¿Existe algo más rápido que la luz?

Técnicamente hablando, nada es más rápido que la luz. Eso es todo, se acabó la historia, es hora de irse a casa. Excepto que esa es la respuesta muy simple y básica a la pregunta «¿hay algo más rápido que la luz?» Una respuesta más complicada es que nada es más rápido que la luz, excepto cuando podemos encontrar circunstancias en las que algo técnicamente sea más rápido que la luz.

La ciencia es una cosa curiosa. Funciona mejor cuando se la hurga continuamente como si fuera una costra. Y la buena ciencia siempre está abierta a la posibilidad de que esté totalmente equivocada, o de que haya cosas que no entendamos, o de que tal vez haya algún resquicio aquí y allá que permita sortear algo que parece resuelto. La ciencia no debería guardar rencor ni aferrarse a nada como si estuviera escrito en piedra.

Entonces, para responder a la pregunta, tal vez sí o tal vez no. Profundicemos un poco más.

La velocidad de la luz

La luz viaja a 300.400 kilómetros por segundo. Es muy rápido. Un ser humano alguna vez alcanzó 24.816,1 millas por hora. Eso fue en el módulo Apolo 10 en órbita. En la Tierra no se puede alcanzar esa velocidad tan bien, ni se debería querer.

Puedes agradecer Albert Einstein Por poner un límite de velocidad a todo el universo cuando calculó que la luz era lo más rápido que cualquier cosa podría o podría viajar jamás. Si no has leído sobre ciencia, la idea básica aquí es que solo las partículas sin masa, como los fotones de luz, pueden alcanzar esa velocidad en el vacío. Ninguna otra cosa podría alcanzar esa velocidad debido a la energía que se necesitaría para hacer tal cosa.

Para alcanzar una mayor velocidad, se necesita más energía para aumentar la masa. Por ejemplo, acelerar una nave espacial hasta la velocidad de la luz requeriría una cantidad infinita de energía, y la energía infinita no es algo que se pueda hacer. Al menos, no con la ciencia tal como la entendemos hoy en día. Analizaremos esto con más profundidad en un momento.

La luz puede viajar tan rápido porque es una partícula sin masa. En el momento en que algo tiene masa, necesariamente debe viajar más lento porque tiene la inercia en su contra.

¿Por qué las cosas no pueden ser más rápidas que la luz?

Así que tocamos brevemente por qué no puedes subirte a un cohete SpaceX y viajar a través de la galaxia a la velocidad de la luz. Necesitas energía infinita para hacer tal cosa. Pero también debes recordar que la masa de la materia aumenta cuanto más se acerca a la velocidad de la luz. Eso significa que, a la velocidad de la luz, también tener masa infinitaPor eso se necesita energía infinita para moverlo.

En física, la masa mide la inercia de un objetoLa inercia es la tendencia de los objetos a resistir cambios en su estado de movimientoO, como habrás oído, un objeto en movimiento tiende a permanecer en movimiento, un objeto en reposo tiende a permanecer en reposo. Es necesario que sobre ellos actúe algún tipo de fuerza para cambiar ese estado.

La masa que tiene un objeto a medida que aumenta su velocidad es masa inercialEsa es la energía que existe en cualquier objeto que resiste su cambio de movimiento. A medida que aumenta la velocidad de un objeto, esa masa inercial aumenta para resistirlo. Para cuando alcance la velocidad de la luz, si teóricamente pudiera hacer tal cosa, tendría una masa inercial infinita que se resistiría, lo que requeriría energía infinita para seguir empujándolo hacia adelante.

Además, a medida que un objeto aumenta su velocidad, la relatividad general también predice que El tiempo se ralentizaCuanto más nos acercamos a la velocidad de la luz, más lento transcurre el tiempo. Como resultado, nunca podríamos alcanzar la velocidad real de la luz.

Cosas que parecen más rápidas que la luz

Parte de la teoría de la relatividad general de Einstein que es importante para entender si algo puede viajar más rápido que la luz es cómo definió los límites del movimiento más rápido que la luz. Cuando Einstein dice que nada puede viajar más rápido que la luz, usa el calificativo “En el vacío.”Esa es una condición que se puede cambiar.

Un ejemplo sencillo de esto es algo que la mayoría de nosotros hemos visto antes: la luz que viaja a través del agua. La luz no es solo una partícula, es una onda. El agua y los prismas pueden romper la función de onda de la luz. aparece un arcoirisLa luz blanca se divide en el espectro de colores. La luz en sí misma abarca desde el infrarrojo hasta el ultravioleta y estas frecuencias viajan a diferentes velocidades.

En efecto, fuera del vacío, esto significa que la luz viaja más rápido que la luz. Sin embargo, ninguna de ellas viaja más rápido que la velocidad de la luz.

Otro ejemplo más cósmico de algo que aparentemente viaja más rápido que la luz es explosiones de chorros de rayos gammaEstas son las explosiones más brillantes de la galaxia y ocurren cuando las estrellas colapsan o chocan. Se liberan chorros de partículas que viajan más rápido que la luz misma, pero sin desafiar las reglas de Einstein. Esto se debe a que los chorros existen en estas nubes de polvo interestelar, no en el vacío. En este medio, los chorros gamma parecen viajar hacia atrás en el tiempo debido a su velocidad.

El hecho de que el tamaño del universo observable sea 94 mil millones de años luz Y el objeto más lejano que podemos ver está a 47 mil millones de años luz de distancia, lo cual parece problemático si el universo tiene 13.8 mil millones de años. ¿Cómo pudo llegar algo tan lejos si nada viaja más rápido que la luz? De ahí proviene la parte de “relatividad” de la relatividad general y especial.

Cualquier cosa más rápida que la luz necesita tener velocidad, ese es el punto. Pero la expansión del universo No ocurrió con rapidez. Este concepto es un poco extraño, así que tengan paciencia.

El universo, en relación con usted y con un telescopio, parece expandirse rápidamente hacia afuera. Puede elegir una estrella distante y calcular la velocidad de su movimiento, pero, nuevamente, en relación con usted. El espacio en su conjunto nunca se expandió en relación con nada, por lo que no puede medir su velocidad. Lo que sucedió, después del Big Bang, fue que el espacio entre las partículas se expandió.

Así que el hecho de que las cosas estén más lejos de lo que podríamos alcanzar incluso a la velocidad de la luz no significa que estén viajando a la velocidad de la luz. Técnicamente, no necesitan moverse en absoluto. El espacio mismo que se está expandiendoy continúa expandiéndose, dando la impresión de que las cosas se han movido más rápido que la velocidad de la luz a través del universo.

Entrelazamiento cuántico

El entrelazamiento cuántico contradice directamente la teoría de la relatividad de Einstein y la idea de que nada puede viajar más rápido que la luz. Según el entrelazamiento cuántico, dos partículas subatómicas pueden estar separadas por años luz, pero son Todavía conectados fundamentalmenteLo que le sucede a una partícula le sucederá simultáneamente a la otra a pesar de la gran distancia que las separa. Eso significa que algo debería viajar más rápido que la luz para unirlas, o al menos eso parece.

¿Qué significa? partículas entrelazadasen este caso fotones, es una especie de aleatoriedad. Los estados medibles de estos fotones son desconocidos hasta que se mide uno, pero en el momento en que se mide uno, también se define el estado de su pareja entrelazada. Esto es cierto sin importar dónde se encuentren las partículas en relación entre sí. Solo al medir una se pueden determinar los resultados de la otra y siempre es lo mismo. El entrelazamiento los conecta, siempre, sin importar la distancia.

En lo que respecta a la velocidad de la luz, el entrelazamiento no rompe las reglas. No hay comunicación entre las partículas y esto se ha demostrado en muchos experimentos. Por extraño que parezca, El entrelazamiento cuántico no es más rápido que la luz. comunicación o viaje.

Los agujeros de gusano como atajo teórico

Si consideramos la velocidad como una herramienta que nos ayuda a cruzar una distancia de A a B, entonces un atajo se considera un método más rápido para hacerlo. Si tienes que viajar 160 kilómetros y conduces a 160 kilómetros por hora, tardarás una hora en llegar. Pero si hay un atajo que te quita 30 minutos de tiempo, ¿viajaste a 320 kilómetros por hora para llegar? No necesariamente. Así es como funciona un agujero de gusano. Podrías llegar a algún lugar técnicamente más rápido que la velocidad de la luz sin viajar realmente más rápido que la velocidad de la luz.

En este momento existe cierto debate sobre si alguna vez podría existir un agujero de gusano. utilizado para viajes interestelaresy eso está bien. Pero, ¿es acertado el concepto? Tenemos Nunca he visto un agujero de gusano en el espacio, pero la ciencia que los sustenta es válida. Incluso el trabajo de Einstein admitió la existencia de agujeros de gusano, por lo que, al menos en teoría, podrían existir. Funcionan como pasajes que excavan directamente A través del espacio-tiempo mismo.

Algo con una masa suficientemente grande en el espacio crea una curvatura en el espacio-tiempoUn agujero negro es el ejemplo más famoso de esto. Puede atraer luz y el tiempo mismo se dilata a su alrededor. Como un cuerpo que descansa en una hamaca, siendo la hamaca el espacio-tiempo mismo, el cuerpo atrae cosas a su alrededor. No pueden escapar.

En teoría, algo así como un agujero negro podría conectarse con otro en algún otro lugar del espacio. Podría ser un agujero de gusano o un puente de Einstein-Rosen, como también se les llama. La distancia entre ambos podría ser de millones de años luz.

Existen diferentes teorías sobre cómo se formaron los agujeros de gusano y sus propiedades, pero por ahora todo esto es solo teoría. De hecho, Ni siquiera sé cómo se pudo crear uno. Son sólo las matemáticas las que permiten su existencia.

¿Podría un agujero de gusano permitir viajar a través del universo en un breve período de tiempo? Tal vez. Tal vez no. Es como preguntar si te va a gustar la cena que vas a tener dentro de 1.000 días. Sabes que la cena podría existir, pero no tienes idea de si te gustará o incluso de qué es ahora.

Paseo de Alcubierre

A la ciencia ficción le encantan los viajes más rápidos que la luz y dejamos de lado nuestra incredulidad para aceptarlo. Una nave espacial tiene un motor de curvatura o algo así y eso está bien, eso funcionará. ¿Qué tenemos en realidad? Tenemos el Paseo de AlcubierreBueno, no en la realidad, pero lo hemos teorizado.

Físico Miguel Alcubierre Propuso su idea como una forma de estirar el espacio-tiempo para permitir viajes más rápidos que la luz. Trata el espacio como una onda y estíralo para permitir que el espacio frente a un objeto se contraiga mientras que el espacio detrás se expande. Tú, en tu nave espacial, viajas en una burbuja de curvatura a través del espacio plano. Esto evita el problema de toda esa masa inercial al mantenerla atrapada en la burbuja y, por lo tanto, relativa y local. Nada en la burbuja se mueve más rápido que la luz.

Las principales desventajas de esta teoría incluyen el hecho de que nadie sabe cómo hacer que suceda en la realidad, ni tenemos idea de cómo se saldría de la burbuja una vez que se entra en ella. También se necesitaría algo llamado energía negativanuevamente un concepto teórico, para que funcione. Puedes ver cómo eso podría ser un problema.

Tubos Krasnikov

Un tubo de Krasnikov es la solución al problema de la burbuja de deformación de Alcubierre. Krasnikov observó que, en la burbuja de Alcubierre, hay Sin controlPropuso una nueva idea: crear una deformación detrás de tu nave espacial que te impulse hacia tu destino y, luego, cuando estés listo para regresar, utilizar el «tubo» que se creó para regresar.

Gracias a la dilatación del tiempo, este tipo de viaje normalmente daría como resultado que el astronauta regresara cientos o miles de años después. Pero en un tubo Krasnikov, el tubo creado en su primer vuelo desenrolla el tiempo. Podrías regresar después de un tiempo relativo al de tu propio vuelo, no al tiempo transcurrido en la Tierra. Por lo tanto, viajar a otra galaxia, lo que podría suponer un viaje de 3.000 años desde la perspectiva de la Tierra, te llevaría solo tres años.

Obviamente, hay algunas matemáticas complejas involucradas, pero la teoría es que se abre un camino a través de dos dimensiones del espacio-tiempo, algo así como un agujero de gusano, que existe en el espacio plano pero solo en el camino de regreso al punto de partida. No es un camino a través del tiempo y el espacio, solo el tiempo mismo. Aún es necesario viajar a través del espacio.

El concepto también tiene sus defectos, especialmente cuando surge la idea de utilizar dos de ellos y, potencialmente, una nave espacial toma el tubo equivocado y viaja tres mil años al pasado. Pero también está el problema de construir algo así, así que tal vez esa no sea la mayor preocupación todavía.

¿Hay algo más rápido que la luz?

Todavía hay varias otras teorías sobre cosas que potencialmente podrían viajar más rápido que la luz, como túnel cuánticoAl igual que lo que ya hemos visto, todo esto solo puede existir en el papel. Es posible que pasen años hasta que se aplique en la práctica, si es que alguna vez es viable.

En el ámbito de la teoría, como hemos visto, algunas cosas pueden ser capaces de saltarse las reglas. Otras no, es sólo una cuestión de percepción y de entender cómo funciona la relatividad general. Incluso un arcoíris va más rápido que la luz técnicamente, al menos en parte, a veces.

Deja una respuesta

Tu dirección de correo electrónico no será publicada. Los campos obligatorios están marcados con *

Este sitio usa Akismet para reducir el spam. Aprende cómo se procesan los datos de tus comentarios.