Es del conocimiento de todos que la luz es una onda electromagnética y al mismo tiempo una lluvia infinitesimal de paquetes de energía con una velocidad constante de aproximados 300,000 Km/s. Sin embargo, no es esta velocidad constante lo que hace de ella una maravilla extraña, sino el que viaja a la misma velocidad en todas las direcciones respecto de todos los marcos de referencia (observadores), es decir un invariante, que no depende ni de la velocidad de la fuente que la emite, esta constancia es la responsable de que el tiempo sea relativo y la velocidad de la luz absoluta. Ahondaremos un poco más en estas particularidades de la luz.
La luz se propaga como una onda esférica
Para entender esta particularidad de la luz, debemos ir por partes. La ecuación de una circunferencia de radio r es la siguiente:
Si luego agregamos la tercera dimensión espacial a la ecuación nos queda:
Así, obtenemos la ecuación de una esfera. Como el radio es r=ct entonces r2=(ct)2 que es la cuarta dimensión. Luego diferenciamos la ecuación así y obtenemos una esfera infinitesimal pequeña:
Ahora, podemos imaginarnos encendiendo una lámpara cuya luz se irá expandiendo con un radio creciente en todas las direcciones del espacio, lo que hace de la velocidad de la luz una onda esférica e invariante en cualquier sistema de referencia desde el que se le observe.
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Comprendiendo la velocidad de la luz
Si dos vehículos se aproximan uno al otro a 100 Km/h cada uno, cada conductor sabrá que se acercan entre sí a 200 Km/h, en otras palabras con la suma de las velocidades. Igualmente, si se alejan, la velocidad de alejamiento será la suma de sus velocidades.
Si dos vehículos se mueven con la misma dirección y sentido, pero con diferentes rapidez, la velocidad que cada conductor observara del otro estará medida por una diferencia de velocidades.
El sentido común y los cálculos siempre nos dice que cuando un autobús se mueve a 100 Km/h respecto de un observador en reposo situado fuera de él, este último vera al conductor del autobús moverse a 100 Km/h pues va en reposo respecto del móvil. Pero si un pasajero dentro del autobús camina hacia el conductor a 2 Km/h, la velocidad del pasajero que medirá el observador fuera del autobús será de 102 Km/h, es decir la suma de las velocidades del autobús y el pasajero dentro.
Pero no ocurre lo mismo con la velocidad de la luz, puesto que esta representa un límite de velocidad para todo cuerpo o partícula; nada puede romper este límite.
Supongamos que un vehículo espacial logra alcanzar los 300,000 Km/s; alguien dentro de la nave que desee burlar las leyes de la física podría levantarse de su asiento y correr dentro de la nave en el mismo sentido que esta, digamos a 0.001Km/s y mediante una simple suma, la velocidad del vehículo espacial mas su velocidad, le haría alcanzar los 300,000.001 Km/s, “más rápido que la luz”. Pero esto le sería imposible, en este caso quedaría inmovilizado, congelado como una fotografía, pues a esta velocidad el tiempo se detiene.
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El tiempo se detiene para quienes viajen dentro de una nave a la velocidad de la luz; todo lo que está fuera de ella, tal como las estrellas, galaxias, planetas, satélites, asteroides, en fin todo en el universo se detendría en el tiempo para los viajeros, porque todos los observadores afuera de la nave, aunque se muevan a velocidades diferentes, medirían la misma velocidad para la nave (la velocidad de la luz).
Es esta una de las conexiones que propician el razonamiento de que a la velocidad de la luz, el tiempo se detiene con valor cero, incluso el espacio se vuelve cero, y en el ejemplo no fue considerado por que era necesario establecer cómo nadie puede violar las leyes de la ciencia.