La velocidad de la luz es muy rara . Es diferente a cualquier cosa en nuestra experiencia diaria.
Así es nuestra experiencia cotidiana: en nuestro mundo, donde las velocidades se limitan a caminar, correr, volar un automóvil, orbitar la Tierra, todas las velocidades mucho más bajas que la velocidad de la luz se “agregan”. En otras palabras, si estás en un tren a 100 m / s, y caminas hacia el frente a 1 m / s, estás viajando, en relación con el suelo, a 101 m / s.
La luz, o más directamente, las velocidades que se acercan a la de la luz, no funcionan de esta manera. La velocidad de la luz es de 299,792,458 m / s en el vacío. Si mide la velocidad de la luz en un tren que va a 100 m / s sin importar en qué dirección viaje, seguirá midiendo exactamente esa misma velocidad.
- Para las estrellas que no se vuelven súper nova, ¿cuál es su composición superficial y densidad una vez que se detiene el proceso de fusión? ¿Son simplemente enormes esferas de hierro frío?
- ¿Por qué algunos científicos creen en un universo holográfico?
- Si tomamos otra fotografía de campo profundo con el telescopio James Webb, ¿veremos galaxias más distantes o no habrá nada que ver porque hemos mirado tan atrás en el tiempo?
- ¿Cuál es la distancia a la que los planetas dejan de parecer estrellas?
- ¿Es la tela moderna del espacio-tiempo del día lo mismo que el éter luminífero?
Contrariamente a la comprensión popular, Einstein no demostró que la velocidad de la luz fuera una constante, asumió que era una constante (por una serie de muy buenas razones) y de ahí deriva el comportamiento de los cuerpos en movimiento.
Resulta, lo mejor que podemos medir, que tenía toda la razón.
(Hubo, sin duda, una gran cantidad de evidencia en su momento para sugerir que la velocidad de la luz era constante, el más famoso de los cuales fue un experimento que se conoce como el interferómetro de Michelson-Morley. Utilizando la luz, espejos, y un divisor de haz, Michelson y Morley intentaron medir el cambio en la velocidad de la luz (o, en su defecto, un cambio en su frecuencia) debido al movimiento de la Tierra alrededor del Sol. Por desgracia, no pudieron encontrar ninguna evidencia de que la velocidad de la luz era cualquier cosa menos constante en todas las direcciones que midieron).
Con la constancia de la velocidad de la luz como un hecho, Einstein descubrió que a velocidades cercanas a la velocidad de la luz, algo más tenía que cambiar. Ese “algo” era nuestra noción de tiempo y distancia.
Cuando nos movemos extremadamente rápido, en una nave espacial que se mueve a velocidades cercanas a la velocidad de la luz, digamos, nuestra percepción del tiempo y la distancia sigue siendo la misma para la nave que nos rodea. El reloj en la pared de nuestro barco parece funcionar exactamente al mismo ritmo. Nuestros cuerpos se metabolizan y piensan a la misma velocidad lenta. Las computadoras procesan datos a la misma velocidad.
Sin embargo, cuando miramos por la ventana, el resto del universo, que no está volando junto con nosotros, parece cambiado. Está comprimido longitudinalmente, de hecho, aparece “agrupado” en nuestra ventana delantera. Y, extrañamente, parece que el tiempo se mueve más lentamente. Si estuviéramos viendo una luz brillante parpadeante en la luna mientras volamos (suponiendo que fuera realmente brillante), los parpadeos aparecerían más separados en el tiempo cuanto más rápido volamos.
La cantidad de esta compresión y la llamada dilatación del tiempo compensa exactamente nuestra velocidad a través de la luz emitida por el resto del universo, y medimos su velocidad (aunque no su frecuencia) igual que siempre.
Del mismo modo, para las personas “en reposo”, nosotros somos los que se comprimen longitudinalmente y cuyos relojes parecen ralentizarse. Los haces de luz emitidos por nosotros se miden para viajar exactamente a la velocidad a la que siempre los medimos.
Este no es un truco óptico extraño; Realmente sucede. En innumerables experimentos de laboratorio, se ha demostrado que el universo se comporta exactamente así. Por ejemplo, las partículas de alta velocidad del espacio conocidas como rayos cósmicos a menudo colisionan con nuestra atmósfera y provocan una lluvia de partículas de vida corta conocidas como muones (básicamente electrones pesados). Extrañamente, sin embargo, cuando producimos muones en un laboratorio, encontramos que viven tan poco tiempo que, incluso cuando viajan a velocidades muy altas, no tendrían tiempo de llegar al suelo después de chocar con nuestra atmósfera superior.
Resulta que estos muones se mueven casi a la velocidad de la luz y, como tal, experimentan dilatación del tiempo: sus “relojes”, desde nuestro punto de vista, se han ralentizado. Ellos, por lo tanto, tienen tiempo para llegar al suelo.
Del mismo modo, los relojes atómicos colocados en aviones (o satélites en órbita) nos parecen más lentos si los dejamos aquí en tierra. El efecto es tan significativo que ciertas tecnologías (GPS, transmisión de datos, etc.) deben tenerlo en cuenta para que funcione correctamente. (Otra forma de dilatación del tiempo, la dilatación gravitacional del tiempo, también entra en juego, pero ese es un tema más complicado)
——
Averiguar cuánto tiempo se produce la dilatación y la contracción de la longitud (llamada Contracción de Lorentz ) debido a la velocidad en realidad no es tan difícil. El álgebra involucrado no se consideraría difícil para un estudiante de secundaria motivado.
