Antes de la relatividad se creía que había algo en el espacio llamado “éter”, en el que se propagaba la luz y al que se relacionaba con la velocidad de la luz que se consideraba una constante con respecto al éter; cuando hay más de un observador en movimiento en el éter midiendo la velocidad de la luz sería de esperar que midan velocidades de la luz diferentes. De este modo, si mides la velocidad de la luz mientras estás en movimiento en dirección a la fuente de luz, sería de esperar, que midas una velocidad superior a la velocidad de la luz que si midieras la velocidad de la luz estando en movimiento perpendicular a la luz. Pero el experimento realizado por Michelson-Morley ha demostrado que decir esto es incorrecto y que la velocidad de la luz es constante en todas todas las direcciones.

Como la velocidad de la luz sigue siendo constante cualquiera sea la velocidad del observador y su dirección, es igual que estés inmóvil, escapando de la luz o moviéndote en dirección a la luz. En todos los casos medirás una velocidad constante de los fotones de luz que avanzan en tu dirección. La velocidad de tu movimiento no suma ni resta a la velocidad de la luz al momento de conocer la velocidad con la que avanzan los fotones de luz hacia ti. En la física de Newton se ha aclarado que si te mueves hacia una cosa determinada tu velocidad debe sumarse a su velocidad para conocer la velocidad con la que se acerca a ti y debe restarse si escapa de ti. Esto significa que la velocidad de la luz es una constante universal que debe tomarse en consideración en las leyes de la física. Sobre esta base llegó la teoría de la relatividad especial de Einstein en un artículo de investigación que publicó en el año 1905, anuló el éter y los resultados incorrectos que se derivan de él, anuló el tiempo absoluto independiente del espacio y el movimiento de los objetos pasó a ser real en un espacio-tiempo y no solamente en un espacio.

Según la teoría de la relatividad especial el tiempo pasó a ser una de las cuatro dimensiones relacionadas entre sí, el tiempo y las tres dimensiones espaciales. Esta es la teoría con la que se explica la constancia de la velocidad de la luz, pues la luz alcanza su velocidad máxima permitida en las dimensiones del espacio y ya no tiene una cantidad de movimiento adicional que le permita moverse en la dimensión del tiempo. Esto significa que mientras más rápido se muevan los objetos, más lento fluirá su tiempo. Por ejemplo: si una persona viaja dentro de un vehículo con una velocidad determinada con un reloj para medir el tiempo del viaje, y aparte hay una persona afuera inmóvil midiendo el tiempo del viaje también, la que está en el vehículo registrará un tiempo menor que el que registrará la persona inmóvil aparte. Mientras más aumente la velocidad del vehículo menor será el tiempo que registre. Esta diferencia no puede observarse a las simples velocidades con las que tratamos en general, pero con velocidades cercanas a una gran fracción de la velocidad de la luz será muy observable. Cuando un cuerpo se mueven a la velocidad de la luz el tiempo se detiene con respecto a éste, lo cual significa que no se registrará ningún tiempo. Sin embargo, ningún cuerpo dotado de masa puede moverse a la velocidad de la luz, no obstante, algunas partículas de materia pueden acelerarse de manera que alcanzan en los colisionadores de partículas velocidades cercanas a la velocidad de la luz. Se ha observado que sus edades se duplican y se alargan muy considerablemente. Esto significa que cuando se mueven a alta velocidad su tiempo se ralentiza significativamente.

Lo mismo se aplica a las dimensiones del espacio, por ejemplo: si mides la longitud de un vehículo inmóvil, y luego mides la longitud del mismo vehículo mientras está en movimiento a una velocidad determinada con una trayectoria perpendicular a la dirección de medición, registrarás una longitud menor esta vez. Esto no es observable a baja velocidad; porque sería una fracción muy pequeña. Pero a velocidades cercanas a la velocidad de la luz será completamente observable.

De lo anterior se desprende que varios observadores en movimiento medirán tiempos diferentes de un solo acontecimiento y que ninguna de las mediciones de ellos se considerará más exacta que la otra; porque las mediciones son relativas.

La constancia de la velocidad de la luz en las dimensiones del espacio significa que a la luz no le queda velocidad que le permita moverse a través del tiempo, pues ya ha alcanzado la velocidad máxima permitida en las dimensiones del espacio. Esto significa que el tiempo para los fotones se detiene y ya no envejecen, o sea, que el pasado y el futuro en sí mismos con respecto a los fotones de luz son iguales. Así que los fotones residuales de la radiación cósmica de fondo dejados por el Big Bang, como se explicará en su momento, ahora tienen la misma edad que tenían en el Big Bang. Si suponemos que un hay un ser humano que puede moverse a la velocidad de la luz (si bien esto es no es posible, es imposible que cualquier cuerpo dotado de masa se mueva a la velocidad de la luz) con él ocurrirá lo mismo, para él el tiempo se detendrá, su edad será constante y desde su perspectiva el pasado y el futuro pasarán a ser lo mismo, es decir, que verá el pasado y el futuro en cualquier instante que quiera.

La conclusión de la relatividad especial es que ya no hay un universo tridimensional y una cantidad de tiempo autónoma, sino que el universo ha pasado a ser tetradimensional y el tiempo, una de sus dimensiones. Hemos pasado a tener un espacio y un tiempo que juntos forman un solo tejido interconectado, el movimiento de las cosas en una de sus dimensiones afecta a la trayectoria de éstas en sus otras dimensiones. Así pues, el movimiento de los cuerpos en las tres dimensiones del espacio afectan a la trayectoria de éstos en la dimensión del tiempo.

La constancia de la velocidad de la luz, que permitió a Einstein relacionar las dimensiones espaciales con la dimensión del tiempo y verlas interrelacionadas en conjunto formando un tejido de espacio-tiempo cósmico, también condujo a Einstein a descubrir que la masa de una partícula y la energía de una partícula son equivalentes y están interrelacionadas. Esta fue una de las conclusiones más importantes de la teoría de la relatividad especial. Einstein formuló la ecuación de la equivalencia de la masa y la energía de la forma siguiente:

𝑬𝟐 – 𝒑𝟐𝒄𝟐 = 𝒎𝟐𝒄𝟒

𝑬𝟐 = 𝒎𝟐𝒄𝟒 + 𝒑𝟐𝒄𝟐

Siendo:

𝑬 = energía.

𝒄 = velocidad de la luz.

𝒑 = impulso.

Cuando el impulso es cero, la ecuación queda de la siguiente manera:

𝑬𝟐 = 𝒎𝟐𝒄𝟒

O sea:

𝑬 = 𝒎𝒄𝟐

Esta última forma es la forma habitual generalmente.

Mediante la equivalencia de masa y energía se puede demostrar que la velocidad máxima es la velocidad de la luz y nada que tenga masa puede moverse a la velocidad de la luz; porque la energía de su movimiento se suma a la masa (transformándola por la ley de equivalencia). Esto significa que la masa del cuerpo aumenta cuanto mayor sea su velocidad de movimiento y por consiguiente; requiere también de una energía mayor para moverse. Esta energía también se convierte en masa que se suma a su masa, continuando su aumento de esta manera. Si suponemos que se mueve a la velocidad de la luz su masa será infinita —cualquiera sea la masa intrínseca con la que empezó— y por ende, requerirá de una energía infinita para moverse. Por esto no es posible —según la ley de equivalencia— que algo dotado de masa se mueva a la velocidad de la luz. La luz, las partículas o las ondas que no tienen masa intrínseca (como los fotones) son las únicas que se mueven a la velocidad de la luz.

 


Extracto del libro “La Ilusión del Ateísmo” de Ahmed Alhasan (a)

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