En el momento en que Einstein propuso su Teoría especial de la relatividad, el mundo científico estaba en un gran, gran problema debido a la ecuación de Maxwell para la velocidad de la luz en el vacío:
[matemáticas] c = \ frac {1} {\ sqrt {\ mu_0 \ epsilon_0}} [/ matemáticas]
Tenga en cuenta que esta ecuación nos da un valor para c, pero esto no nos dice que c se calcula con respecto a qué marco de referencia . Esto era bastante importante, porque tanto Galileo como Newton habían abolido la noción de velocidad absoluta de un cuerpo (solo puede tener sentido cuando se especifica en relación con otro marco de referencia, al igual que la velocidad de la tierra a través del espacio no tiene ningún sentido). – más bien debes pedir algo como la velocidad de la revolución alrededor del sol).
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Para salir de esta confusión, el resto del mundo científico (además de Einstein) sugirió que la ecuación de Maxwell realmente proporciona la velocidad de la luz en un medio continuo especial conocido como el éter luminífero (o éter para abreviar) se supone que eso llena todo el espacio vacío, incluso el espacio entre los átomos (sí, lo sé, suena como un montón de toros, y lo es, pero la gente realmente no tenía otra opción en ese momento. Maxwell simplemente desarmado los fundamentos de la física). Se suponía que este éter era un marco de referencia preferido para los fenómenos electromagnéticos, y se suponía que las ondas electromagnéticas (incluida la luz) se propagaban en él de forma muy similar a cómo se propaga el sonido a través del aire.
Los físicos experimentales pronto sintieron curiosidad por saber qué tan rápido se movían otros cuerpos con respecto al éter. Reunieron un experimento realmente bueno (el experimento de Michelson-Morley) para calcular la velocidad de la Tierra a medida que se mueve a través del mar de éter. Para su sorpresa, todos los experimentos parecían demostrar que la Tierra no se movía a través del éter.
Mientras que la gente de todo el mundo comenzó a proponer teorías aún más descabelladas para explicar los resultados, un hombre (Einstein, por supuesto) propuso lo siguiente:
- Que el principio de relatividad propuesto por Galileo y Newton (es decir, no hay movimiento absoluto ) es válido para todos los marcos de referencia inerciales.
- Que la velocidad de la luz en el vacío es invariable en todos los marcos de referencia. Es decir, [math] c = \ frac {1} {\ sqrt {\ mu_0 \ epsilon_0}} [/ math] no es válido para ningún marco de referencia en particular; es válido en cada marco de referencia.
La segunda suposición fue particularmente innovadora en el sentido de que es contra-intuitiva, algo a lo que debe acostumbrarse, porque mucha relatividad parece contra-intuitiva a primera vista (a menos que sea Albert Einstein).
Usando los supuestos anteriores y las ideas detrás del experimento de Michelson-Morely, Einstein pudo demostrar que para dos marcos de inercia de referencia A y B con una velocidad relativa v entre ellos no están de acuerdo con la longitud medida de una barra alineada en la dirección de su movimiento relativo. La longitud medida de la varilla en A, [matemática] l_0 [/ matemática] está relacionada con la longitud medida de la varilla en B, [matemática] l [/ matemática] mediante la siguiente ecuación:
[matemáticas] l = l_0 \ sqrt {1 – \ frac {v ^ 2} {c ^ 2}} [/ matemáticas]
Como puede ver, si fuera que [matemáticas] v> c [/ matemáticas], el término debajo de la raíz cuadrada en la ecuación anterior sería negativo. Esta es solo una de las razones por las que decimos que es imposible viajar más rápido que la velocidad de la luz. Para un argumento no matemático, vea la respuesta de Anirban Ghoshal a ¿Cuál es la razón fundamental por la que no se puede romper la velocidad de la luz?
