La luz es la cosa que se mueve más rápido en el universo. Entonces, ¿qué pasaría si la velocidad de la luz fuera mucho, mucho más lenta?
En el vacío, la velocidad de la luz es de unos 300.000 kilómetros por segundo. Si fuera en órdenes de magnitud más lenta, los humanos lo notarían de inmediato.
Cualquier jugador puede experimentar este escenario hipotético en un juego de computadora que Gerd Kortemeyer, director de desarrollo educativo y tecnología en ETH Zurich, una universidad de ciencia, tecnología, ingeniería y matemáticas en Suiza, y sus colegas crearon. En el juego, puedes ver los extraños efectos del cambio de colores y brillo, e incluso alteraciones en la longitud percibida de los objetos, que resultarían de una velocidad de la luz mucho más lenta.
Velocidades lentas de los humanos
Incluso a nuestras velocidades más rápidas, los humanos somos lentos en comparación con la luz.
“Lo más rápido que ha viajado un ser humano es aproximadamente el 0,0037% de la velocidad de la luz, y es necesario estar en algún tipo de vehículo espacial para alcanzar esas velocidades”, dijo Philip Tan, científico investigador del MIT Game Lab, a Live Science.
Pero al hacer experimentos mentales, los físicos han determinado que sucederían cosas inusuales si los humanos pudieran viajar a la velocidad de la luz, dijo Kortemeyer, quien también es profesor asociado de física en la Universidad Estatal de Michigan. De acuerdo con la teoría de la relatividad especial de Albert Einstein, que explica cómo la velocidad afecta la masa, el tiempo y el espacio, el tiempo se ralentizaría, mediríamos los objetos como si fueran más cortos a medida que los pasáramos y el efecto Doppler se haría visible para la luz, entre otros cambios. Esos mismos cambios ocurrirían si, en lugar de que los humanos aceleraran, la luz se desacelerara. En ambos casos, nos moveríamos casi a la velocidad de la luz.
Una velocidad de la luz más lenta
Mientras Kortemeyer trabajaba como profesor invitado en el MIT, él, Tan y sus colegas del MIT Game Lab crearon un juego de computadora para ilustrar cómo sería el mundo si la velocidad de la luz fuera lo suficientemente lenta como para que la relatividad especial se notara en la vida cotidiana. En el juego, lanzado en 2012 y llamado A slower speed of light, el jugador controla un personaje que recolecta orbes con forma de pelota de playa. Cada vez que el personaje recolecta uno de los 100 orbes, la velocidad de la luz disminuye.
En realidad, la velocidad de la luz no se ralentizaría como lo hace en el juego. La velocidad de la luz en el vacío nunca cambia y es constante para cada observador. Sin embargo, la velocidad de la luz cambia dependiendo de los materiales por los que pasa, pero eso no cambia los efectos de la relatividad especial o cómo los percibimos, dijo Kortemeyer. Sin embargo, si pudiéramos presenciar la relatividad especial, notaríamos cambios en los colores, el tiempo, la distancia y el brillo, y el equipo incorporó esos efectos al juego.
Cambios de color
Cuando la velocidad del movimiento humano se acerca a la velocidad de la luz, algo llamado efecto Doppler relativista se vuelve perceptible. Para entender esto, recuerda que la luz actúa como partícula y como onda. Como onda, se caracteriza por su longitud de onda, o la distancia de cresta a cresta, que determina su color, y su frecuencia, o cuántas crestas pasan en un tiempo determinado.
De manera similar a la forma en que, según el efecto Doppler, acercarse a una fuente de sonido hace que su frecuencia, o tono, parezca aumentar a medida que las crestas de las ondas llegan a su oído cada vez más rápido, moverse hacia una fuente de luz hace que su longitud de onda parezca más corta, cambiando la color aparente de la luz hacia el extremo azul y violeta del espectro de color, dijo Kortemeyer. Alejarse de un objeto, por otro lado, cambia su color aparente hacia el extremo rojo del espectro. En resumen, “lo que viene hacia ti se ve más azul o lo que se aleja se ve más rojo”, dijo Kortemeyer.
Cambios en el tiempo y la distancia.
Quizás uno de los efectos más famosos de la relatividad especial es que para un humano que se mueve cerca de la velocidad de la luz, el tiempo se ralentiza. En este escenario, una persona que se mueva casi a la velocidad de la luz envejecería más lentamente. Este efecto se llama dilatación del tiempo.
En el juego, “técnicamente, estás experimentando una dilatación del tiempo; pero sin tener algo con lo que compararlo, en realidad no significa nada”, dijo Tan. Es posible que la dilatación del tiempo no se note durante el juego, pero al final, los jugadores ven una pantalla que les informa que ha pasado menos tiempo para ellos que para un reloj parado, dijo Tan. La dilatación del tiempo, al igual que los otros efectos de la relatividad especial, ocurre durante el juego porque el personaje del juego se acerca a la velocidad de la luz.
Otro efecto de la relatividad especial es que la longitud de los objetos que se mueven cerca de la velocidad de la luz, o de los objetos estacionarios a medida que los pasa a una velocidad cercana a la de la luz, se acorta. A esto se le llama contracción de la longitud. Pero el efecto es complicado, dijo Kortemeyer. Los objetos que se acercan a la velocidad de la luz podrían experimentar una contracción de la longitud y podrían ser más cortos, según las mediciones de un observador estacionario, pero en realidad parecerían más largos a los ojos de esa persona debido a otro efecto de la relatividad especial llamado efecto de tiempo de ejecución, dijo Kortemeyer.
Por ejemplo, digamos que una bicicleta se acerca a ti. La luz de la parte delantera de la bicicleta tiene una distancia más corta para viajar hasta los ojos que la luz de la parte trasera de la bicicleta. Como resultado, ves la parte delantera de la bicicleta como era más recientemente y la parte trasera de la bicicleta como estaba más en el pasado, cuando la bicicleta estaba más lejos. “Eso en general hace que la bicicleta parezca más larga”, dijo Kortemeyer. A veces, este mismo efecto puede hacer que los objetos parezcan deformados.
En otras palabras, si la velocidad de la luz fuera mucho más lenta, los objetos que se mueven cerca de esa velocidad podrían parecer más largos y / o deformados para los observadores estacionarios.
Cambios en el brillo
Cuando caminas bajo la lluvia, es posible que notes que te mojas más adelante que atrás. Mientras caminas bajo la lluvia, te encuentras con más gotas de lluvia de las que estarías parado, pero tu frente protege tu espalda de esas gotas de lluvia adicionales. Algo similar sucedería si se estuviera moviendo a una velocidad cercana a la de la luz, dijo Kortemeyer.
Eso es porque la luz a veces se comporta como una colección de partículas, llamadas fotones, que son como pequeñas gotas de luz. A medida que te mueves hacia un objeto en el juego de computadora, parece más brillante que cuando estás parado, porque estás entrando en sus fotones. A esto se le llama efecto de reflector.
El Sr. Tompkins en el País de las Maravillas
Kortemeyer y Tan no fueron los primeros en imaginar un mundo con una velocidad de luz más lenta. En 1939, el físico George Gamow publicó un libro de imágenes, llamado El Sr. Tompkins en el País de las Maravillas, en el que el personaje principal anda en bicicleta por una ciudad con una velocidad de la luz más lenta y experimenta efectos relativistas. A Einstein “realmente le gustó ese librito”, dijo Kortemeyer.
¿Qué pensaría el gran físico de A slower speed of light? La curiosidad podría haberlo hecho jugar en primer lugar, ya que si hay que creer a los historiadores, ya a la edad de 16 años preguntó qué verías si estuvieras montando un rayo de luz, lo cual, por supuesto, no puedes”, pero en el juego, puedes alcanzar casi la velocidad de la luz”, dijo Kortemeyer. “Pero luego creo que simplemente habría jugado el videojuego hasta que se mareó irremediablemente, la mayoría de los físicos siguen jugando”.
Fuente: Live Science.
