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La luz y la destrucción del concepto clásico del tiempo

 

La luz es, en cierto modo, un efecto mágico. Todos nos sentimos aliviados cuando en una película de terror comienza a salir el Sol, es difícil no quedarse anonadado ante el efecto hipnótico de una llama…, es más, la misma física cambió en el Siglo XX para poder explicar este extraño y fascinante efecto.

Pero, ¿qué es la luz? La luz es una onda electromagnética de frecuencia muy alta. La luz visible para el ojo humano se sitúa entre aproximadamente los 400 THz y los 750 THz, pero tanto el espectro infrarrojo como el ultravioleta tienen el mismo comportamiento. Una de sus particularidades es que se le observan propiedades propias de la materia (por ejemplo cantidad de movimiento). De ahí que la teoría más aceptada establezca la dualidad de la luz: onda-corpúsculo.

Como toda onda electromagnética, la luz viaja a la velocidad de la luz c en el vacío y algo más lento cuando ha de atravesar un material. Es precisamente esta velocidad la que produjo uno de los cambios más conocidos dentro de la cultura popular en la física.

Originariamente, se creía que la luz se movía a c respecto de un sistema de referencia privilegiado llamado éter. Michelson y Morley se propusieron descubrir cuál era este sistema de referencia. La idea intuitiva era que si la luz se movía respecto al éter y la Tierra también, estas velocidades se sumarían o restarían del mismo modo que cuando, al ir en tren, pasa al lado otro tren. Es decir, la luz parecería ir más rápido cuando se moviese en dirección contraria a la Tierra y más lenta cuando se moviese en la misma dirección. Lo que descubrieron, sin querer, es que esto no era así; aunque fue Einstein quien desarrolló la Teoría de la Relatividad para explicar esto.

Uno de los postulados de la Teoría de la Relatividad explica por qué el experimento de Michelson y Morley daba el resultado encontrado: c es una constante universal y no depende de la velocidad del observador respecto de la fuente de luz. Esta afirmación, que puede parecer tan simple, implícitamente destruía la idea de la universalidad del tiempo. Para demostrar esto, usemos el mismo experimento imaginario que usó Einstein.

Supongamos un tren en el que viaja un observador con una fuente de luz apuntada hacia el techo, donde se encuentra un espejo (sistema de referencia S’). Para este observador, la luz irá primero hacia arriba y luego hacia abajo, volviendo hasta él tras un tiempo At'=2D/c, siendo D la altura del vagón. Este mismo proceso, observado por alguien de fuera del tren (sistema de referencia S), mostrará que el tiempo que tarda la luz en hacer ese recorrido será de , siendo v la velocidad a la que se mueve el tren (para el observador externo).

Como se puede observar, esto supone que el tiempo no es constante, sino dependiente del observador, al contrario de lo que parecería intuitivo. Y a esta conclusión se llegó gracias a la luz.

Vía| Zamandayolculuk

Más información| Robert S. Shankland et al., Nuevo análisis de las observaciones del interferómetro de Dayton C. Miller, Reviews of Modern Physics

Imagen| Wikipedia; Zamandayolculuk

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