Diferencia entre revisiones de «Velocidad de la luz»
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Las distancias astronómicas son normalmente medidas en [[año luz|años luz]] (que es la distancia que recorre la luz en un año, aproximadamente 9,454256 × 10<sup>12</sup> km (9 billones de km) especialmente en textos populares.
{{AP|Metro}}
Históricamente, el metro ha sido definido como una fracción de la longitud de un [[meridiano]] a través de [[París]], con referencia a la barra estándar y con referencia a una [[longitud de onda]] de una [[frecuencia]] particular de la luz. Desde [[1983]] el metro ha sido definido en referencia al segundo y la rapidez de la luz.
En [[1967]] la XIII [[Conferencia General de Pesos y Medidas]] definió al segundo del [[tiempo atómico]] como la duración de 9.192.631.770 períodos de radiación correspondiente a la transición entre dos [[estructura hiperfina|niveles hiperfinos]] del [[estado fundamental]] del [[átomo]] [[cesio]]-133, que en la actualidad sigue siendo la definición del segundo.
En [[1983]] la Conferencia General de Pesos y Medidas definió al metro como la longitud de la trayectoria viajada por la luz en absoluto vacío durante un intervalo de tiempo de 1/299.792.458 de segundo, basándose en la constancia de la rapidez de la luz para todos los observadores. Esto significa que al medir la rapidez de la luz, al hallar cualquier diferencia medible de los valores definidos, entonces la longitud de tiempo estándar está incorrecta, o está exhibiendo un cambio desde el último momento en que fue medida. Si tal cambio fuese real en la física, y no un error adjudicable a una perturbación (como un cambio de temperatura o un choque mecánico), entonces se habrá hecho un importante descubrimiento.
La motivación en el cambio de la definición del metro, así como todos los cambios en la definición de unidades, fue proveer una definición precisa de la unidad que pudiese ser fácilmente usada para calibrar homogéneamente dispositivos en todo el mundo. La barra estándar no era práctica en este sentido, ya que no podía ser sacada de su cámara o utilizada por dos científicos al mismo tiempo. También era propensa a cambios masivos de longitud (comparados a la exactitud requerida) debido a variaciones de temperatura, por lo que requirió un largo tiempo de ajustes, desgaste de los extremos, oxidación, etc., lo que se convirtió en importantes problemas en la búsqueda de la exactitud perfecta.
== Comunicaciones ==
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La mayoría de los individuos están acostumbrados a la regla de la adición de rapideces: si dos coches se acercan desde direcciones opuestas, cada uno viajando a una rapidez de 50 [[kilómetro por hora|km/h]], se esperaría (con un alto grado de precisión) que cada coche percibiría al otro en una rapidez combinada de 50 + 50=100 km/h.
Sin embargo, a rapideces cercanas a la de la luz, en resultados experimentales se hace claro que esta regla no se puede aplicar. Dos naves que se aproximen una a otra, cada una viajando al 90% de la rapidez de la luz relativas a un tercer observador entre ellas, no
{{ecuación|
<math>u=\frac{v+w}{1+\frac{vw}{c^2}} \!</math>
||left}}
donde ''v'' y ''w'' son las rapideces de las naves observadas por un tercer observador, y ''u'' es la rapidez de cualquiera de las dos naves observada por la otra.
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Contrariamente a la intuición natural, sin importar la rapidez a la que un observador se mueva relativamente hacia otro observador, ambos medirán la rapidez de un rayo de luz que se avecina con el mismo valor constante, la rapidez de la luz.
La ecuación anterior fue derivada por Einstein de su teoría de [[relatividad especial]], la cual toma el principio de relatividad como premisa principal. Este principio (originalmente propuesto por [[Galileo Galilei]]) requiere que actúen leyes físicas de la misma manera en todos los [[marco de referencia|marcos de referencia]].
Ya que las [[ecuaciones de Maxwell]] otorgan directamente una rapidez de la luz, debería ser lo mismo para cada observador – una consecuencia que sonaba obviamente equivocada para los físicos del [[siglo XIX]], quienes asumían que la rapidez de la luz dada por la teoría de Maxwell es válida relativamente al éter lumínico.
Aunque no se sabe si Einstein conocía los resultados de los experimentos de Michelson y Morley, él dio por hecho reafirmación del principio de relatividad de Galileo, y dedujo las consecuencias, ahora conocidas como la teoría de la [[relatividad especial]], que incluyen la anterior fórmula auto-intuitiva.▼
Pero el [[experimento de Michelson y Morley]], discutiblemente el más famoso y útil experimento en la historia de la física, no pudo encontrar este [[éter (física)|éter]], sugiriendo en su lugar que la rapidez de la luz es una constante en todos los marcos de referencia.
▲Aunque no se sabe si Einstein conocía los resultados de los experimentos de Michelson y Morley, él dio por hecho que la rapidez de la luz era constante, lo entendió como una reafirmación del principio de relatividad de Galileo, y dedujo las consecuencias, ahora conocidas como la teoría de la [[relatividad especial]], que incluyen la anterior fórmula auto-intuitiva.
=== Interacción con materiales transparentes ===
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{{VT|Superlumínico}}
Una evidencia experimental reciente demuestra que es posible para la [[Velocidad de grupo|velocidad agrupada]] de la luz exceder ''c''. Un
El exceder la rapidez agrupada de la luz de esta manera, es comparable a exceder la rapidez del sonido emplazando gente en una línea espaciada equidistantemente, y pidiéndoles a todos que griten una palabra uno tras otro con intervalos cortos, cada uno midiendo el tiempo al mirar su propio reloj para que no tengan que esperar a escuchar el grito de la persona previa.
La rapidez de la luz también puede parecer superada en cierto fenómeno que incluye [[ondas evanescentes]], tales como [[túnel cuántico|túneles cuánticos]]. Los experimentos indican que la [[velocidad de fase]] de ondas evanescentes pueden exceder a ''c''; sin embargo, parecería
En algunas interpretaciones de la mecánica cuántica, los efectos cuánticos pueden ser retransmitidos a rapideces mayores a ''c'' (de hecho, la [[acción a distancia]] se ha percibido largamente como un problema con la mecánica cuántica: ver [[paradoja EPR]]). Por ejemplo, los [[estado cuántico|estados cuánticos]] de dos partículas pueden ser enlazados, de manera que el estado de una partícula arregle el estado de otra partícula (diciéndolo de otra manera, uno debe tener un [[giro]] de +½ y el otro debe girar -½). Hasta que las partículas son observadas, éstas existen en una [[superposición]] de dos estados cuánticos (+½, –½) y (–½, +½). Si las partículas son separadas y una de ellas es observada para determinar su estado cuántico, entonces el estado cuántico de la segunda partícula es determinado automáticamente. Si, en algunas interpretaciones de mecánica cuántica, se presume que la información acerca del estado cuántico es local para una partícula, entonces se debe concluir que la segunda partícula toma su estado cuántico instantáneamente, tan pronto como la primera observación se lleva a cabo. Sin embargo, es imposible controlar qué estado cuántico tomará la primera partícula cuando sea observada, así que ninguna información puede ser transmitida de esta manera. Las leyes de la física también parecen prevenir que la información sea transmitida a través de maneras más astutas y esto ha llevado a la formulación de reglas tales como el [[teorema de no clonación]].
El llamado [[movimiento superluminar]] también es visto en ciertos objetos astronómicos, tales como los [[Jet (astronomía)|jet de Galaxia activa]], galaxias activas y [[cuásar]]es. Sin embargo, estos jets no se mueven realmente a rapideces excedentes a la de la luz: el movimiento aparente superluminar es una proyección del efecto causado por objetos moviéndose cerca de la rapidez de la luz en un [[ángulo]] pequeño del horizonte de visión.
Aunque puede sonar paradójico, es posible que las [[onda expansiva|ondas expansivas]] se hayan formado con la radiación electromagnética. Ya que una partícula cargada que viaja a través de un medio [[insolado]], interrumpe el campo electromagnético local en el medio. Los electrones en los átomos del medio son desplazados y [[polarizado]]s por el campo de la partícula cargada, y los fotones que son emitidos como electrones se restauran a sí mismos para mantener el equilibrio después de que la interrupción ha pasado (en un [[conductor (material)|conductor]], la interrupción puede ser restaurada sin emitir un fotón).
En circunstancias normales, estos fotones interfieren destructivamente unos con otros y no se detecta radiación. Sin embargo, si la interrupción viaja más rápida que los mismos fotones, los fotones interferirán constructivamente e intensificarán la radiación observada. El resultado (análogo a una [[explosión sónica]]) es conocido como [[efecto Cherenkov|radiación Cherenkov]].
La habilidad de comunicarse o viajar [[más rápido que la luz]] es un tema popular en la ciencia ficción. Se han propuesto partículas que viajan más rápido que la luz, [[taquión|taquiones]] doblados por la [[física de partículas]], pero aún no se han podido observar.
Algunos físicos (entre ellos [[João Magueijo]] y [[John Moffat]]) han propuesto que en el pasado la luz viajaba mucho más rápido que la actual rapidez de la luz. Esta teoría es llamada [[velocidad de la luz variable]] y sus proponentes claman que este fenómeno tiene la habilidad de explicar muchos rompecabezas [[cosmología|cosmológicos]] de mejor manera que su teoría rival, el [[inflación cósmica|modelo inflacionario del universo]]. Sin embargo, todavía no ha ganado suficiente aceptación.
=== Experimentos para retardar la luz ===
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=== Europa ===
[[Johannes Kepler]] creía que la rapidez de la luz era finita ya que el espacio vacío no representa un obstáculo para ella. [[Francis Bacon]] argumentó que la rapidez de la luz no es necesariamente finita, ya que algo puede viajar tan rápido como para ser percibido.
[[René Descartes]] argumentó que si la rapidez de la luz era finita, el [[Sol]], la [[Tierra]] y la [[Luna]] estarían perceptiblemente fuera de alineación durante un [[eclipse lunar]]. Debido a que tal desalineación no se ha observado, Descartes concluyó que la rapidez de la luz es infinita. De hecho, Descartes estaba convencido de que si la rapidez de la luz era finita, todo su sistema de filosofía sería refutado.
=== Medición de la rapidez de la luz ===
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==== Primeros intentos ====
En [[1629]] [[Isaac Beeckman]], un amigo de [[René Descartes]], propuso un experimento en el que se pudiese observar el flash de un [[cañón (artillería)|cañón]] reflejándose en un [[espejo]] ubicado a 1,6 km del primero. En [[1638]], [[Galileo Galilei|Galileo]] propuso un experimento, para medir la rapidez de la luz al observar la percepción del retraso entre el lapso de destapar una [[linterna]] a lo lejos. René Descartes criticó este experimento como algo superfluo, en el hecho de que la observación de eclipses, los cuales tenían más poder para detectar una rapidez finita, dio un resultado negativo. En [[1667]], este experimento se llevó a cabo por la Academia del Cimento de Florencia, con las linternas separadas a 1,6 km sin observarse ningún retraso. [[Robert Hooke]] explicó los resultados negativos tal como Galileo había dicho: precisando que tales observaciones no establecerían la infinita rapidez de la luz, tan sólo que dicha rapidez debía ser muy grande.
==== Primeras mediciones ====
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