La velocidad de la luz

Ilustración de la medición por Galileo de la velocidad de la luz

Una de las constantes físicas fundamentales de nuestro mundo

Por: Dr. Cs. Augusto González

El presente artículo quiero dedicarlo a un tema medular de la física: las denominadas constantes físicas fundamentales y, en particular, a la velocidad de la luz

Una constante física es, por definición, una magnitud que al ser medida reporta siempre el mismo valor.  Los físicos entendemos que algunas de ellas son más importantes dentro de la teoría y otras tienen un significado más relativo.

Un ejemplo de constante con un significado muy relativo es la velocidad del sonido en la atmósfera. Todos conocemos que si vemos caer un rayo podemos estimar la distancia dividiendo entre tres el número de segundos que tarda el sonido en llegar. Eso es debido a que la velocidad es aproximadamente 340 metros por segundo y cada 3 segundos el sonido recorre un kilómetro.

El caso opuesto, también de una velocidad pero que tiene un peso muy grande en la estructura conceptual de la física actual, es la velocidad con que se propaga la luz en el vacío y que llamamos simplemente “la velocidad de la luz”.

Ante todo, notemos que su magnitud es enorme: la luz viaja a 300 mil kilómetros por segundo. Esto significa que en un segundo podría darle la vuelta ocho veces a la tierra a la altura del Ecuador.

Es curioso que desde hace mucho tiempo se realizaron intentos de medir la velocidad de la luz. En el Renacimiento, Galileo lo intentó con candelabros y los relojes de aquella época, sin éxito desde luego. Sólo a principios del siglo XX se comenzó a medir realmente esta magnitud y hoy se hace con una precisión sorprendente.

Pero no sólo podemos medirla con precisión, sino que los experimentos arrojan que el valor medido no depende del movimiento del observador y que no existe nada que se mueva más rápido que la luz. Es decir, tenemos aquí un límite superior para que cualquier partícula o incluso cualquier interacción se propague. Por eso es una velocidad tan especial.

Existe un segundo aspecto de por qué esta magnitud es especial: ella define cuándo un fenómeno es relativista. En efecto, cuando las velocidades de los objetos estudiados se acercan a la de la luz entramos al reino de la Relatividad. En el mismo la relación entre el espacio y el tiempo no es la que apreciamos en la vida cotidiana.

Para degustar el sabor de los fenómenos relativistas imaginemos por un momento que la velocidad de la luz fuera de solo 30 kilómetros por hora. Nos montamos en una bicicleta y comenzamos a acelerar. Como es un límite superior, no podemos pasar de los 30 kilómetros por hora. Quiere decir que, a medida que aceleramos, la bicicleta se nos hace más y más pesada y es mayor la dificultad para aumentar la velocidad. Este es el denominado aumento de la masa inercial con la velocidad. Otros fenómenos como la contracción de longitudes o la dilatación del tiempo también están presentes, pero necesitaríamos más tiempo para explicarlos.

Entre los físicos existe el consenso de que hay dos constantes más que también definen las fronteras de sus respectivos reinos: el de la mecánica cuántica y el de la gravitación. Tal vez en un futuro abordemos alguna de ellas.

Quiero referirme a una cuestión sumamente interesante sobre las constantes físicas fundamentales, que no se reducen a estas tres mencionadas sino que existen muchas más. Tomemos, por ejemplo, la carga eléctrica del electrón. Esta constante toma un valor específico y podemos hacernos la pregunta siguiente: ¿por qué toma este valor y no otro?

Desde la mitad del siglo pasado, algunos físicos intentaron responder a esta pregunta de una forma muy singular. Sencillamente variaron su valor y observaron las consecuencias derivadas de la teoría. Si hacemos este ejercicio veremos que cambios, relativamente pequeños, darían lugar a un mundo muy diferente al que conocemos. En otras palabras, cambiamos la carga del electrón y los átomos se hacen inestables, por lo que no existirían moléculas ni vida. 

Se habla, por tanto, de un ajuste fino  de las constantes físicas. Los valores observados para las mismas son precisamente los que conducen al mundo que conocemos y la razón por la cual existe vida en el Universo. En la Física este postulado se conoce como Principio Antrópico.

En resumen estimado lector, hemos hecho un paréntesis para razonar sobre las constantes físicas fundamentales y, en especial, la velocidad de la luz. Una magnitud que define un tope superior para cualquier velocidad en nuestro mundo y la frontera del maravilloso reino de la Relatividad.

 

 

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