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Por qué viajar a la velocidad de la luz es teóricamente imposible

Por qué viajar a la velocidad de la luz es teóricamente imposible
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Si algo nos ha enseñado 'Star Wars' es que pasar a la velocidad de la luz no es sencillo. Han Solo, de hecho, es claro cuando advierte que "viajar por el hiperespacio no es como dar una vuelta por el campo". Y es que, a pesar de que en la conocida franquicia de películas saltan a la velocidad de la luz como el que cambia de segunda a tercera en el coche, lo cierto es que, en la práctica, en el día a día, no es tan sencillo. Por no decir que, teóricamente, es imposible.

Sobre esto hay mucho escrito y, en esta ocasión, no vamos a meternos en fórmulas matemáticas y cosas complejas. Vamos a explicar por qué, hasta donde la ciencia, las matemáticas y la física saben, es imposible alcanzar la velocidad de luz. Para ello, tenemos que entender algo relativamente sencillo, y nunca mejor dicho: la conocida fórmula E=mc2.

Einstein ya nos lo advirtió: estamos condenado a ser lentos

Albert Einstein es un científico que no necesita presentaciones. Uno de sus grandes hitos es la teoría de la relatividad, y, para el caso que nos ocupa, la teoría de la relatividad especial, cuya fórmula es por todos conocida: E=mc2. En esta fórmula, que es la equivalencia entre masa y energía, encontramos tres componentes principales, que son:

  • E: energía.
  • m: la masa de un objeto.
  • c: la velocidad de la luz, que en la fórmula está elevada al cuadrado.

La velocidad de la luz en el vacío es de 299.792,458 kilómetros por segundo, aunque siempre suele decirse que es de 300.000 kilómetros por segundo para aproximar y que es lo mismo que decir 1.080.000.000 kilómetros por hora. Sorprendente, como el hecho de que es una velocidad constante.

¿Y qué nos dice esta fórmula? Que la energía se puede calcular multiplicando la masa por la velocidad de la luz al cuadrado, es decir, que cuando hay masa, hay energía. Incluso un objeto relativamente pequeño en reposo, es decir, que no se mueve, tiene una generosa cantidad de energía. Christophe Galfard pone un ejemplo muy bueno en su libro 'El universo en tu mano': si pudiéramos transmutar la masa de una persona de 70 kilos en energía conseguiríamos la misma energía que 210.000 bombas nucleares de Hiroshima.

Ahora bien, la fórmula que hemos usado hasta el momento contempla la energía en reposo, es decir, no está completa. Para completarla y descubrir por qué no podemos viajar a la velocidad de la luz tenemos que meter un ingrediente más: la energía asociada al movimiento, de forma que la fórmula completa queda como E2=(mc2)2+(pc)2, donde:

  • E: energía.
  • m: masa
  • c: velocidad de la luz.
  • p: momento del objeto, que se obtiene de multiplicar la masa del objeto por su velocidad (p=mv).

Dicho de otra forma, la energía total de un objeto es la suma de su energía en reposo (mc2)2 y de su energía asociada al movimiento (pc)2. Ya sabemos que energía es equivalente a masa, por lo que un aumento en la velocidad de movimiento aumentará el valor de "p", ergo de la energía en movimiento, ergo de la masa. De esa forma, conforme aceleramos más masa tenemos y más energía necesitamos para seguir acelerando. Hawking, en su libro 'Brevísima historia del tiempo", lo explica de la siguiente forma:

"Al diez por ciento de la velocidad de la luz, la masa de un objeto sólo es un 0,5 por ciento mayor que en reposo, mientas que al noventa por ciento de la velocidad de la luz sería más del doble de la masa normal en reposo".

Es decir, que si ponemos un objeto al 90% de la velocidad de la luz, su masa en reposo se habrá más que duplicado. La cosa se pone interesante conforme nos vamos acercando a esos 300.000 kilómetros por segundo, ya que cuanto más nos acercamos, más rápido aumenta la masa, ergo más energía se requiere para seguir acelerándolo, y así sucesivamente.

La masa tiende a infinito y, por lo tanto, la energía necesaria para seguir acelerando también

Dicho de otra forma, la masa tiende a infinito y para poder alcanzar la velocidad de la luz se tendría que aplicar energía infinita, algo que, simple y llanamente, no es posible. Citando de nuevo a Hawking, "cualquier objeto normal está condenado a moverse para siempre con velocidades inferiores a la de la luz".

¿Y por qué la luz se mueve a la velocidad de la luz? ¿No le afecta este fenómeno? Porque la luz está compuesta de fotones, que son una partícula muy particular, valga la redundancia. No solo no tienen masa, sino que tampoco necesitan acelerar ya que están a la máxima velocidad desde el momento en que son creados, es decir, que desde su nacimiento están a 299.792,458 kilómetros por segundo.

Según Hawking, "solo la luz, u otras ondas que no tengan masa intrínseca, puede moverse a la velocidad de la luz", así que, desgraciadamente, no va a ser posible ir de Tatooine a Coruscant en un par de segundos, más aún teniendo en cuenta que las distancias en el espacio son absurdamente altas. Tanto que la luz, viajando a su enormísima velocidad, tarda en llegar de la superficie del Sol a la de Plutón 5:28 horas

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