Viajes interestelares y la fórmula de Einstein: ¿qué nos pasaría si viajáramos a la velocidad de la luz?
Siempre oímos hablar de que la velocidad de la luz es la velocidad máxima alcanzable, que salvo la luz nada se puede mover a esa velocidad en el universo. Pero, ¿realmente sabemos cuál es el motivo de esto? ¿Tiene algún sentido?
Seguramente os estéis preguntando si sería posible coger una partícula y acelerarla hasta conseguir ponerla a una velocidad cercana a la velocidad de la luz, y entonces empujarla un poquito más, lo suficiente como para poder igualarla o incluso superarla. Al fin y al cabo sería solo un poco más, ¿no?
Primero, ¿qué es la velocidad de la luz?
Empecemos por aclarar lo siguiente: la velocidad de la luz es el espacio que recorren los fotones en el vacío en un tiempo determinado, y este valor es nada menos que de 300.000 kilómetros por hora. Es decir, que en lo que tardamos en decir “fotón”, ese fotón ya ha recorrido 300.000 kilómetros.
Para hacernos una idea mejor, la distancia entre la Tierra y la Luna es de unos 384.400 kilómetros, de modo que un fotón puede llegar de la Tierra a la Luna en poco más de un segundo. La luz que nos llega desde el Sol, que está a 149,6 millones de kilómetros, nos tarda en llegar alrededor de unos 8 minutos.
Una vez aclarado todo esto podemos pasar a hablar un poco sobre la teoría relatividad de Einstein. En este punto todos deberíamos conocer la siguiente ecuación: E = mc². Se trata de la fórmula más conocida de la física, aunque no todo el mundo sabe cómo interpretarla. En pocas palabras es la fórmula de Einstein, la E representa la energía de un objeto, la m es su masa, y c² corresponde al valor de la velocidad de la luz (al cuadrado).
Lo que viene a decirnos esta fórmula es que la velocidad de la luz al cuadrado multiplicada por la masa produce una cantidad determinada de energía, o lo que es lo mismo, a mayor masa mayor energía. Es decir, son directamente proporcionales. Pero en realidad esta fórmula es una abreviación de la fórmula de la relatividad, la cual sería la siguiente:
En esta fórmula vemos dos diferencias: por un lado tenemos m que es la masa en reposo y por otro lado está 𝛾 (gamma) que viene a ser un factor numérico que depende de la velocidad. Para entenderlo mejor esta es la expresión de gamma:
En este denominador aparecen la velocidad y la velocidad de la luz. Esto quiere decir que cuanto mayor sea la velocidad a la que se mueve un objeto o partícula, mayor será también el valor de gamma. Si volvemos a la fórmula anterior obtendremos nuestra respuesta. Cuanto mayor sea la velocidad mayor será también la energía, y al aumentar el valor de gamma se incrementaría la masa, como consecuencia la energía también aumenta. Es decir, que será necesaria cada vez más energía para mover esa partícula a mayor velocidad.
Entonces, ¿se puede viajar a la velocidad de la luz?
Teóricamente, no. Dado que la energía y la masa son directamente proporcionales, al incrementar la velocidad no solo se está aumentando la energía, sino que la masa del objeto también aumenta. Esto quiere decir que cuanto más rápido se mueve un objeto más energía obtiene, por lo tanto es como si este objeto pesara cada vez más de su peso original en reposo. Literalmente, una canica a grandes velocidades podría llegar a alcanzar la misma masa que la de un cohete espacial en reposo.
Volviendo a la pregunta inicial y con estos conocimientos sobre la mesa, recordémonos del fotón acelerado. Si quisiéramos acelerar algo, por ejemplo un muon, y lo metemos en un acelerador de partículas para aplicarle una velocidad cercana a la de la luz, necesitaremos una cantidad enorme de energía. Solo el CERN emplea una cantidad de energía enorme para el Gran Colisionador de Hadrones, logrando acelerar partículas hasta un 99,9999991% de la velocidad de la luz.
Respondiendo así a la pregunta del artículo, cada vez que quisiéramos acelerar un poco más esa partícula se necesitaría cada vez más cantidad de energía, y como consecuencia cada vez aumentaría su masa. Al final, para conseguir que esa partícula se moviera a la velocidad de la luz se necesitaría una cantidad infinita de energía y la partícula tendría una cantidad infinita de masa, lo cual esto es imposible.
Este artículo ha sido publicado por un colaborador invitado.
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