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11 julio 2011 1 11 /07 /julio /2011 16:13



Es bien sabido que el sonoro fracaso del célebre experimento de Michelson y Morley, llevado a cabo en 1887, constituyó uno de los hechos que condujeron a Albert Einstein a prescindir del hipotético éter, un medio material extraordinariamente poco denso que ocupaba todo el espacio y en cuyo seno tenía lugar el movimiento de todas las entidades físicas (incluida la luz). La mecánica clásica (también denominada newtoniana, por estar regida por las leyes de Newton), que había explicado el movimiento de los cuerpos durante más de 200 años, sufrió una convulsión total con los postulados de la teoría especial de la relatividad, publicada en 1905, y, posteriormente, con las leyes de la relatividad general. Las nociones de espacio y tiempo absolutos e independientes del estado de movimiento del observador de la mecánica newtoniana se vinieron abajo completamente.
Ahora la velocidad de la luz en el vacío era una constante universal y su valor finito (tomaremos como número redondo la cifra de 300.000 km/s) no dependía en absoluto del estado de movimiento del observador. Esto significa que si yo me alejo de la costa a bordo de un barco, digamos a 150.000 km/s, y mido la velocidad de un rayo de luz procedente del faro y que lleva mi misma dirección, no obtendré 150.000 km/s, como parecería lógico según las leyes clásicas, sino que el resultado de mi medida será de 300.000 km/s; análogamente sucedería en el caso de que mi barco se desplazase hacia la costa, pues en este caso mi medida tampoco sería igual a 450.000 km/s, sino 300.000 km/s nuevamente. Obviamente, todos tenemos la experiencia de que cuando se consideran velocidades cotidianas, como las de las personas o los coches, por ejemplo, lo anterior no sucede, pues dichas velocidades suelen ser despreciables en comparación con la de la luz.

En la actualidad, cuando ya han pasado más de 100 años desde que Einstein enunciase las leyes de la relatividad, aún seguimos pensando que la mayoría de sus predicciones resultan, cuando menos, extrañas y, en muchas ocasiones, alejadas del sentido común. Así, podemos citar fenómenos ya tan conocidos como la contracción de la longitud de los cuerpos en la dirección de su movimiento, la distinta marcha de los relojes cuando se mueven a grandes velocidades o en presencia de campos gravitatorios muy intensos, el incremento de la masa con la velocidad, etc.
Pero en lo que no pensamos habitualmente es que las leyes clásicas o newtonianas pueden resultar igualmente extrañas en el hipotético caso de que el observador se encontrase inmerso o sujeto a un sistema de referencia animado de una enorme velocidad. ¿Qué sucedería si de repente admitiésemos que el éter existe y que la velocidad de la luz depende de la dirección y del estado de movimiento del observador, tal y como se pensaba que así era antes del experimento de Michelson y Morley? Plantearemos, a continuación, algunas cuestiones curiosas.

Juguemos, por ejemplo, al béisbol en un hipotético planeta que denominaremos Raticulí y que se desplaza por el éter con una velocidad muy cercana a la de la luz en el vacío, en un universo regido por las leyes clásicas de Newton. Nuestro planeta viaja por el éter a 1 km/h justo por debajo de c (en adelante, el valor de la velocidad de la luz en el vacío). Llamaremos N (norte) a la dirección en la que se mueve Raticulí con respecto al éter. Por tanto, mediríamos una velocidad de la luz en la dirección N de 1 km/h pero casi de 2c en la dirección opuesta, sur (S). Os recuerdo que ahora rigen las leyes de composición de velocidades clásicas, las mismas que aplicáis a los coches, por ejemplo, o cuando decidís caminar por una escalera mecánica en la estación del metro y la velocidad de vuestro paso se suma a la de la propia cinta.
Imaginemos ahora el campo de béisbol en forma de círculo con 100 metros de radio. ¿Qué veríamos? Pues algo tan curioso como lo siguiente: si nos encontrásemos en el extremo N de las gradas, primero escucharíamos el ruido del bate al golpear la bola y un tiempo después (unos seis minutos, que es el tiempo que tarda la luz en recorrer los 100 metros del radio de la pista, a una velocidad de 1 km/h) veríamos el bate entrar en contacto con la misma. Esto se debe a que la luz se mueve a tan sólo 1 km/h y el sonido, en cambio, a unos 1.200 km/h. Además, durante esos seis minutos estaríamos condenados a oír toda la serie de bateos previos que han tenido lugar y, lo que es peor, no seríamos capaces de asignar cada uno con su bateador correspondiente, ya que la luz aún no habría tenido tiempo de llegar a nuestros ojos.
Más aún, la bola volaría por el aire y permanecería completamente invisible hasta que nos impactase en la cabeza o en algún otro sitio más doloroso, pongamos por caso. A partir de ahí contemplaríamos una imagen de la bola tal como si hubiésemos reproducido una película en sentido inverso: primero la veríamos cerca de nosotros, a punto de golpearnos, después, alejándose hacia atrás y, por último, partiendo del bate. Por otro lado, el público sentado en el extremo S de las gradas contemplaría el juego de una forma mucho más “normal”, pues entonces la luz les alcanzaría a una velocidad de casi 2c, mientras el sonido sigue haciéndolo a su velocidad habitual.

¿Qué pasaría si mirásemos hacia el S a través de un telescopio mientras enfocamos un objeto situado a 25 km? Veríamos, obviamente, lo que pasó el día anterior. Si estuviéramos manteniendo una conversación con alguien y éste nos llevara la contraria sobre algún argumento expuesto por nosotros podríamos tomar la decisión de caminar hacia el N a 5 km/h (cinco veces más rápido que la luz) hasta alcanzar la luz procedente de nuestra propia conversación, dar entonces media vuelta, enfocar el telescopio en nuestros propios labios, grabar el diálogo y mostrárselo a nuestro colega, para que pudiera comerse sus propias palabras.
Viajando, por contra, en la dirección S la luz se propagaría a casi 2c, un poco demasiado rápido para ver el pasado. Si el conflicto con nuestro necio interlocutor acabase en las manos (¡Ay madre! Dios no lo quiera), no tendríamos más que situarnos al sur de nuestro amigo porque de esta manera le veríamos “normalmente” y, en cambio, él vería nuestros puños después de que éstos ya le hubiesen golpeado.
Otro curioso fenómenos que tendría lugar es el siguiente. Imagina que ahora, al mismo tiempo que caminas hacia el N a 5 km/h, girases sobre tus pasos y mirases hacia atrás mientras continúas caminando. Justo en ese mismo instante el mundo se desvanecería ante ti. Todo el hemisferio sur, antes a tu espalda, sería un inmenso agujero negro óptico (¡Miedo, miedo, miedo!). Podrías oler (Mmmm), gustar (¡Slurp!) y sentir (Ahhh, ¡que gustirrinín!) el mundo normalmente pero, en cambio, el hemisferio sur desaparecería por completo de tu vista (Bye, bye, love; bye, bye, happiness). Ningún rayo de luz que partiese de objeto alguno sería capaz de alcanzarte. La única posibilidad sería detenerse y esperar el tiempo necesario hasta que la luz llegase a tus ojos finalmente y comenzases a ver de nuevo los sucesos ocurrir, eso sí, de forma inversa a la habitual, tal como os expliqué más arriba.
Consideremos ahora el caso en que nuestro planeta se desplazase por el éter más rápido que la luz.
¿Qué sucedería, por ejemplo, si la velocidad de Raticulí fuese 1,5c? Ahora, si mirásemos al S, incluso estando quietos, veríamos negro todo el hemisferio. Mirando al N el panorama sería el habitual.
La única forma de poder observar un objeto del hemisferio sur consistiría en caminar en esta dirección, sobrepasarlo, dar la vuelta y mirar hacia el norte para verlo (esto es, únicamente su mitad sur). La mitad norte no sería posible de ninguna manera y permanecería siempre invisible.
Finalmente, con la temperatura pasaría algo muy llamativo. La radiación IR (infrarroja, es decir, el calor) no nos alcanzaría desde el sur, mientras que nuestro propio cuerpo sí emitiría radiación térmica en esa misma dirección, perdiendo continuamente energía calorífica. Así, la mitad sur de nuestro cuerpo estaría frío, mientras que la mitad norte se calentaría más o menos de forma normal.
Deberíamos, pues, tener que darnos la vuelta constantemente de forma similar a como hacemos con un pollo en la barra de asar. Es más, todo lo anterior sería inevitable incluso aunque decidiésemos sellar por completo el planeta, encerrándolo en una cubierta perfectamente reflectora, sin la posibilidad de que entrase radiación procedente del exterior ni hubiese fugas o fuentes de energía generadas desde el interior (Cerrado por radiaciones. Volvemos en septiembre).

Todo lo expuesto en los párrafos anteriores y muchos más ejemplos que se nos pudiesen ocurrir (os propongo que penséis en los desconcertantes fenómenos que tendrían lugar al observar un objeto en rotación alrededor de un eje vertical) justifican una visión del mundo clásico newtoniano, al menos tan extraña o más que la relativista. Antes de que los físicos pre-einsteinianos se preguntasen por la cuestión de cómo se comportaría el mundo en un sistema de referencia a gran velocidad (como nuestro querido Raticulí), un individuo llamado Albert Einstein se encargaría de proporcionarles una elegante solución…
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Green, David. The Strange World of Classical Physics. The Physics Teacher 48, Feb. 2010, 101-105.
http://amazings.es/2011/07/11/si-te-...ueba-sin-ella/

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Published by chaba
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