Para empezar, vamos a ver qué es la velocidad de la luz y cómo se comporta. Imaginemos que un tren va a 100 km/h y hay dos personas encima de él, una en la cabeza y otra en cola. En esto, la persona de cola le tira una pelota al que va delante con una velocidad de 20 km/h. Si preguntáramos a un viandante qué velocidad tiene cada cuerpo te dirá que mientras que las personas van a 100 km/h, la pelota va a 120k/h (100+20). Hasta aquí todo correcto.
Pero imaginemos que ahora el tren viaja muy rápido, cercano a la velocidad de la luz (que por cierto se denomina “c”), por ejemplo a 0.9c (90% de la velocidad de la luz) y el de cola lanza la pelota muy rápido, tanto que la pelota casi alcanza la velocidad de la luz, 0.9c también por ejemplo. Si os preguntara qué velocidad tiene la pelota respecto al suelo, seguro que me diríais 1.8c (0.9+0.9). La gracia está en que con velocidades cercanas a la luz eso no funciona. De hecho, si en vez de una pelota “lanzara” luz (iluminando con una linterna, por ejemplo), la velocidad de la luz medida por el viandante y por el que está subido en el tren será siempre la misma, aunque uno se esté moviendo. ¡La velocidad de la luz es constante! ¿Cómo puede ser?
Si la velocidad es espacio recorrido entre tiempo tardado, para que la velocidad de la luz sea constante independientemente de donde estemos situados, el espacio y el tiempo deberán “adaptarse”, “deformarse”, para que la relación entre ellos siempre valga lo mismo. El tiempo no está separado del espacio, sino que se combina con él. ¿Cómo se sabe que la velocidad de la luz es constante? Pues por experimentos, concretamente el más famoso e importante fue el de Michelson y Morley (para muchos, el experimento más importante de la historia de la ciencia).
¿A qué velocidad viaja la luz? Pues a casi 300.000 km/s en el vacío (luego lo comentaremos). Para que os hagáis una idea, en un avión solemos ir a tan sólo unos 0,3 km/s!! ¡¡Un millón de veces más lento!! ¿Y qué es eso de los años luz? Pues a diferencia de lo que muchos piensan, es una medida de distancia y no de tiempo. Es la distancia que recorreríamos si viajáramos a la velocidad de la luz durante un año. Haciendo unos cálculos, unos 9.460.000.000.000 km. Como curiosidad, la estrella más cercana se encuentra a 4,3 años luz.
¿Por qué no se puede superar la velocidad de la luz en el vacío? Permitidme que ponga la famosa ecuación de Einstein E=mc^2. Esta ecuación establece una relación entre la energía y la masa, por lo que la energía que un objeto adquiere al acelerarse, se añade a su masa, incrementándola. Así que cuanto más rápido vaya un objeto, más difícil será acelerarlo (tiene más masa). Al llegar a la velocidad de la luz, la masa crecería tanto tanto que se haría infinita y, por la ecuación anterior, habría hecho falta una cantidad infinita de energía. Lo cual no tenemos.
Para terminar algunas curiosidades:
• La velocidad de la luz es constante en el vacío, pero en el aire, agua y otros medios, se frena, pudiéndose llegar a ir más rápido que ella.
• Si una nave viajara a velocidades cercanas a la luz, el tiempo dentro de ella va muchísimo más lento que lo que iría en la Tierra.
• El tiempo va más lento cuanta más gravedad haya. Por lo tanto, irá más lento en la superficie solar que en la Tierra y más rápido cuanto más alto estemos (la gravedad es menor).
• La teoría de la relatividad no dice que no se pueda ir más rápido que la luz, sino que no se puede cruzar la barrera de la luz, ni por arriba ni por abajo. Es decir, si algo fuera más rápido que la luz, por ejemplo un taquión (partícula hipotética de “masa imaginaria”), jamás podrá ir más lento que ella.
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