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sábado, 10 de noviembre de 2012

A la velocidad de la luz

Probablemente hayas oído hablar muchas veces de la velocidad de la luz. A estas alturas casi todo el mundo entiende que esta velocidad es de unos 300.000 kilómetros por segundo (de hecho sería más preciso decir que es de 299.792,458 km/s). Pero probablemente no te hayas parado a pensar lo que este dato significa. Como mínimo deberías pensar que declarar con tanta rotundidad cuál es la velocidad a la que se desplaza la luz debe hacernos pensar que la luz se mueve igual cuando la medimos desde cualquier sitio y en cualquier circunstancia.  Pero, ¿cómo es eso posible?.

A velocidades "normalitas".
Empecemos con un ejemplo más cercano. Supongamos que, en vez de medir la velocidad a la que se mueve la luz, lo que queremos medir es la velocidad a la que se mueve un coche (llamémoslo "A"). La velocidad no deja de ser una medida relativa: debemos medir la velocidad respecto a algo. Por ejemplo, supongamos que el coche A se desplaza a 120 km/h. Esta cifra indica la velocidad a la que se mueve ese coche respecto a otro objeto que está en reposo (un radar fijo de carreteras, por ejemplo). Sin embargo, si medimos la velocidad del vehículo A respecto a otro vehículo (B) que se desplaza en paralelo a él a una velocidad de 100 km/h, el conductor del vehículo B nos indicaría que el vehículo A se desplaza a sólo 20 km/h, puesto que esa es la velocidad del vehículo A respecto al punto de referencia "vehículo B". 
Resumiendo: el coche A se desplaza a 120 km/h respecto a un radar fijo de carretera, pero sólo se desplaza a 20 km/h respecto a otro conductor que circula paralelamente por la carretera a 100 km/h.

A la velocidad de la luz.
Pero las cosas no son iguales cuando pensamos a lo grande, cuando nos acercamos a la velocidad de la luz. Pongamos un ejemplo similar al de antes, pero esta vez vamos a medir la velocidad de un rayo de luz que lanzamos desde una linterna. Supongamos que tenemos un detector capaz de medir la velocidad a la que van los fotones (las partículas de luz que emite la linterna) cuando pasan por delante (algo parecido a lo que hacen los radares de carreteras con los coches). Situamos el detector en un punto fijo y encendemos nuestra linterna. Como ya sabemos, nuestro detector nos dirá que la velocidad de ese rayo de luz es de unos 300.000 km/s.

Pero ahora (y aquí llega la parte curiosa), instalemos nuestro detector de velocidad para rayos de luz en una nave espacial muy rápida. Supongamos que nuestra nave espacial se mueve a 200.000 km/s. Ahora encendamos la linterna en paralelo a la nave espacial y pidámosles a los tripulantes que utilicen el detector de luz para medir la velocidad del rayo de luz cuando los adelante. ¿A que velocidad se desplaza el rayo de luz según los tripulantes de la nave?. Pues, aunque te sorprenda, los tripulantes de la nave (que van a 200.000 km/s) verán pasar el rayo de luz a su lado a 300.000 km/s (la velocidad de la luz que todos conocemos) (los tripulantes no verán pasar el rayo de luz a sólo 100.000 km/s, como parece que debería ser si hacemos caso a lo que nos dice nuestra intuición).

La velocidad de la luz es la misma en cualquier sistema de referencia. Estemos donde estemos y nos movamos como nos movamos, siempre mediremos (y lo haremos correctamente, no es un error de medida) el mismo valor para la velocidad de la luz. Aunque esto parezca que va contra lo que nos dice nuestra intuición, lo cierto es que la teoría de la Relatividad nos enseña que debemos adaptar nuestras ideas sobre el tiempo y el espacio cuando hablamos de la velocidad de la luz o velocidades próximas a ella.

Velocidad de la luz y distancias.
Aunque pensamos que las distancias son invariables, cuando una partícula se desplaza a velocidades próximas a la de la luz, estas distancias (espacio) se reducen. Si pudiéramos viajar desde la ciudad X hasta la ciudad Y en un vehículo que se moviera a un 99,99% de la velocidad de la luz, no sólo viajaríamos muy rápido, sino que el espacio se "deformaría" a nuestro alrededor haciendo que la distancia entre X e Y se redujera a algo más de un 1%. Por ejemplo, si la distancia entre X e Y "en reposo" es de 150 km., yendo a un 99,99% de la velocidad de la luz la distancia entre X e Y pasaría a ser de aproximadamente 2,06 km.

Teniendo en cuenta todo esto, no debería extrañarnos tanto que los tripulantes de la nave espacial del dibujo vean cómo el rayo de luz les adelanta a 300.000 km/s, porque el rayo de luz, debido a sus sorprendentes propiedades, se desplaza en un espacio que no es comparable al de la nave (y tengamos en cuenta que, al fin y al cabo, lo que llamamos velocidad no es más que distancia dividida por tiempo).

Nota: Aclaro que lo que he escrito en esta entrada es verdad (salvo que me haya equivocado en algún dato concreto). Suena a ciencia-ficción, pero puedes comprobarlo y ampliar información en cualquier libro de física relativista. Y puedes comprobarlo empíricamente si tienes a mano un buen acelerador de partículas (pero, salvo que seas el tío de Bricomanía que parece que tiene todos los cachivaches del mundo, no creo que puedas hacer esto último). Espero que no hayas sufrido demasiado con este rollazo de entrada, y que no me critiques mucho por el dibujo de la nave espacial que he hecho con el Paint: es lo más artístico que he podido hacer con el ratón del ordenador :P

7 comentarios:

  1. De allí que en principio el asunto del hiperespacio todavia sea ficción pura.

    He estado leyendo sobre esto unos meses atras.

    Saludos Tarambana

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  2. jejeje. Me he quedao un poco O_O cuando he empezado a leer la entrada, Qué blog más versatil te nos gastas,jeje. Me ha parecido simpática, me da que por "deformación profesional", y eso que la física y yo nunca nos hemos llevado demasiado bien.
    Saludines pasados por agua (=

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  3. oye, pues me ha venido genial esta clase de "física para torpes" (yo el torpe nº 1), muy didáctica, y muy bien explicada

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  4. Manuel, lo de acercarnos a la velocidad de la luz va a ser difícil... pero por unos motivos muy concretos (seguramente hablaré de ello próximamente).
    Hemos coincidido en leer cosas de estos temas, me alegro. La verdad es que hay conceptos curiosos en todo esto.

    Selden, sí, supongo que es una entrada un poco extraña :D
    Recuerdo que en alguna ocasión comentabas que eres "de ciencias". Por lo que comentas ahora imagino que no son "ciencias físicas" concretamente, pero si has estudiado alguna ingeniería con bastantes asignaturas de física o algo así, seguramente esta entrada te parezca muy básica (apenas he desarrollado ningún concepto ni he metido ninguna demostración matemática). Pero hay que entender que es sólo una entrada de blog, así que no da para mucho más... De todos modos, me alegro de que te haya parecido simpática :)
    Saludines soleados para ti! ;D

    Raúl, me alegra mucho saber que te ha gustado. Lo de "didáctica" y "bien explicada"... no sé si llega a tanto, pero gracias!

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  5. ¿Pero no hay un vídeo de gente dando sustos o algo así?.

    Yo tenía muchos libros de física relativista, pero un día, tras una bronca enorme, mi madre me los tiró todos.

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  6. Si aún no es así... ¡que la docencia corra por tus venas! ;)

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  7. Doctora, hoy no tengo video de risa, ¡lo siento! (de verdad que cuando la publiqué me acordé de que a ti no te gustan mucho este tipo de entradas y sentí remordimientos; te debo una entrada guay, Doctora) ;)

    Ío, no no, por mis venas que corra la hemoglobina, la docencia que corra por mi vida laboral si acaso :D
    ¡Gracias! :)

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