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Misterios de la Naturaleza

Autor por Emilio Silvera    ~    Archivo Clasificado en La Luz esconde muchos secretos    ~    Comentarios Comments (6)

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¿Por qué la materia no puede moverse más deprisa que la velocidad de la luz? Porque cuando se acerca a las velocidades relativistas, es decir, la velocidad de la luz en el vacío, c, la energía inercial se convierte en masa y, al llegar a c (299.792,458 m/s), sería infinita.

                                 Fotones que salen disparados a la velocidad de c. ¿Qué podría seguirlos?

Para contestar esta pregunta hay que advertir al lector que la energía suministrada a un cuerpo puede influir sobre él de distintas maneras. Si un martillo golpea a un clavo en medio del aire, el clavo sale despedido y gana energía cinética o, dicho de otra manera, energía de movimiento. Si el martillo golpea sobre un clavo, cuya punta está apoyada en una madera dura e incapaz de moverse, el clavo seguirá ganando energía, pero esta vez en forma de calor por rozamiento al ser introducido a la fuerza dentro de la madera.

Albert Einstein demostró en su teoría de la relatividad especial que la masa cabía contemplarla como una forma de energía (E = mc2.) Al añadir energía a un cuerpo, esa energía puede aparecer en la forma de masa o bien en otra serie de formas.

En condiciones ordinarias, la ganancia de energía en forma de masa es tan increiblemente pequeña que sería imposible medirla. Fue en el siglo XX (al observar partículas subatómicas que, en los grandes aceleradores de partículas, se movían a velocidades de decenas de miles de kilómetros 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 mostraría una masa dos veces mayor que cuando estaba en reposo (siempre respecto a nosotros).

                No un pulsar tampoco puede ser más rápido que la luz

La energía que se comunica a un cuerpo libre puede integrarse en él de dos maneras distintas:

  1. En forma de velocidad, con lo cual aumenta la rapidez del movimiento.
  2. En forma de masa, con lo cual se hace “más pesado”.

La división entre estas dos formas de ganancia de energía, tal como la medimos nosotros, depende en primer lugar de la velocidad del cuerpo (medida, una vez más, por nosotros).

Si el cuerpo se mueve a velocidades normales, prácticamente toda la energía se incorpora a él en forma de velocidad: se moverá más aprisa sin cambiar su masa.

A medida que aumenta la velocidad del cuerpo (suponiendo que se le suministra energía de manera constante) es cada vez menor la energía que se convierte en velocidad y más la que se transforma en masa. Observamos que, aunque el cuerpo siga moviéndose cada vez más rápido, el ritmo de aumento de velocidad decrece. Como contrapartida, notamos que gana más masa a un ritmo ligeramente mayor.

En gracia quizás podamos superarla pero, en velocidad…no creo, c es el tope que impone el Universo para la velocidad.

Al aumentar aún más la velocidad y acercarse a los 299.792’458 Km/s, que es la velocidad de la luz en el vacío, casi toda la energía añadida 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 energía añadida se traduce en masa que, llegado a cierto límite, podría ser infinita y, como infinito no hay nada, nos quedamos con que nunca, nada, podrá sobrepasar esa velocidad.

El cuerpo no puede sobrepasar la velocidad de la luz porque para conseguirlo hay que comunicarle energía adicional, y a la velocidad de la luz toda esa energía, por mucha que sea, se convertirá en nueva masa, con lo cual la velocidad no aumentaría ni un ápice.

Todo esto no es pura teoría, sino que tal como ha sido comprobado, es la realidad de los hechos.

¿Que velocidad podría ser la de la luz en otros mundos paralelos que pudieran existir fuera de nuestro universo?

            Ninguna nave, por los medios convencionales, podrá nunca superar la velocidad de la luz

La velocidad de la luz es la velocidad límite en el universo. Cualquier cosa que intente sobrepasarla adquiriría una masa infinita, y, siendo así (que lo es), nuestra especie tendrá que ingeniarse otra manera de viajar para poder llegar a las estrellas, ya que, la velocidad de la luz nos exige mucho tiempo para alcanzar objetivos lejanos, con lo cual, el sueño de llegar a las estrellas físicamente hablando, está lejos, muy lejos. Es necesario encontrar otros caminos alejados de naves que, por muy rápida que pudieran moverse, nunca podrían transpasar la velocidad de la luz, el principio que impone la relatividad especial lo impide, y, siendo así, ¿cómo iremos?

La velocidad de la luz, por tanto, es un límite en nuestro universo; no se puede superar. Siendo esto así, el hombre tiene planteado un gran reto, no será posible el viaje a las estrellas si no buscamos la manera de esquivar este límite 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, sería casi imposible alcanzar el destino deseado.

Resultado de imagen de La Galaxia más lejana

De momento sólo con los Telescopios podemos llegar tan lejos. A´hí han captado la galaxia más lejana del Universo

Los científicos, físicos experimentales, tanto en el CERN como en el FERMILAB, aceleradores de partículas donde se estudian y los componentes de la materia haciendo que haces de protones o de muones, por ejemplo, a velocidades cercanas a la de la luz choquen entre sí para que se desintegren y dejen al descubierto sus contenidos de partículas aún más elementales. Pues bien, a estas velocidades relativistas cercanas a c (la velocidad de la luz), las partículas aumentan sus masas; sin embargo, nunca han logrado sobrepasar el límite de c, la velocidad máxima permitida en nuestro universo.

Es preciso ampliar un poco más 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: ¿por qué se convierte la energía en masa y no en velocidad?, o ¿por qué se propaga la luz a 299.793 Km/s y no a otra velocidad?

Sí, la Naturaleza nos habla, simplemente nos tenemos que parar para poder oír lo que trata de decirnos y, entre las muchas cosas que nos dice, estarán esos mensajes que nos indican el camino por el que debemos coger para burlar a la velocidad de la luz, conseguir los objetivos y no vulnerar ningún principio físico impuesto por la Naturaleza.

La única respuesta que podemos dar hoy es que así, 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.

A velocidades grandes cercanas a la de la luz (velocidades relativistas) no sólo aumenta la masa del objeto que viaja, sino que disminuye también su longitud en la misma dirección del movimiento (contracción 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 allí transcurre más despacio.

A menudo se oye decir que las partículas no pueden moverse “más deprisa que la luz” y que la “velocidad de la luz” es el límite último de velocidad. 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 más deprisa se mueve la luz es en el vacío: allí lo hace a 299.792’458 Km/s. Este sí es el límite último de velocidades que podemos encontrar en nuestro universo.

File:Military laser experiment.jpg

                                       Fotones emitidos por un rayo coherente conformado por un láser

Tenemos el ejemplo del fotón, la partícula mediadora de la fuerza electromagnética, un bosón sin masa que recorre el espacio a esa velocidad antes citada. Hace no muchos días se habló de la posibilidad de que unos neutrinos hubieran alcanzado una velocidad superior que la de la luz en el vacío y, si tal cosa fuera posible, o, hubiera pasado, habríamos de relagar parte de la Teoría de la Relatividad de Einstein que nos dice lo contrario y, claro, finalmente se descubrió que todo fue una falsa alarma generada por malas mediciones. Así que, la teoría del genio, queda intacta.

¡La Naturaleza! Observémosla.

emilio silvera

 

  1. 1
    fandila
    el 17 de noviembre del 2016 a las 3:18

    Hoy me siento con ánimos para comentar de nuevo lo que ya comenté otras veces. No es fácil opinar distinto,  pese a sentirse en cierta claridad evidente.
    La materia, NORMAL, no puede moverse a mayor velocidad que la luz.
    Si el fotón es el limite inferior para la materia normal, es fácil y hasta coherente pensar que su velocidad sea la máxima. Sin embargo de ser de masa cero no habría inconveniente en colegir que su velocidad fuera infinita.
    Claro que, eso depende de que se entienda por fotón: si como una onda parecida a las del agua en que ésta solo se mueve en círculos en el equivalente a una oscilación, o como campos magnéticos y electricos cruzados:
    ¿Esos campo eléctricos y magnéticos estan presentes ya en el medio y el fotón los va recorriendo al tiempo que se inducen entre sí como el caso del agua en la onda de agua? ¿o los campos son componentes internos del fotón que se inducen mutuamente?
    En el caso de las ondas en el agua, estas se amortiguan con rapidez, como también ocurre, en otro orden, con las sonido.
    Eso querría decir, si la Física no se equivoca, que el fotón se compone internamente de campo eléctrico y magnético.
    ¿Y los campos, de qué se componen? ¿de nada en movimiento? Extraño material ese.
    ¿Si los campos se componen de energía (Abstracto concepto) porqué no además de cierta masa, si ésta también es energía, parte de la energía? Habría que entrar aquí en el concepto de masa como energía, tan sencillo y tan díficil de admitir…
    Pero esas presumibles e infinitésimas masas han de ser menores que la que pudiera presentar el fotón en su conjunto, porque solo son partes de él.
    Pero por mucho que el fotón sea la barrera dimensional inferior de la materia normal, quedamos en que sus campos sean dimensionalmente menores aún, y de estos, podría surgir una cadena oscura, de sus infinitesimales componentes (Por qué no hablar de materia oscura, es decir no visible, indetectable a efectos práctico)
    En conclusión, no entendemos que la luz, el fotón, no posea masa, ni que sus componentes tampoco la tengan.
    Ciertamente la velocidad de la luz es la maxima a efectos normales, es decir para materia macro, que viene definida en su cuantía a partir del fotón, la unidad mínima, ara lo macro.
    No es concebible que en el Big-Bang o durante él la materia existente solo fueran fotones, y más si se suponen unas dimensiones tan pequeñas para el pequeño punto primigenio. Los elementos serían infinitamente más pequeños, y con seguridad muchísimo menores que cualquier fotón. Sus velocidades mucho mayores que c.
     
    Saludos amigos
     

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    • 1.1
      emilio silvera
      el 17 de noviembre del 2016 a las 5:46

      Amigo Fandila:
      Te quiebras la cabeza pensando y elucubras sobre el fotón que, como a muchos antes que a tí, también les produjo el mismo efecto. Pensaban que a pesar de su infinitesimal estructura, ese cuanto de luz, escondía muchos secretos y que nosotros, los humanos, no habíamos llegado a descubrir aún.
      Tus pensamientos viajan bien, es decir, eligen caminos muy racionales y adecuados a lo que podría ser. Todo lo que aquí expones es coherente y (creo) se acerca a la verdad que buscamos.
      Un abrazo.

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  2. 2
    fandila
    el 17 de noviembre del 2016 a las 11:50

    Ahora mismo estoy viendo un documental en la TV2 referente a la llamada materia oscura, y quienes en él se expresan, cientificos y divulgadores, parece que lo tienen claro: materia no es solo “lo que se ve”, hay otra no detectable, base de la que llamamos normal…  Que claro, al tratarse de otra dimensión relativa no puede poseer exactamente las misma propiedades que la visible.
     Según todos los estudios y experimentos así parece ser, que el fotón sea meramente campos eléctrico y magnético inducidos entre sí. Esa energía-materia, como todo la existente, es capaz de transformarse en otras materias energías.
    Qué cosas tienes Emilio, mis quebraderos de cabeza, si acaso lo son, se deben a a otras causas.
    No encierra mucho más el fotón que cualquier otra partícula, lo que pasa que pese a todo la “interiroridad del fotón no nos es accesible. El misterio o impedimento si acaso, estará en nosotros y nuestra incapacidad para llegar a los orígenes, pues el resultado de nuestro ser es macro y bien macro. Para llegar a esas profundidades “habríamos de poder adaptarnos a ellas”. Lo contrario requiere de nuestros instrumentos y nuestra inteligencia.
    Lo que yo pienso o elucubre no deja de ser un grano de arena. ¡El Universo es tan grande y desconocido! Nuestro saber no es nada frente a esos “infinitos”, pero nuestra mente lo requiere pues es su forma de ser.
    Lo peor es que todo lo vemos con ojos macro. A lo mejor esas otras dimensiones requieran de otras leyes supletorias que en principio no vemos “ni podemos experimentar”.
     
    Un abrazo.

    Responder
    • 2.1
      emilio silvera
      el 18 de noviembre del 2016 a las 5:48

      Los antiguos filósofos naturales llamaban a esa “materia oscura” Sustancia Cósmica, y, lo mismo que intuyeron el átomo y los elementos, también (creo), tenían la intuición de que alguna clase de materia permeaba todo el universo y era la responsable de la materia ordinaria que surgiría a partir de aquella otra. Si amigo mío… ¡Es tanto, lo que no sabemos!
      Un abrazo.

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  3. 3
    fandila
    el 17 de noviembre del 2016 a las 18:51

     
     

     
    He aquí una sencilla demostración de la masa fotónica.

    (Masa y energía internas, energía fotónica y masa fotónica).

    Consideremos la ecuación másica para el electrón y luego la ecuación de la energía para dicha partícula.
    Para la segunda involucremos la carga, la velocidad angular propia y la de Larmor.
    Da lo mismo si se utiliza el cuanto de energía h o si utilizamos el cuanto másico correspondiente,  mγ
     
    La frecuencia másica y la frecuencia energética interna son equivalentes
    Esto ocurre para cualquier partícula. Por ejemplo, para el electrón:
    Eie/h = 8,187111592·10 -14 /h = 1,235591 · 1020 sg-1 = fe
    me / mγ = 9,1093826 · 10-51 / 7,312496 · 1020 sg-1 = = 1,235591 · 1020 sg-1 fie
                                                           fe   = fie 
    Según la ecuación de la masa:            me = mγ · fie
    me = 7,312496 · 10-51 ·1,235591 · 1020= 9,1093826 · 10-31 Kg s-1
     
    Prescindamos  de la ecuación de la masa y de la masa fotónica por tanto.
    Ahora nos valemos de la relación carga/masa.
                        q ·B / m = q/m = ω              Vel. Angular para B= 1
    Para el electrón:     
                     ωie = ωoe /ge · s           —- (ge =2, s=1/2)                
    Por lo que    ωie = ωoe =1,758820062 ·1011 s-1 “=”1,7608 · 1011 s-1
                         qe = Ee ωie / c2 = Eie ωoe / c2 = e           Eie = Ee   Energía interna   =m c2
        qe = 1,602176487 · 1019
        ωoe = 1,758820062 ·1011   s-1 (Larmor)               
                           me = Eie /c2 = qe / ωoe = 9,1093826 · 10-31 Kg s-1
     
    Por los dos caminos obtenemos el mismo valor para la masa electrónica.
                                                    me= qe / ωoe   = mγ · fie
    Pero para el valor de la masa electrónica en el segundo término  hemos utilizado la mas fotónica.

    O sea, que puede suponerse, existe, una masa mγ para el fotón que cumple con ambas ecuaciones: La que llamamos ecuación de la masa, y la relación carga-masa o de velocidad angular.
    Todo esto puede obtenerse sin dificultad de “La Cuántica Fácil”, donde se expresan y aclaran estos principios y las nomenclaturas.

    Saludos amigos.

     
     
     
     

    Responder
    • 3.1
      emilio silvera
      el 18 de noviembre del 2016 a las 5:46

      LO cierto amigo, es que sumergirse en el “mundo” de lo cuántico… ¡Es fascinante!

      Responder

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