Estos 4 fenómenos cósmicos viajan más rápido que la velocidad de la luz

[SebaC]

Cuando Albert Einstein predijo que la luz viaja a la misma velocidad en todas partes de nuestro Universo, el dedujo un límite de velocidad: 299,792 kilómetros por segundo (186.282 millas por segundo) – lo suficientemente rápido para rodear toda la Tierra ocho veces cada segundo. Pero esa no es toda la historia. De hecho, es sólo el comienzo.

Antes de Einstein, la masa – los átomos que nos componen a nosotros y todo lo que vemos – y la energía fueron tratados como entidades separadas. Pero en 1905, Einstein cambió para siempre la forma en que los físicos ven el Universo.

La teoría de la relatividad especial de Einstein junto de manera permanentemente la masa y energía en la sencilla pero fundamental ecuación E = mc2. Esta pequeña ecuación predice que nada con masa puede moverse tan rápido como la luz, o más rápido. Lo más cercano que jamás se ha llegado a alcanzar la velocidad de la luz es la que se produce dentro de potentes aceleradores de partículas como el Gran Colisionador de Hadrones y el Tevatron.

Estas máquinas colosales aceleran partículas subatómicas a más de 99,99% de la velocidad de la luz, pero como explica el premio Nobel de Física David Gross, estas partículas nunca alcanzarán el límite de velocidad cósmica.

Para ello se requiere una cantidad infinita de energía y  en el proceso, la masa del objeto se haría infinita, lo cual es imposible. (Las partículas de la luz, llamadas fotones, viajan a la velocidad de la luz debido a que no tienen masa.)

Desde Einstein, los físicos han descubierto que ciertas entidades pueden llegar a la velocidad superluminal (que significa "más rápido que la luz") y todavía siguen las reglas cósmicas establecidas por la relatividad. Si bien estos no refutan la teoría de Einstein, nos dan una idea del peculiar comportamiento de la luz y el reino cuántico.

La relación entre la luz y el estampido sónico.

Cuando los objetos viajan más rápido que la velocidad del sonido, se genera un estampido sónico. Así que, en teoría, si algo viaja más rápido que la velocidad de la luz, debe producir algo así como un "boom luminal". De hecho, este auge de la luz que pasa a diario en las instalaciones de todo el mundo – se puede ver con sus propios ojos. Se llama radiación Cherenkov, y se muestra como un resplandor azul en el interior de los reactores nucleares.

La radiación Cherenkov se llama así por el científico soviético Pavel Alekseyevich Cherenkov, que logro medir el fenómeno en 1934 y fue galardonado con el Premio Nobel de Física en 1958 por su descubrimiento.

La radiación Cherenkov brilla debido a que el núcleo del reactor de prueba avanzada se sumerge en agua para mantenerlo fresco. En el agua, la luz viaja a 75% de la velocidad que viajaría en el vacío del espacio exterior, pero los electrones creados por la reacción en el interior del núcleo viajan a través del agua más rápido que la luz.

Las partículas, como los electrones, que superan la velocidad de la luz en el agua, o algún otro medio como el vidrio, crean una onda de choque similar a la onda expansiva de una explosión sónica.

Cuando un cohete, por ejemplo, viaja a través del aire, genera ondas de presión en frente que se alejan de este a la velocidad del sonido, y cuanto más cerca esta el cohete de alcanzar la barrera del sonido, menos tiempo tienen  las olas para salir de el camino del objeto . Una vez que llegue a la velocidad del sonido, las ondas que se amontonan crean un frente de choque que forma un estampido sónico.

Del mismo modo, cuando los electrones viajan a través del agua a una velocidad más rápida que la velocidad de la luz en el agua, se generan una onda de choque de la luz que a veces brilla como luz azul, pero también pueden brillar en rayos ultravioleta. Mientras que estas partículas viajan más rápido que la luz en el agua, en realidad no rompen el límite de la velocidad cósmica de 299,792 kilómetros por segundo (186.282 millas por segundo).

Cuando las reglas no aplican

Tenga en cuenta que la teoría de la relatividad de Einstein propone que nada con masa puede ir más rápido que la velocidad de la luz, y que el universo se rige por este regla. Pero algunos físicos se plantean la interrogante de ¿qué pasa con algo sin masa?

Los fotones, por su propia naturaleza, no pueden superar la velocidad de la luz, pero las partículas de luz no son la única entidad sin masa en el universo. El espacio vacío no contiene ninguna sustancia material y por lo tanto, por definición, no tiene masa. "Puesto que es sólo espacio vacío o vacío, puede expandirse más rápido que la velocidad de la luz", dijo el astrofísico teórico Michio Kaku a la revista Big Think. "Por lo tanto, el espacio vacío sin duda puede expandirse más rápido que la luz."

Esto es exactamente lo que los físicos piensan que sucedió inmediatamente después del Big Bang durante la época llamada inflación, que fue la primera hipótesis presentada por los físicos Alan Guth y Andrei Linde en la década de 1980. Dentro de una billonésima de billonésima de segundo, el Universo se duplicó varias veces en tamaño y, como resultado, el borde exterior del universo se expandió muy rápidamente, mucho más rápido que la velocidad de la luz.

El entrelazamiento cuántico

"Si tengo dos electrones muy juntos, pueden vibrar al unísono, de acuerdo con la teoría cuántica," Kaku explico a Big Think. Ahora, si separamos esos dos electrones para que estén a  cientos o incluso miles de años luz de distancia, van a mantener este puente de comunicación instantánea.

"Si se agita un electrón, el otro electrón 'detecta' esta vibración al instante, más rápido que la velocidad de la luz. Einstein pensó que esto refutó la teoría cuántica, ya que nada puede ir más rápido que la luz", escribió Kaku.

De hecho, en 1935, Einstein, Boris Podolsky y Nathan Rosen, intentaron refutar la teoría cuántica con un experimento mental que Einstein llamo como "acción fantasmal a distancia".

Irónicamente, su trabajo sentó las bases de lo que hoy se llama la (Einstein-Podolsky-Rosen) paradoja EPR, una paradoja que describe esta comunicación instantánea del entrelazamiento cuántico – una parte integral de algunas de las tecnologías más vanguardistas del mundo, como la cuántica criptografía.

El sueño de los agujeros de gusano

Puesto que nada con la masa puede viajar más rápido que la luz, usted puede pensar en viajes interestelares – al estilo clásico de naves espaciales.

Aunque Einstein pisoteaba de nuestras aspiraciones de viajes por la carretera del espacio profundo con su teoría de la relatividad especial, nos dio una nueva esperanza para los viajes interestelares con su teoría general de la relatividad en 1915. Mientras que la relatividad especial casó la masa y la energía, la relatividad general coloco el espacio y tiempo juntos.

"La única forma viable de romper la barrera de la luz puede ser a través de la relatividad general y la deformación del espacio-tiempo", escribe Kaku. Esta deformación es lo que coloquialmente llamamos un agujero de gusano, lo que teóricamente permitiría el viaje de grandes distancias instantáneamente, esencialmente, lo que nos permite romper el límite de velocidad cósmica al viajar grandes distancias en un lapso muy corto de tiempo.

En 1988, el físico teórico Kip Thorne – consultor de ciencia y productor ejecutivo de la película Interestelar – utiliza las ecuaciones de la relatividad general de Einstein para predecir la posibilidad de los agujeros de gusano para los viajes espaciales. Pero para ser transitables, estos agujeros de gusano necesitan algún extraño, materia exótica para mantenerlos abiertos.

"Ahora es un hecho asombroso que puede existir materia exótica, gracias a weirdnesses en las leyes de la física cuántica", escribio Thorne en su libro La ciencia de Interestelar.

Y esta materia exótica incluso se ha hecho en los laboratorios aquí en la Tierra, pero en muy pequeñas cantidades. Cuando Thorne propuso su teoría de los agujeros de gusano estables en 1988 hizo un llamamiento a la comunidad de la física para ayudar a determinar si hay suficiente materia exótica en el Universo para apoyar la posibilidad de un agujero de gusano.

"Esto provocó una gran cantidad de investigación por una gran cantidad de físicos; pero hoy, casi 30 años después, la respuesta sigue siendo desconocida." Thorne escribe. Por el momento, no se ve bien ", pero todavía estamos lejos de una respuesta final", concluye.

Fuente: http://viralgeek.co/fenomenos-cosmicos-que-viajan-mas-rapido-que-la-velocidad-de-la-luz/

[dato000]

En otras palabras, parece imposible el viaje interestelar que planteaba asimov o que se ve en la mayoria de peliculas espaciales.

Interesante, puede que no sea posible el viaje al estilo del hipersalto, dado que seria cuasi-absurda la cantidad de energia necesitada para ese tipo de acciones para la maquinaria y tecnología actual, me parece interesante el ver que sea posible por ejemplo, la comunicación intergalactica dada a que la información puede ser en esencia, energía pura sin masa, y por lo tanto puede ser transmitida a velocidades demenciales como lo es la velocidad de la luz.

[programatrix]

Explicaré uno tras otro porqué en ningún momento se viola la teoría de Einstein. Ningún objeto puede ir a una velocidad mayor de la de la luz en el vacio, ya que según llegas a la velocidad de la luz el objeto adquiere masa infinita y se necesita energía infinita para seguir acelerando el objeto para pasar una velocidad superior.
Toda la física actual y que funciona, tiene sentido tomando como constante universal c, no solo está verificado que esa es la velocidad de la luz y la velocidad máxima de cualquier objeto si no que también la física cuántica, la física de partículas, la física nuclear, la física atómica, la física de estado sólido, la relatividad, etc..., fallarían y estos sitemas se comportan exactamente como deben comportarse.


1º El efecto Cherenkov es un efecto empleado como detector en reacciones nucleares, ya que partículas cargadas con cierta velocidad en un medio transparente irradian luz.
-1.A NUNCA se supera la velocidad de la luz en el vacio, o la constante universal c.
-1.B La velocidad de la luz en un medio es INFERIOR a la velocidad de la luz en el vacio, por lo cual dicha partícula nunca es superior a la velocidad de la luz en el vacio que es lo que predice la teoría de Einstein.
-1.C Ejemplo, tenemos un electrón que se mueve a 2*10^8 m/s e incide en un medio, el índice de refracción en el medio es n=2, un medio con n=2 tiene una velocidad de la luz en dicho medio de 1,5*10^8 m/s. Se produce claramente el efecto Cherenkov, pero esto no significa que se haya superado c, la velocidad de la luz en el vacio, que es la verdadera constante que da sentido a la física de la que he hablado anteriormente.

2º La inflación cósmica no es un desplazamiento de ninguna partícula en le espacio, por lo que vuelve a no violar la teoría de la relativida de Einstein.
-2.A El espacio-tiempo, se dilata, los objetos parece que se desplaza, pero no, se ha creado espacio entre ambos objetos. Ningún objeto está desplazándose más rápido que la velocidad de la luz.
-2.B Imaginaros un globo con dos puntos, según se va inflando se va generando más espacio entre los puntos, ¿Se mueven los puntos de la superficie del globo, NO, solo se está generando distancia entre ambos, pero las partículas que estarían en esos dos puntos nos e desplazan.

3º Teoría, como teoría es y a través de teorías en física de partículas se han realizado grandes avances, pero no hay experimentos que lo demuestren. Y en principio sería más plausible explicar este comportamiento desde una teoría de los multiversos que desde una partícula o energía que se desplazara más rápido que la velocidad de la luz.

4º Más teoría, ¿Materia exótica?, es una teoría si, pero no hay evidencias experimentales, mientras toda nuestra física actual, del día a día, la que tienes delante de tu propio ordenador si tiene evidencias y se cumple que la teoría de Einstein es verdad, incluso con los GPS.


Vamosa dejar cosas claras:
1º Es un efecto que no se contradice en absoluto con Einstein pues la partícula no supera c, la velocidad de la luz en el vacio
2º No hay desplazamiento alguno de las partículas, el espacio-tiempo se espande, pero la partícula no se desplaza, por lo que sigue sin invalidar a Einstein
3º Las interpretaciones de la mecánica cuántica son varias, la actual es la llamada la interpretación de Copenhague, fuera de ahí son suposiciones no demostradas y que aun ciertas no tendría porqué significar que alguna materia o energía viajara a velocidad mayor de la luz.
4º Esta es pura teoría...

Por lo tanto aparte de no ser un artículo científico no tiene en absoluto ninguna base sólida y la teoría relativista está tan aceptada en la actualidad que se emplea diariamente en todo, el GPS es teoría de la relatividad, tu ordenador es cuántica y teoría de la relatividad, la energía que consumes viene de la central nuclear donde se emplea teoría de la relatividad, etc..

[Orubatosu]

Alguno de esos casos no está confirmado, pero dejemos un tema claro.

El entrelazamiento cuántico no viola la velocidad de la luz, ya que esta ley no dice que "nada" pueda superar es velocidad, dice algo diferente.

Lo que dice es que un objeto con masa no puede alcanzar esa velocidad. La información eventualmente tampoco puede, pero aunque teóricamente hay una "comunicación" en el enlazamiento cuántico en realidad no existe forma de aprovechar ese "tunel" para transmitir información.

¿Porque? pues porque no sabemos a priori el estado de una partícula hasta que la medimos, y en ese preciso instante cambian las dos. Es como intentar una comunicación con bits, pero sin saber de antemano si el bit que vamos a enviar es 1 o 0.

El caso de los electrones como bien se indica, en realidad no superan la velocidad de la luz en el vacio, nuevamente no la alcanzan.

El caso de los agujeros de gusano es mas complejo. Teóricamente pueden existir pero lo cierto es que nadie sabe ni como se podría hacer uno o como mantenerlo.

Bueno no, lo cierto es que teóricamente si que hay ideas. Entre ellas las de un conocido físico llamado Kip Thorne. Un abuelete con una cara de "pirado" que tira de espaldas que es el responsable de las ecuaciones que simulan el comportamiento del agujero negro que aparece en la película "Interstellar"

Este buen hombre se le ocurrió el diseño teórico de un agujero de gusano macroscópico, y vale... la teoría funciona, siempre que podamos conseguir materiales con propiedades que no conocemos. Por ejemplo materia exótica con gravedad negativa y cosas así. Lo malo del papel es que lo aguanta todo, pero la realidad es que no sabemos si esa materia puede existir.

Pero teóricamente de nuevo se forman contínuamente agujeros de gusano a la escala de plank. Agujeros con un tiempo de vida tan breve que hay que usar muchos muchos ceros para ponerlo por escrito. Lamentablemente parece que aunque esos agujeros son teóricamente posibles, son demasiado pequeños como para que una partícula viaje por los mismos, y además tan inestables que la presencia en su interior de materia de cualquier tipo haría que colapsaran instantáneamente.

Y a todo esto, si que existe una forma de hacer trampa y superar la velocidad de la luz, y se da en la naturaleza. De hecho la famosa "curvatura warp" de Star Trek sería algo similar.

El espacio no es rígido, sino que se expande o contrae en presencia de gravedad. Se supone que hay galaxias muy muy muy lejanas que no hemos visto, porque la luz que emiten no nos ha llegado aún

¿Como es posible si teóricamente el universo empieza en un "punto" y se expande a partir de ahi?

Bueno, pues porque la expansión del espacio-tiempo no está limitada por la velocidad de la luz. Si lo pensamos un momento, el espacio-tiempo no tiene masa, entre otras cosas porque no es "masa" sino espacio. De hecho teóricamente en las primeras etapas del big-bang se especula con un corto periodo de tiempo llamado "inflación" donde el tamaño del universo aumentó a una velocidad superior a la de la luz. Además el espacio entre los objetos aumenta. Esto no me lo invento yo, podemos ver que todas las galaxias lejanas se alejan de nosotros, y cuanto mas lejos están mas rápido se alejan. Pero eso ¿Es que se mueven alejándose de nosotros?

No, es que el espacio entre galaxias es mas grande, aumenta contínuamente. Lógicamente cuanto mas lejos está una galaxia mas espacio hay, y mayor es el incremento. Imaginarlo como una masa en el horno con pasas que se hincha, y cada vez están mas lejos. Lo mismo "mas o menos"

Es decir, que si conseguimos de algún modo hacer un "hueco" en el mismo espacio y moverlo, ese hueco podría moverse a cualquier velocidad. Lo que mueves es un trozo de espacio, no lo que contiene. Lo que hay dentro está "fijo" dentro de su espacio.

Claro que eso es mas fácil sacarlo en películas que hacerlo de verdad. No tenemos ni idea de como curvar el espacio sin recurrir a monstruosas cantidades de energía. Y no es que no sepamos como hacer un "agujero", es que en el caso de hacerlo moverlo es otra cosa que tampoco tenemos clara

O al menos no lo sabemos hoy. Quien sabe dentro de 100 años, 500 o 1000 si antes no nos comemos unos a otros en un apocalipsis zombie  

Eso si, a día de hoy las leyes que conocemos dicen va a ser que no

Eso si, las leyes aún son incompletas, ya que la relatividad y la mecánica cuántica no están aun unificadas, así que no os hagais ilusiones de tener vuestra nave "warp" para dentro de un par de años