Dobla tu mente con relatividad especial

Dobla tu mente con relatividad especial

¿Alguna vez soñó con viajar casi tan rápido como la luz? Navegar por el universo para ver las vistas parece que podría ser divertido. Pero no tan rápido. Hay algunas cosas que debe saber antes de lanzarse a su cohete. Casi a la velocidad de la luz, la física diaria que conocemos en la Tierra necesita algunas modificaciones. Y si está pensando que Albert Einstein entrará en esta ecuación, ¡tiene razón!

Vivimos nuestra vida diaria usando lo que los científicos llaman física newtoniana, como en Isaac Newton, el tipo al que se le cayó la proverbial manzana sobre su cabeza. Imagina que estás en una acera, mirando a tu amigo caminar hacia la parte delantera de un autobús mientras se aleja. El autobús se mueve a 30 mph. Tu amigo camina a 3 mph. Para usted, su amigo se mueve a 33 mph; simplemente sume las dos velocidades. (Las 30 mph que se mueve el autobús más 3 mph que su amigo se mueve dentro del autobús). Este es un ejemplo simple de la física newtoniana.

Sin embargo, imagina que tu amigo en el autobús enciende una linterna y ambos miden la velocidad de su luz. Ambos medirían que se mueve a 670 millones de mph (o mil millones de kilómetros por hora); esta es la velocidad de la luz. Aunque la linterna está con su amigo en el autobús en movimiento, ambos miden la velocidad de la luz para que sea exactamente la misma. De repente ves en qué se diferencia la física de Einstein de la de Newton.

Esta predicción fue una parte clave de la teoría de la relatividad especial de Einstein: la velocidad de la luz es la misma para cualquier observador, sin importar su velocidad relativa. Esto conduce a muchos efectos aparentemente extraños.

Antes de hablar sobre esos efectos sorprendentes, es bueno tomarse un momento para hablar sobre el punto de vista. Durante el resto de esta discusión, asumiremos que está en reposo, sentado en un lugar en el espacio, sin moverse. Y tu amigo está en un cohete que calculas viaja al 90% de la velocidad de la luz. Ninguno de los dos está cambiando de velocidad o dirección. Los científicos le dan a esto un nombre elegante: un "marco de referencia inercial".

Con el escenario, ahora podemos hablar de un par de efectos súper extraños de viajar cerca de la velocidad de la luz. La relatividad se mete con cosas simples como la distancia y el tiempo, ¡haciendo cosas que pueden volar tu mente!

Supongamos que tiene un palo de 91 centímetros (36 pulgadas) de largo. Tu amigo en el cohete no conoce la longitud del palo, por lo que lo mide comparándolo con una regla que tiene cuando pasa a tu lado. Encuentran que tu bastón mide solo 40 centímetros (16 pulgadas) de largo, ¡menos de la mitad de la longitud que mediste! Este efecto se llama contracción de la longitud. Y si se movieran aún más rápido, tu amigo mediría tu bastón para que fuera aún más corto. ¡Lo bueno de la relatividad es que ambas medidas son correctas! Vemos estos efectos en la física de partículas con partículas que se mueven rápidamente.

Si su amigo viajara a nuestra estrella vecina más cercana, Proxima Centauri, ¿qué tan lejos pensarían que está? Desde la Tierra, medimos que Proxima Centauri se encuentra a 4,2 años luz de distancia (donde un año luz es la distancia que recorre la luz en un año, o alrededor de 5,8 billones de millas). Sin embargo, su amigo, que viaja al 90% de la velocidad de la luz en el cohete, mediría la distancia entre la Tierra y Próxima Centauri en poco más de 1,8 años luz.

Eso es solo tiempo ... ¡hablemos de tiempo!

Ahora digamos que usted y su amigo en el cohete tienen relojes sincronizados idénticos. Cuando tu amigo llega a Proxima Centauri, te envía una señal para decirte cuánto tiempo le llevó su viaje. Su reloj dice que el viaje duró poco más de dos años. Recuerde, miden la distancia en 1.8 años luz. Sin embargo, verá que su reloj, que se quedó en reposo con usted, dice que el viaje tomó 4.7 años, ¡más del doble!

Este efecto se llama dilatación del tiempo: el tiempo en los relojes en movimiento parece marcar más lento.

Nada de esto explica que tu amigo acelere su cohete o se detenga en Proxima Centauri. Toda esta matemática se vuelve más complicada si tú y tu amigo aceleraban, desaceleraban o cambiaban de dirección. Por ejemplo, si su amigo redujo la velocidad para detenerse en Proxima Centauri, ¡habría envejecido menos que usted en su viaje!

¡Ahora estás listo para recibir algunos consejos sobre viajes a la velocidad de la luz! Vea el video a continuación para obtener más información.

Ahora, si necesita relajarse un poco después de este viaje vertiginoso y casi a la velocidad de la luz, puede tomar nuestras páginas para colorear de escenas del video. Y si disfrutó del viaje, descargue una postal para enviársela a un amigo. Por último, si desea explorar más maravillas del universo, siga NASA Universe en Facebook y Twitter.

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