Porque no se puede superar la velocidad de la luz

¿Aumenta la masa al aumentar la velocidad? ¿Por qué no podemos movernos más rápido que la velocidad de la luz? Intentemos encontrar respuestas a estas preguntas utilizando los conceptos de relatividad y espacio-tiempo. Además, vamos a tratar de desmentir algunos conceptos erróneos comunes utilizando analogías sencillas y ecuaciones matemáticas.

La velocidad de la luz en el vacío es un límite de velocidad cósmico absoluto. Nada puede ir más rápido que 3,0 x 108 metros por segundo, es decir, 300. 000.

000 m/s o 1. 080. 000.

000 km/h. Según las leyes de la física, a medida que nos acercamos a la velocidad de la luz, tenemos que aportar cada vez más energía para que un objeto se mueva. Para alcanzar la velocidad de la luz, se necesitaría una cantidad infinita de energía, ¡y eso es imposible!

Puede que hayas oído que un objeto que viaja a la velocidad de la luz adquiere una masa infinita. Pero eso no es exactamente cierto. En realidad, el objeto no gana masa física, pero se comporta como si la tuviera.

Por ejemplo, si una persona de 65 kg viajara al 50% de la velocidad de la luz, se comportaría como si tuviera una masa de 87 kg. Al 90%, se comportaría como si pesara 172 kg. Todos conocemos la regla de tráfico número uno del universo: nada puede viajar más rápido que la velocidad de la luz.

Y resulta que ésta es de 299. 792,458 kilómetros por segundo. Pero, ¿por qué es así?

Antes del siglo XVII, la mayoría de la gente suponía que la luz se movía instantáneamente. Galileo fue uno de los primeros en pensar que la luz viajaba a una velocidad finita. En 1638 intentó medirla.

Él y un ayudante se posaron en las cimas de montañas lejanas con linternas cubiertas. La idea era que, en cuanto el ayudante de Galileo viera el destello, destapara su linterna. Galileo cronometraría entonces el tiempo que tardaba en ver el destello de vuelta.

El experimento fracasó estrepitosamente. Para tener éxito, Galileo habría tenido que registrar una diferencia de tiempo de microsegundos. No disponía de ningún dispositivo para medir el tiempo y su tiempo de reacción era mucho más lento que eso.

Pero poco después, en 1676, un joven astrónomo danés llamado Ole Römer nos dio una estimación justa de la velocidad de la luz. Una de las formas en que los marineros comprobaban sus relojes era observando el eclipse de Júpiter por su luna Io. El tiempo que tarda Io en dar una vuelta completa alrededor de Júpiter se había medido en 1,769 días. Sin embargo, había un pequeño problema.

La luz, según Maxwell, era una vibración en el campo electromagnético y viajaba a velocidad constante en el vacío. Más de 100 años antes, Newton había establecido sus leyes del movimiento y, junto con las ideas de Galileo Galilei, éstas mostraban cómo la velocidad de un objeto difería dependiendo de quién la midiera y de cómo se moviera con respecto al objeto. Una pelota que usted sostiene le parecerá inmóvil, incluso cuando esté en un coche en movimiento.

Pero esa pelota le parecerá que se está moviendo a cualquiera que esté parado en la acera. Pero había un problema al aplicar las leyes del movimiento de Newton a la luz. En las ecuaciones de Maxwell, la velocidad de las ondas electromagnéticas es una constante definida por las propiedades del material a través del cual se mueven las ondas.

No hay nada ahí que permita que la velocidad de estas ondas sea diferente para distintas personas dependiendo de cómo se muevan unas respecto a otras. Lo cual es extraño, si se piensa en ello. Ahora el tren empieza a moverse en dirección a la pelota, y vuelves a medir la velocidad de la pelota.

La calculas, con razón, como mayor: la velocidad inicial, es decir, cuando el tren estaba en reposo, más la velocidad de avance del tren. En el tren, mientras tanto, el jugador no notará ninguna diferencia. Sus dos valores para la velocidad de la pelota serán diferentes; ambos correctos para sus marcos de referencia.

La velocidad de la luz, denotada por «c», es una constante universal y se traduce numéricamente en 186. 000 millas por segundo o 300. 000 kilómetros por segundo.

Una consecuencia de esta suposición es que los objetos masivos no pueden viajar más rápido que la velocidad de la luz. La razón típica para ello es que la masa aumenta cuando aumenta la velocidad. Esta afirmación parece tener sentido porque nuestra intuición nos dice que si aumentamos la velocidad de un objeto, su energía aumenta y viceversa.

Una representación matemática sería que la velocidad de un objeto aumenta como la raíz cuadrada de la energía. Sin embargo, al aumentar la energía, la velocidad en la relatividad es un poco menor que en la teoría clásica. No importa cuánta más energía se le dé a un objeto, la velocidad no cambia rápidamente y nunca cruza la velocidad de la luz.

Bien, esto es definitivamente contrario a la percepción común y, por tanto, surge la idea de que la masa aumenta con el incremento de la velocidad. La conocida ecuación de Albert Einstein E es igual a mc al cuadrado proporciona la explicación técnica de por qué la masa aumenta al aumentar la velocidad. Sin embargo, esta ecuación sólo funciona cuando un objeto está inmóvil o tiene velocidad cero.

Cuando un objeto se está moviendo, la ecuación correcta sería E igual a gamma mc al cuadrado, donde el término gamma tiene una velocidad en su interior. En nuestro Universo, hay unas cuantas reglas que todo debe obedecer. La energía, el momento y el momento angular se conservan siempre que dos cuantos interactúanLa física de cualquier sistema de partículas que avanza en el tiempo es idéntica a la física de ese mismo sistema reflejado en un espejo, con partículas intercambiadas