¿Puede algo moverse más rápido que la velocidad de la luz?

Un hecho comúnmente conocido en física es que no puedes moverte más rápido que la velocidad de la luz. Mientras eso es básicamente Es cierto, también es una simplificación excesiva. Según la teoría de la relatividad, en realidad hay tres formas en que los objetos pueden moverse:

• A la velocidad de la luz
• Más lento que la velocidad de la luz.
• Más rápido que la velocidad de la luz

Moviéndose a la velocidad de la luz

Una de las ideas clave que Albert Einstein utilizó para desarrollar su teoría de la relatividad fue que la luz en el vacío siempre se mueve a la misma velocidad. Las partículas de luz, o fotones, se mueven a la velocidad de la luz. Esta es la única velocidad a la que los fotones pueden moverse. Nunca pueden acelerar o disminuir la velocidad. (Nota: Los fotones cambian de velocidad cuando pasan a través de diferentes materiales. Así es como se produce la refracción, pero es la velocidad absoluta del fotón en el vacío la que no puede cambiar). De hecho, todos los bosones se mueven a la velocidad de la luz, hasta donde sabemos..

Más lento que la velocidad de la luz

El siguiente conjunto principal de partículas (hasta donde sabemos, todos los que no son bosones) se mueven más lentamente que la velocidad de la luz. La relatividad nos dice que es físicamente imposible acelerar estas partículas lo suficientemente rápido como para alcanzar la velocidad de la luz. ¿Por qué es esto? En realidad equivale a algunos conceptos matemáticos básicos..

Como estos objetos contienen masa, la relatividad nos dice que la ecuación de la energía cinética del objeto, basada en su velocidad, está determinada por la ecuación:

mi_k = metro_{0 0}(γ - 1)C²

mi_k = metro_{0 0}C² / raíz cuadrada de (1 - v²/ /C²) - metro_{0 0}C²

Están sucediendo muchas cosas en la ecuación anterior, así que vamos a desempaquetar esas variables:

• γ es el factor de Lorentz, que es un factor de escala que aparece repetidamente en la relatividad. Indica el cambio en diferentes cantidades, como masa, longitud y tiempo, cuando los objetos se mueven. Ya que γ = 1 / / raíz cuadrada de (1 - v²/ /C²), esto es lo que provoca el aspecto diferente de las dos ecuaciones mostradas.
• metro_{0 0} es la masa en reposo del objeto, obtenida cuando tiene una velocidad de 0 en un marco de referencia dado.
• C es la velocidad de la luz en el espacio libre.
• v es la velocidad a la que se mueve el objeto. Los efectos relativistas solo son notablemente significativos para valores muy altos de v, Es por eso que estos efectos podrían ser ignorados por mucho tiempo antes de que apareciera Einstein.

Observe el denominador que contiene la variable v (para velocidad). A medida que la velocidad se acerca más y más a la velocidad de la luz (C), ese v²/ /C² el término se acercará cada vez más a 1 ... lo que significa que el valor del denominador ("la raíz cuadrada de 1 - v²/ /C²") se acercará más y más a 0.

A medida que el denominador se hace más pequeño, la energía misma se hace más y más grande, acercándose al infinito. Por lo tanto, cuando intentas acelerar una partícula casi a la velocidad de la luz, se necesita cada vez más energía para hacerlo. En realidad, acelerar a la velocidad de la luz misma requeriría una cantidad infinita de energía, lo cual es imposible.

Según este razonamiento, ninguna partícula que se mueva más lentamente que la velocidad de la luz puede alcanzar la velocidad de la luz (o, por extensión, ir más rápido que la velocidad de la luz).

Más rápido que la velocidad de la luz

Entonces, ¿qué pasa si tuviéramos una partícula que se mueve más rápido que la velocidad de la luz? ¿Es eso posible??

Estrictamente hablando, es posible. Tales partículas, llamadas taquiones, han aparecido en algunos modelos teóricos, pero casi siempre terminan siendo eliminadas porque representan una inestabilidad fundamental en el modelo. Hasta la fecha, no tenemos evidencia experimental que indique que existan taquiones.

Si existiera un taquión, siempre se movería más rápido que la velocidad de la luz. Usando el mismo razonamiento que en el caso de partículas más lentas que la luz, puede demostrar que se necesitaría una cantidad infinita de energía para reducir la velocidad de un taquión a la velocidad de la luz..