¿Qué pasaría si la velocidad de la luz fuera mucho menor?

Si la luz viajara muy lentamente, sucederían cosas extrañas.

¿Qué pasaría si la luz viajara mucho más lentamente? (Crédito de la imagen: Yuichiro Chino vía Getty Images)

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 aproximadamente 186,000 millas por segundo (300,000 kilómetros por segundo). Si fuera órdenes de magnitud más lento, los humanos se darían cuenta 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 de cambiar los colores y el brillo, e incluso alteraciones en las longitudes percibidas de los objetos, que resultarían de una velocidad de la luz mucho más lenta.

Las lentas velocidades de los humanos

Incluso a nuestras velocidades más rápidas, los humanos son lentos en comparación con la luz.

"Lo más rápido que cualquier humano ha viajado es aproximadamente 0.0037% la velocidad de la luz, y necesitas estar en algún tipo de vehículo espacial para alcanzar esas velocidades", dijo Philip Tan, científico investigador del MIT Game Lab.

Pero al hacer experimentos mentales, los físicos han determinado que sucederían cosas inusuales si los humanos pudieran viajar a una velocidad cercana a la 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 más cortos a medida que pasamos zumbando junto a ellos y el efecto Doppler se volvería visible para la luz, entre otros cambios.

Esos mismos cambios ocurrirían si, en lugar de que los humanos se aceleren, la luz se ralentizó. En ambos casos, nos moveríamos a una velocidad cercana a la de la luz.

Una velocidad de luz más lenta

Mientras Kortemeyer trabajaba como profesor visitante en el MIT, él, Tan y sus colegas en el 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 note en la vida cotidiana. En el juego, lanzado en 2012 y llamado"A Slower Speed of Light",el jugador controla a un personaje que colecciona orbes parecidos a pelotas de playa. Cada vez que el personaje recoge uno de los 100 orbes, la velocidad de la luz disminuye.

En realidad, la velocidad de la luz no disminuiría de la manera en que 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.

En el juego de computadora "A Slower Speed of Light", los jugadores se acercan a la velocidad de la luz a medida que recogen más orbes. (Crédito de la imagen: MIT Game Lab © 2021 Massachusetts Institute of Technology)

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, recuerde que la luz actúa como una partícula y una 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.

Similar a la forma en que, de acuerdo con el efecto Doppler, acercarse a una fuente de sonido hace que su frecuencia, o tono, parezca aumentar a medida que las crestas de onda llegan a su oído cada vez más rápido, moviéndose hacia una fuente de luz hace que su longitud de onda parezca más corta, desplazando el 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, "la cosa que viene hacia ti se ve más azul, o la cosa que se aleja de ti se ve más roja", dijo Kortemeyer.

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 mueve a una velocidad cercana a la de la luz envejecería más lentamente. Este efecto se llama dilatación del tiempo.

En el juego, "técnicamente, estás experimentando dilatación del tiempo; pero sin tener algo con lo que compararlo, realmente no significa nada", dijo Tan. La dilatación del tiempo puede no ser notable 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 estacionario, 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 mueve cerca de la velocidad de la luz.

Otro efecto de la relatividad especial es que las longitudes de los objetos que se mueven cerca de la velocidad de la luz, o los objetos estacionarios a medida que pasas junto a ellos a una velocidad cercana a la de la luz, se acortan. Esto se llama contracción de longitud. Pero el efecto es complicado, dijo Kortemeyer. Los objetos que se acercan a la velocidad de la luz podrían experimentar una contracción de 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 viene hacia ti. La luz de la parte delantera de la bicicleta tiene una distancia más corta para viajar a sus ojos que la luz de la parte posterior de la bicicleta. Como resultado, ves la parte delantera de la bicicleta como estaba más recientemente y la parte trasera de la bicicleta como estaba más lejos 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 pones más húmedo delante que detrás. A medida que caminas hacia la lluvia, te encuentras con más gotas de lluvia de las que te quedarías quieto, pero la parte delantera de ti protege la parte posterior de ti de esas gotas de lluvia adicionales. Algo similar sucedería si te estuvieras moviendo cerca de la velocidad de la luz, dijo Kortemeyer.

Esto se debe a que 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 caminando hacia sus fotones. Esto se denomina efecto reflector.

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 ilustrado, llamado "Mr. Tompkins in Wonderland", en el que el personaje principal monta una bicicleta a través de una ciudad con una velocidad de luz lenta y experimenta efectos relativistas. A Einstein "realmente le gustó ese librito", dijo Kortemeyer.

¿Qué podría pensar el gran físico de "Una velocidad más lenta de la luz"? "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 habría jugado al videojuego hasta que se enfermó irremediablemente, la mayoría de los físicos siguen siendo juguetones".

Comentarios

Entradas populares