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\u00a0 \u00a0 \u00a0\u00bfPor qu\u00e9 la materia no puede moverse m\u00e1s deprisa que la velocidad de la luz?<\/p>\n
Para contestar esta pregunta hay que advertir al lector que la energ\u00eda suministrada a un cuerpo puede influir sobre \u00e9l de distintas maneras. Si un martillo golpea a un clavo en medio del aire, el clavo sale despedido y gana energ\u00eda cin\u00e9tica o, dicho de otra manera, energ\u00eda de movimiento. Si el martillo golpea sobre un clavo, cuya punta est\u00e1 apoyada en una madera dura e incapaz de moverse, el clavo seguir\u00e1 ganando energ\u00eda, pero esta vez en forma de calor por rozamiento al ser introducido a la fuerza dentro de la madera.<\/p>\n
Albert Einstein<\/a> demostr\u00f3 en su teor\u00eda de la relatividad<\/a> especial que la masa cab\u00eda contemplarla como una forma de energ\u00eda (E = mc2<\/sup>, la bomba at\u00f3mica lo confirm\u00f3). Al a\u00f1adir energ\u00eda a un cuerpo, esa energ\u00eda puede aparecer en la forma de masa o bien en otra serie de formas.<\/p>\n En condiciones ordinarias, la ganancia de energ\u00eda en forma de masa es tan increiblemente peque\u00f1a que ser\u00eda imposible medirla. Fue en el siglo XX (al observar part\u00edculas subat\u00f3micas que, en los grandes aceleradores de part\u00edculas, se mov\u00edan a velocidades de decenas de miles de kil\u00f3metros por segundo) cuando se empezaron a encontrar aumentos de masa que eran suficientemente grandes para poder detectarlos. Un cuerpo que se moviera a unos 260.000 Km por segundo respecto a nosotros mostrar\u00eda una masa dos veces mayor que cuando estaba en reposo (siempre respecto a nosotros).<\/p>\n <\/p>\n La energ\u00eda que se comunica a un cuerpo libre puede integrarse en \u00e9l de dos maneras distintas:<\/p>\n La divisi\u00f3n entre estas dos formas de ganancia de energ\u00eda, tal como la medimos nosotros, depende en primer lugar de la velocidad del cuerpo (medida, una vez m\u00e1s, por nosotros).<\/p>\n Si el cuerpo se mueve a velocidades normales, pr\u00e1cticamente toda la energ\u00eda se incorpora a \u00e9l en forma de velocidad: se mover\u00e1 m\u00e1s aprisa sin cambiar su masa.<\/p>\n \n \n A medida que aumenta la velocidad del cuerpo (suponiendo que se le suministra energ\u00eda de manera constante) es cada vez menor la energ\u00eda que se convierte en velocidad y m\u00e1s la que se transforma en masa. Observamos que, aunque el cuerpo siga movi\u00e9ndose cada vez m\u00e1s r\u00e1pido, el ritmo de aumento de velocidad decrece. Como contrapartida, notamos que gana m\u00e1s masa a un ritmo ligeramente mayor.<\/p>\n Al aumentar a\u00fan m\u00e1s la velocidad y acercarse a los 299.792’458 Km\/s, que es la velocidad de la luz en el vac\u00edo, casi toda la energ\u00eda a\u00f1adida entra en forma de masa. Es decir, la velocidad del cuerpo aumenta muy lentamente, pero la masa es la que sube a pasos agigantados. En el momento en que se alcanza la velocidad de la luz, toda la energ\u00eda a\u00f1adida se traduce en masa.<\/p>\n El cuerpo no puede sobrepasar la velocidad de la luz porque para conseguirlo hay que comunicarle energ\u00eda adicional, y a la velocidad de la luz toda esa energ\u00eda, por mucha que sea, se convertir\u00e1 en nueva masa, con lo cual la velocidad no aumentar\u00eda ni un \u00e1pice.<\/p>\n Todo esto no es pura teor\u00eda, sino que tal como ha sido comprobado, es la realidad de los hechos.<\/p>\n La velocidad de la luz es la velocidad l\u00edmite en el universo. Cualquier cosa que intente sobrepasarla adquirir\u00eda una masa infinita.<\/p>\n \n \n \n La velocidad de la luz, por tanto, es un l\u00edmite en nuestro universo; no se puede superar. Siendo esto as\u00ed, el hombre tiene planteado un gran reto, no ser\u00e1 posible el viaje a las estrellas si no buscamos la manera de esquivar este l\u00edmite de la naturaleza, ya que las distancias que nos separan de otros sistemas solares son tan enormes que, viajando a velocidades por debajo de la velocidad de la luz, ser\u00eda casi imposible alcanzar el destino deseado.<\/p>\n Los cient\u00edficos, f\u00edsicos experimentales, tanto en el CERN como en el FERMILAB, aceleradores de part\u00edculas donde se estudian y los componentes de la materia haciendo que haces de protones<\/a> o de muones<\/a>, por ejemplo, a velocidades cercanas a la de la luz choquen entre s\u00ed para que se desintegren y dejen al descubierto sus contenidos de part\u00edculas a\u00fan m\u00e1s elementales.\u00a0 Pues bien, a estas velocidades relativistas cercanas a c<\/em> (la velocidad de la luz), las part\u00edculas aumentan sus masas; sin embargo, nunca han logrado sobrepasar el l\u00edmite de c<\/em>, la velocidad m\u00e1xima permitida en nuestro universo.<\/p>\n Es preciso ampliar un poco m\u00e1s las explicaciones anteriores que no dejan sentadas todas las cuestiones que el asunto plantea, y quedan algunas dudas que incitan a formular nuevas preguntas, como por ejemplo: \u00bfpor qu\u00e9 se convierte la energ\u00eda en masa y no en velocidad?, o \u00bfpor qu\u00e9 se propaga la luz a 299.793 Km\/s y no a otra velocidad?<\/p>\n \n \n La \u00fanica respuesta que podemos dar hoy es que as\u00ed, es el universo que nos acoge y las leyes naturales que lo rigen, donde estamos sometidos a unas fuerzas y unas constantes universales de las que la velocidad de la luz en el vacio es una muestra.<\/p>\n A velocidades grandes cercanas a la de la luz (velocidades relativistas) no s\u00f3lo aumenta la masa del objeto que viaja, sino que disminuye tambi\u00e9n su longitud en la misma direcci\u00f3n del movimiento (contracci\u00f3n de Lorentz) y en dicho objeto y sus ocupantes – si es una nave – se retrasa al paso del tiempo, o dicho de otra manera, el tiempo all\u00ed transcurre m\u00e1s despacio.<\/p>\n A menudo se oye decir que las part\u00edculas no pueden moverse “m\u00e1s deprisa que la luz” y que la “velocidad de la luz” es el l\u00edmite \u00faltimo de velocidad.<\/p>\n Pero decir esto es decir las cosas a medias, porque la luz viaja a velocidades diferentes dependiendo del medio en el que se mueve. Donde m\u00e1s deprisa se mueve la luz es en el vac\u00edo: all\u00ed lo hace a 299.792’458 Km\/s. Este s\u00ed es el l\u00edmite \u00faltimo de velocidades que podemos encontrar en nuestro universo.<\/p>\n \n \n Tenemos el ejemplo del fot\u00f3n<\/a>, la part\u00edcula mediadora de la fuerza electromagn\u00e9tica<\/a>, un bos\u00f3n<\/a> sin masa que recorre el espacio a esa velocidad antes citada.<\/p>\n Einstein<\/a> en su teor\u00eda de la relatividad<\/a> especial de 1.905, nos dec\u00eda que en nuestro universo nada puede ir m\u00e1s r\u00e1pido que la luz. Tambi\u00e9n nos dej\u00f3 dicho que masa y energ\u00eda don dos aspectos de una misma cosa. Que la materia se puede convertir en energ\u00eda (ah\u00ed est\u00e1 la bomba at\u00f3mica como demostraci\u00f3n) pero, \u00bfes posible hacer lo contrario y convertir energ\u00eda en materia?<\/p>\n S\u00ed ser\u00eda posible convertir energ\u00eda en materia, pero hacerlo en grandes cantidades resulta poco pr\u00e1ctico. Veamos por qu\u00e9.<\/p>\n Seg\u00fan la teor\u00eda de Einstein<\/a>, tenemos que e = mc2<\/sup>, donde e<\/em> representa la energ\u00eda, medida en ergios, m<\/em> representa la masa, medida en gramos, y c<\/em> es la velocidad de la luz en cent\u00edmetros por segundo.<\/p>\n La luz se propaga en el vac\u00edo a una velocidad aproximada a los 30.000 millones (3\u00d71010<\/sup>) de cent\u00edmetros por segundo. La cantidad c2<\/sup><\/em> representa el producto c<\/em> \u00d7c<\/em>, es decir:<\/p>\n 3\u00d71010<\/sup> \u00d7 3\u00d71010<\/sup>, \u00f3 9\u00d71020<\/sup>.<\/p>\n Por tanto, c2<\/sup><\/em> es igual a 900.000.000.000.000.000.000.<\/p>\n As\u00ed pues, una masa de un gramo puede convertirse, en teor\u00eda, en 9\u00d71020<\/sup> ergios de energ\u00eda.<\/p>\n El ergio es una unida muy peque\u00f1a de energ\u00eda que equivale a: “Unidad de trabajo o energ\u00eda utilizado en el sistema c.g.s<\/a> y act\u00faa definida como trabajo realizado por una fuerza de 1 dina cuando act\u00faa a lo largo de una distancia de 1 cm: 1 ergio = 10-7<\/sup> julios”. La kilocalor\u00eda, de nombre quiz\u00e1 mucho m\u00e1s conocido, es igual a unos 42.000 millones de ergios. Un gramo de materia convertido en energ\u00eda dar\u00eda 2’2\u00d71010 <\/sup>(22 millones) de kilocalor\u00edas.\u00a0 Una persona puede sobrevivir c\u00f3modamente con 2.500 kilocalor\u00edas al d\u00eda, obtenidas de los alimentos ingeridos. Con la energ\u00eda que representa un solo gramo de materia tendr\u00edamos reservas para unos 24.110 a\u00f1os, que no es poco para la vida de un hombre.<\/p>\n O dig\u00e1moslo de otro modo: si fuese posible convertir en energ\u00eda el\u00e9ctrica la energ\u00eda representada por un solo gramo de materia, bastar\u00eda para tener luciendo continuamente una bombilla de 100 vatios durante unos 28.200 a\u00f1os.<\/p>\n \n \n O bien: la energ\u00eda que representa un solo gramo de materia equivale a la que se obtendr\u00eda de quemar unos 32 millones de litros de gasolina.<\/p>\n Nada tiene de extra\u00f1o, por tanto, que las bombas nucleares, donde se convierten en energ\u00edas cantidades apreciables de materia, desaten tanta destrucci\u00f3n.<\/p>\n La conversi\u00f3n opera en ambos sentidos. La materia se puede convertir en energ\u00eda y la energ\u00eda en materia. Esto \u00faltimo puede hacerse en cualquier momento en el laboratorio, donde continuamente convierten part\u00edculas energ\u00e9ticas (como fotones<\/a> de rayos gamma<\/a>) en 1 electr\u00f3n<\/a> y 1 positr\u00f3n sin ninguna dificultad. Con ello se invierte el proceso, convirti\u00e9ndose la energ\u00eda en materia.<\/p>\n Pero estamos hablando de una transformaci\u00f3n de \u00ednfimas cantidades de masa casi despreciable. \u00bfPero podremos utilizar el mismo principio para conseguir cantidades mayores de materia a partir de energ\u00eda?<\/p>\n \n \n Bueno, si un gramo de materia puede convertirse en una cantidad de energ\u00eda igual a la que produce la combusti\u00f3n de 32 millones de litros de gasolina, entonces har\u00e1 falta toda esa energ\u00eda para fabricar un solo gramo de materia, lo que nos lleva al convencimiento de que no ser\u00eda muy rentable invertir el proceso.<\/p>\n Recuerdo en este punto c\u00f3mo los viajeros espaciales de la Nave Enterprise, cuando tienen hambre, le piden a una dispensadora de alimentos lo que desean comer o beber, y la m\u00e1quina, a partir de la energ\u00eda, le facilita todo aquello que necesiten. La serie Star Trek, unas de las mejores que han sido realizadas, reflejan algunas licencias que como esta de la m\u00e1quina dispensadora, no explican de d\u00f3nde precede la fuente de energ\u00eda que utilizan y, que seg\u00fan lo que se ve, tendr\u00eda que ser inagotable.<\/p>\n \n \n Antes de que llegara Einstein<\/a>, los f\u00edsicos del siglo XIX cre\u00edan que la materia y la energ\u00eda eran dos cosas completamente diferentes. Materia es todo aquello que ocupaba un espacio y que pose\u00eda masa. Y al tener masa tambi\u00e9n ten\u00eda inercia y respond\u00eda al campo gravitatorio. La energ\u00eda en cambio, no ocupaba espacio ni ten\u00eda masa, pero pod\u00eda efectuar trabajo. Adem\u00e1s, se pensaba que la materia consist\u00eda en part\u00edculas (\u00e1tomos), mientras que la energ\u00eda, se compon\u00eda de ondas.<\/p>\n Por otra parte, esos mismos f\u00edsicos del XIX cre\u00edan que ni la materia ni la energ\u00eda, cada una por su parte, pod\u00eda ser creada ni destruida. La cantidad de materia del universo era constante, igual que la cantidad total de energ\u00eda.\u00a0 Hab\u00eda pues una ley de conservaci\u00f3n de la energ\u00eda y de conservaci\u00f3n de la materia.<\/p>\n Albert Einstein<\/a>, en 1.905, les demostr\u00f3 que la masa es una forma muy concentrada de energ\u00eda. La masa pod\u00eda convertirse en energ\u00eda y viceversa.\u00a0 Lo \u00fanico que hab\u00eda que tener en cuenta era la ley de conservaci\u00f3n de la energ\u00eda. En ella iba incluida la materia.<\/p>\n \n \n Hacia los a\u00f1os veinte se vio adem\u00e1s que no se pod\u00eda hablar de part\u00edculas y ondas como si fuesen dos cosas diferentes. Lo que se consideraban part\u00edculas actuaban en ciertos aspectos como si de ondas se tratara, y lo que normalmente se consideraban ondas actuaban en ciertos aspectos como part\u00edculas.<\/p>\n As\u00ed podemos hablar de ondas del electr\u00f3n<\/a>, por ejemplo; y tambi\u00e9n de part\u00edculas de luz, o fotones<\/a>. Pero existe una diferencia entre la una y el otro, mientras que la part\u00edcula que denominamos electr\u00f3n<\/a>, posee una “masa en reposo” mayor a cero, los fotones<\/a> por el contrario, no tienen masa alguna, por ese motivo, estas part\u00edculas se mueven siempre a una velocidad de 299.792’458 metros por segundo a trav\u00e9s del vac\u00edo, no debemos olvidar que un fot\u00f3n<\/a> es una part\u00edcula de luz.<\/p>\n La luz est\u00e1 compuesta por fotones<\/a> y precisamente ya se ha dicho que es la luz la que tiene el r\u00e9cord de velocidad del universo al correr a unos 300.000 Km\/s, exactamente 299.792’458 Km\/s.<\/p>\n Isaac Asimov<\/p>\n\n
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