¿Qué Tan Rápido Viaja La Luz? / La velocidad de la luz
la velocidad de la luz en el vacío es de 186.282 millas por segundo (299.792 kilómetros por segundo), y en teoría nada puede viajar más rápido que la luz. En millas por hora, la velocidad de la luz es, bueno, mucho: alrededor de 670,616,629 mph. Si pudieras viajar a la velocidad de la luz, podrías dar la vuelta a la Tierra 7,5 veces en un segundo.
los primeros científicos, incapaces de percibir el movimiento de la luz, pensaron que debía viajar instantáneamente. Con el tiempo, sin embargo, las mediciones del movimiento de estas partículas onduladas se hicieron cada vez más precisas., Gracias al trabajo de Albert Einstein y otros, Ahora entendemos la velocidad de la luz como un límite teórico: la velocidad de la luz, una constante llamada «c», se cree que no es alcanzable por nada con masa, por las razones que se explican a continuación. Eso no impide que los escritores de ciencia ficción, e incluso algunos científicos muy serios, imaginen teorías alternativas que permitirían algunos viajes terriblemente rápidos alrededor del universo.,
velocidad de la luz: historia de la teoría
el primer discurso conocido sobre la velocidad de la luz proviene del antiguo filósofo griego Aristóteles, quien escribió su desacuerdo con otro científico griego, Empédocles. Empédocles argumentó que debido a que la luz se movía, debía tomar tiempo viajar. Aristóteles, creyendo que la luz viajaba instantáneamente, no estaba de acuerdo.
en 1667, el astrónomo italiano Galileo Galilei estaba de pie dos personas en colinas a menos de una milla de distancia, cada uno sosteniendo una linterna blindada. Uno descubrió su linterna; cuando el segundo vio el destello, también descubrió la suya., Al observar cuánto tiempo le tomó a la luz ser vista por el primer portalantelas (y teniendo en cuenta los tiempos de reacción), pensó que podía calcular la velocidad de la luz. Desafortunadamente, la distancia experimental de Galileo de menos de una milla era demasiado pequeña para ver una diferencia, por lo que solo pudo determinar que la luz viajaba al menos 10 veces más rápido que el sonido.
en la década de 1670, el astrónomo danés Ole Römer utilizó eclipses de la luna de Júpiter, Io, como un cronómetro para la velocidad de la luz cuando hizo la primera medición real de la velocidad., En el transcurso de varios meses, cuando Io pasó detrás del planeta gaseoso gigante, Römer descubrió que los eclipses llegaron más tarde de lo que los cálculos anticiparon, aunque en el transcurso de varios meses, se acercaron a las predicciones. Determinó que la luz tardaba tiempo en viajar de Io a la Tierra. Los eclipses se retrasaron más cuando Júpiter y la tierra estaban más separados, y estaban en el calendario, ya que estaban más cerca.
según la NASA, » eso le dio a Römer pruebas convincentes de que la luz se propagaba en el espacio con una cierta velocidad.,»
llegó a la conclusión de que la luz tarda de 10 a 11 minutos en viajar desde el sol a la Tierra, una sobreestimación ya que de hecho toma ocho minutos y 19 segundos. Pero por fin los científicos tenían un número con el que trabajar: su cálculo presentaba una velocidad de 125.000 millas por segundo (200.000 km/s).
en 1728, el físico Inglés James Bradley basó sus cálculos en el cambio en la posición aparente de las estrellas debido a los viajes de la Tierra alrededor del sol. Puso la velocidad de la luz en 185,000 millas por segundo (301,000 km/s), con una precisión de aproximadamente 1 por ciento.,
dos intentos a mediados de la década de 1800 trajeron el problema de vuelta a la Tierra. El físico francés Hippolyte Fizeau estableció un haz de luz en una rueda dentada que giraba rápidamente, con un espejo configurado a 5 millas de distancia para reflejarlo de vuelta a su fuente. Variar la velocidad de la rueda permitió a Fizeau calcular cuánto tiempo le tomó a la luz salir del agujero, al espejo adyacente, y volver a través del hueco. Otro físico francés, Leon Foucault, usó un espejo giratorio en lugar de una rueda. Cada uno de los dos métodos independientes estuvo a unas 1.000 millas por segundo de la velocidad de la luz medida hoy.,Albert Michelson, nacido en Prusia, que creció en los Estados Unidos, intentó replicar el método de Foucault en 1879, pero usó una distancia más larga, así como espejos y lentes de alta calidad. Su resultado de 186.355 millas por segundo (299.910 km/s) fue aceptado como la medida más precisa de la velocidad de la luz durante 40 años, cuando Michelson la volvió a medir.
una nota al pie interesante del experimento de Michelson fue que estaba tratando de detectar el medio por el que viajaba la luz, conocido como éter luminífero. En cambio, su experimento reveló que el éter no existía.,
«El experimento — y el cuerpo de trabajo de Michelson — fue tan revolucionario que se convirtió en la única persona en la historia en haber ganado un Premio Nobel por un No descubrimiento muy preciso de nada», escribió el astrofísico Ethan Siegal en el blog de ciencia de Forbes, comienza con una explosión. «El experimento en sí puede haber sido un completo fracaso, pero lo que aprendimos de él fue una gran bendición para la humanidad y nuestra comprensión del universo que cualquier éxito habría sido!,»
Einstein y la relatividad especial
en 1905, Albert Einstein escribió su primer artículo sobre la relatividad especial. En él, estableció que la luz viaja a la misma velocidad sin importar cuán rápido se mueva el observador. Incluso utilizando las mediciones más precisas posibles, la velocidad de la luz sigue siendo la misma para un observador que permanece inmóvil sobre la faz de la Tierra como lo hace para uno que viaja en un chorro supersónico sobre su superficie., Del mismo modo, a pesar de que la Tierra está orbitando el sol, que a su vez se está moviendo alrededor de la Vía Láctea, que es una galaxia que viaja a través del espacio, la velocidad medida de la luz proveniente de nuestro Sol sería la misma si uno estuviera dentro o fuera de la galaxia para calcularla. Einstein calculó que la velocidad de la luz no varía con el tiempo o el lugar.
aunque la velocidad de la luz a menudo se conoce como el límite de velocidad del universo, el universo en realidad se expande aún más rápido., Según el astrofísico Paul Sutter, el universo se expande aproximadamente a 68 kilómetros por segundo por megaparsec, donde un megaparsec es de 3.26 millones de años-luz (más sobre esto más adelante). Así que una galaxia a 1 megaparsec de distancia parece estar viajando lejos de la Vía Láctea a una velocidad de 68 km/s, mientras que una galaxia a dos megaparsecs de distancia retrocede a 136 km/s, y así sucesivamente.
«en algún momento, a cierta distancia obscena, la velocidad se inclina sobre las escalas y excede la velocidad de la luz, todo desde la expansión natural y regular del espacio», escribió Sutter.,
continuó explicando que, mientras que la relatividad especial proporciona un límite de velocidad absoluto, la relatividad general permite distancias más amplias.
«¿una galaxia en el otro lado del universo? Ese es el dominio de la relatividad general, y la relatividad general dice: ¡a quién le importa! Esa galaxia puede tener cualquier velocidad que quiera, siempre y cuando se mantenga muy lejos, y no al lado de tu cara», escribió.
«a la relatividad especial no le importa la velocidad — superluminal o no — de una galaxia distante. Y tú tampoco deberías.»
¿Qué es un año luz?,
la distancia que la luz viaja en el curso de un año se llama un año-luz. Un año luz es una medida tanto del tiempo como de la distancia. No es tan difícil de entender como parece. Piénsalo de esta manera: la luz viaja de la luna a nuestros ojos en aproximadamente 1 segundo, lo que significa que la luna está a aproximadamente 1 segundo luz de distancia. La luz del Sol tarda unos 8 minutos en llegar a nuestros ojos, por lo que el sol está a unos 8 minutos Luz de distancia. La luz del sistema estelar más cercano, Alpha Centauri, requiere aproximadamente 4,3 años para llegar aquí, por lo que se dice que el sistema estelar está a 4,3 años luz de distancia.,
«para obtener una idea del tamaño de un año luz, tome la circunferencia de la Tierra (24,900 millas), póngala en una línea recta, multiplique la longitud de la línea por 7.5 (la distancia correspondiente es un segundo luz), luego coloque 31.6 millones de líneas similares de extremo a extremo», escribe el Centro de investigación Glenn de la NASA en su sitio web. «La distancia resultante es de casi 6 billones (6,000,000,000,000) millas!»
Las estrellas y otros objetos más allá de nuestro sistema solar se encuentran desde unos pocos años luz hasta unos pocos miles de millones de años luz de distancia., Por lo tanto, cuando los astrónomos estudian objetos que se encuentran a un año luz de distancia o más, lo están viendo como existía en el momento en que la luz lo dejó, no como parecería si estuvieran cerca de su superficie hoy. En este sentido, todo lo que vemos en el universo distante es, literalmente, historia.
Este principio permite a los astrónomos ver cómo se veía el universo después del Big Bang, que tuvo lugar hace unos 13,8 mil millones de años., Examinando objetos que están, digamos, a 10 mil millones de años luz de distancia, los vemos como se veían hace 10 mil millones de años, relativamente poco después del comienzo del universo, en lugar de como aparecen hoy.
Es la velocidad de la luz realmente constante?
La Luz viaja en ondas y, al igual que el sonido, se puede ralentizar dependiendo de por qué está viajando. Nada puede superar la luz en el vacío. Sin embargo, si una región contiene cualquier materia, incluso polvo, la luz puede doblarse cuando entra en contacto con las partículas, lo que resulta en una disminución de la velocidad.,
La Luz que viaja a través de la atmósfera de la Tierra se mueve casi tan rápido como la luz en el vacío, mientras que la luz que pasa a través de un diamante se ralentiza a menos de la mitad de esa velocidad. Aún así, viaja a través de la gema a más de 277 millones de mph (casi 124,000 km/s), no es una velocidad para burlarse.
¿podemos viajar más rápido que la luz?
a la ciencia ficción le encanta especular sobre esto, porque la «velocidad de deformación», como se conoce popularmente el viaje más rápido que la luz, nos permitiría viajar entre estrellas en marcos de tiempo que de otra manera serían imposibles., Y si bien no se ha demostrado que sea imposible, la practicidad de viajar más rápido que la luz hace que la idea sea bastante descabellada.
según la teoría general de la relatividad de Einstein, a medida que un objeto se mueve más rápido, su masa aumenta, mientras que su longitud se contrae. A la velocidad de la luz, tal objeto tiene una masa infinita, mientras que su longitud es 0-una imposibilidad. Por lo tanto, ningún objeto puede alcanzar la velocidad de la luz, dice la teoría.
eso no impide que los teóricos propongan teorías creativas y competitivas., La idea de la velocidad warp no es imposible, dicen algunos, y tal vez en las generaciones futuras la gente saltará entre las estrellas como viajamos entre ciudades hoy en día. Una propuesta implicaría una nave espacial que podría doblar una burbuja espacio-temporal alrededor de sí misma para exceder la velocidad de la luz. Suena genial, en teoría.,
«Si el Capitán Kirk se viera obligado a moverse a la velocidad de nuestros cohetes más rápidos, le tomaría cien mil años solo para llegar al siguiente sistema estelar», dijo Seth Shostak, astrónomo del Instituto de búsqueda de inteligencia extraterrestre (Seti) en Mountain View, California., en una entrevista de 2010 con Space.com ‘ s sitio hermano LiveScience. «Así que la ciencia ficción ha postulado durante mucho tiempo una manera de superar la velocidad de la barrera de luz para que la historia pueda moverse un poco más rápido.»
