La velocidad de la luz
 

La luz se propaga en el vacío a la increíble velocidad de 300.000 kilómetros por segundo. Un dato que puede darnos idea de la enorme velocidad de que estamos hablando es que en un segundo la luz sería capaz de dar siete vueltas y media a La Tierra. Otro dato, La Luna se encuentra a 384.000 Kilómetros de La Tierra, por lo que la luz que sale de nuestro satélite tarda poco más de un segundo en llegar a nosotros.

Pero a pesar de la enorme velocidad de la luz, las distancias astronómicas son tan grandes, que se emplean unidades derivadas de la velocidad de la luz para especificar las distancias a los objetos celestes. Es decir, se definen las distancias diciendo el tiempo que tarda la luz en recorrerlas. De esta forma se dice que:

  • La Luna está a 1,26 segundos-luz.
  • El Sol esta a 8,33 minutos-luz.
  • Plutón está a 5,48 horas-luz del Sol.
  • La nave Pioneer-10 (lanzada en 1972) está a 1 dia-luz
  • La estrella más próxima está a 4,3 años-luz
  • El centro de nuestra galaxia está a 30.000 años-luz
  • La galaxia más próxima está a 2.000.000 años-luz
  • El objeto celeste más lejano conocido está a 12.000.000.000 años-luz

Pero si increíble es la magnitud de esa velocidad mucho más increíble es la propiedad fundamental que tiene y que consiste en lo siguiente. Cuando medimos la velocidad de la luz (en el vacío) nos encontramos con que siempre obtenemos el mismo resultado expresado anteriormente, es decir 300.000 Km/s, independientemente del movimiento que tenga quién haga la medición. Es decir, la medición no se verá afectada por el hecho de que, quién está midiendo la velocidad de la luz se esté acercando o alejando del lugar de dónde viene la luz. Y es independiente de la velocidad con que se acerque o se aleje de ese lugar.

Este sorprendente hecho se conoce desde finales del siglo XIX y desde entonces se ha comprobado experimentalmente infinidad de veces, en todas las circunstancias posibles y por multitud de científicos de los más diversos países. Aunque al principio trajo de cabeza a la comunidad científica de la época, hoy es un hecho totalmente aceptado desde que en 1905 Albert Einstein publicara sus primeros trabajos de la Teoría de La Relatividad Especial. Con esto corregía ciertas leyes de la física que se consideraban incuestionables desde 1687 en que las estableció Isaac Newton.

Para explicar más la rareza de esta propiedad de la luz veamos los siguientes ejemplos. Primero vamos a ver que ocurre cuando se miden velocidades de objetos normales con instrumentos también normales. Supongamos que un coche de policía que circula a 80 Km/h se cruza con otro vehículo que circula en dirección contraria a 120 Km/h. Si un poco antes de cruzarse, desde el parabrisas del coche de policía se mide con un radar la velocidad del otro vehículo, la lectura será de 200 Km/h, pues es la suma de las velocidades (80 y 120) de los vehículos que circulan en sentidos contrarios. Por el contrario, si el radar se dirige por la ventana trasera hacia un vehículo que se acerca desde atrás, también a 120 Km/h, la lectura será de 40 Km/h, que es la diferencia de las velocidades (120 y 80) de los dos vehículos que circulan en la misma dirección.

Contrastemos ahora estos resultados con los obtenidos en otra situación en la que se mide la velocidad de la luz desde una nave espacial viaja hacia una estrella. La nave va a la velocidad de 40.000 Km/s y se propone medir, desde la ventana delantera de la nave, la velocidad de la luz que viene de esa estrella. Utilizando el criterio aplicado en él radar de policía, alguien que no supiera la propiedad de la luz, podría presuponer que iba a medir 340.000 Km/s, que es la suma de los 300.000 Km/s a la que viene la luz desde la estrella y los 40.000 Km/s con que la nave se acerca a dicha estrella. Sin embargo, se encontrará con la sorpresa de que la medición dará como resultado 300.000 Km/s. Sin que esto suponga que la medición se ha hecho incorrectamente.

Si se da la vuelta al aparato de medida, y a través de la ventana trasera de la nave se midiera la velocidad de la luz que llega desde una estrella de la que se está alejando, la medición sería de nuevo 300.000 Km/s y no los 260.000 Km/s que podría suponer quién aplicara la regla de la resta (300.000 - 40.000) que se utilizó válidamente en el caso del coche de policía.

Una vez entendida y aceptada como verdadera esta propiedad de la luz, la postura de los científicos es la de enunciarla rigurosamente,  expresarla matemáticamente y extraer conclusiones. Esto es exactamente lo que hizo Albert Einstein cuando en 1905 publicó lo que se conoce como la Teoría de la Relatividad Especial.

En contra de nuestra intuición y de las leyes de la física conocidas hasta ese momento (las leyes de Newton), de esta teoría se deducen cosas tan sorprendentes como que dos observadores que se muevan uno respecto a otro tendrán distintas percepciones de la longitud de los objetos, de la celeridad con que transcurre el tiempo y de la simultaneidad de los sucesos.

Y por último, otra sorprendente conclusión de la Relatividad. No hay nada en la naturaleza que pueda desplazarse a más velocidad que la luz, ni material, ni inmaterial. Ninguna nave, ningún objeto, ninguna partícula, ninguna onda, ninguna información puede viajar a más de 300.000 kilómetros por segundo. Bueno, en realidad la velocidad de la luz en el vacío es exactamente 299.792 kilómetros y 458 metros por segundo, pero es costumbre redondear ese valor a la cifra exacta de 300.000 que es más fácil de recordar y de expresar.

Juan Rojas

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