se convierte en una parte integral del universo, y no puede existir aparte del universo, pero, si la velocidad de la luz es invariable y absoluta, Einstein se dio cuenta de que tanto el espacio como el tiempo deben ser flexibles y relativos para acomodar esto. La dilatación del tiempo (así como la contracción de la longitud asociada) es insignificante y casi imperceptible a nuestras velocidades diarias normales. Sin embargo, se vuelve más pronunciada cuando la velocidad de un objeto se acerca a la velocidad de la luz: velocidades relativistas. Si una nave espacial pudiera viajar, digamos, al 99% de la velocidad de la luz, un observador hipotético que mirara vería que el reloj de la nave se mueve aproximadamente dos veces más lento de lo normal (es decir, el tiempo de coordenadas se mueve dos veces más lento que el tiempo adecuado), y el los astronautas en el interior se mueven aparentemente en cámara lenta. Al 99.5% de la velocidad de la luz, el observador vería que el reloj se mueve unas 10 veces más lento de lo normal. Al 99.9% de la velocidad de la luz, el factor se vuelve aproximadamente 22 veces, al 99.99% 224 veces, y al 99.9999% 700 veces, aumentando exponencialmente. En los aceleradores de partículas más grandes actualmente en uso en el CERN, Ginebra, los científicos reducen el tiempo 100.000 veces. A la velocidad de la luz misma, si realmente fuera posible lograr eso, el tiempo se detendría por completo.
Hay una manera fácil de pensar en este concepto difícil. Cuando un objeto está en movimiento, su movimiento “comparte” parte de su movimiento espacial con el movimiento en el tiempo también. En otras palabras, cuando nos movemos en el espacio, también nos movemos en el tiempo. De hecho, incluso cuando estamos en reposo, todavía nos movemos a tiempo. Por lo tanto, si podemos movernos a velocidades relativistas, entonces el tiempo se ralentiza. En consecuencia, a la velocidad de la luz, el tiempo se detiene. Lo que obliga a compartir estas dimensiones es la naturaleza invariable de la velocidad de la luz, que es una constante fundamental del universo que nunca se puede superar. A todos los efectos prácticos, el universo (incluido nosotros, por supuesto) se mueve en el tiempo, a la velocidad de la luz. Por lo tanto, la ralentización del tiempo a velocidades relativistas se produce, en cierto sentido, para “proteger” el límite inviolable de la velocidad cósmica, es decir, la velocidad de la luz.
(A pesar de que una nave espacial que viaja a una velocidad cercana a la de la luz puede tardar 100 años en llegar a una estrella distante a 100 años luz de distancia, como lo observan las personas en la Tierra, los astronautas en la nave espacial apenas podrían envejecer a medida que viajan por la galaxia. Esta característica del tiempo relativista ha dado lugar a una gran discusión sobre la posibilidad de viajar en el tiempo, que es otro tema).
La cuestión de viajar más rápido que la luz no surge, como podemos ver en la explicación anterior.
