¿Se puede asegurar que no existe un medio en el que la velocidad de la luz deje de ser constante?

SOBRE LA VELOCIDAD DE LA LUZ, EL PRINCIPIO DE CONSTANCIA DE LA VELOCIDAD DE LA LUZ Y LA TRANSMULTIVERSALIDAD

Maxwell había demostrado que la luz era una onda electromagnética que se propaga a la velocidad de la luz.

Einstein pensó que si alguien pudiera viajar en paralelo y a la misma velocidad no vería una onda propagándose. En cambio, vería los “valles” y las “crestas” de la onda fija y estacionaria con respecto a él. Esto contradecía la teoría de Maxwell, en la que no era posible ese paisaje “estacionario” en el espacio libre.

Einstein concluyó que la teoría de Maxwell debía ser reinterpretada: la velocidad de la luz tiene que ser exactamente la misma, debe ser una constante universal, para todos los observadores, independientemente de si se mueven (con velocidad constante) respecto a la fuente de la luz. Esta idea revolucionaria se convirtió en el segundo postulado de la relatividad especial de Einstein, el principio de constancia de la velocidad de la luz:

La luz y todas las demás formas de radiación electromagnética se propagan en el espacio vacío con una velocidad constante c que es independiente del movimiento del observador o del cuerpo emisor.

Lo que Einstein está diciendo es que ya estemos moviéndonos a una velocidad uniforme hacia o alejándonos de una la fuente de luz, o de si nos movemos en paralelo o no a un haz de luz, siempre mediremos exactamente el mismo valor para la velocidad de la luz en el vacío, que es de 299.792.458 m/s. A esta velocidad se le dio el símbolo c de “constante”.

Si la luz viaja a través del vidrio, el agua o el aire su velocidad será algo más lenta, pero la velocidad de la luz en el vacío es una de las constantes físicas universales.

Este principio sólo se aplica a los observadores y las fuentes que están en marcos de referencia inerciales. Esto significa que se están moviendo a una velocidad uniforme o están en reposo uno con relación al otro.

Hagamos un experimento

Imaginemos que A está sobre una plataforma con ruedas moviéndose a una velocidad uniforme de 5 m/s hacia B, que permanece estático en el suelo. Mientras A se mueve, arroja una pelota de tenis a B a una velocidad para A de 7 m/s. B la atrapa, pero justo antes de hacerlo, mide su velocidad. ¿Qué velocidad obtiene? La respuesta, obviamente, es 5 +7 = 12 m/s, ya que las dos velocidades se suman.

Hagamos otro experimento.

M está en la plataforma alejándose a 5 m/s de E. Nuevamente lanza la pelota a 7 m/s para M a E, quien nuevamente mide su velocidad antes de atraparla. ¿Qué velocidad mide ahora? Esta vez es -5+7 = 2 m/s, donde hemos adoptado la convención de que las cosas que se mueven hacia E tienen velocidad de signo positivo y las que se alejan de signo negativo. Las velocidades se suman de nuevo.

Ahora intentemos estos mismos experimentos usando rayos de luz en lugar de pelotas de tenis. Cuando M se mueve hacia E, le apunta con el haz de un lápiz láser. E tiene un detector de luz que también mide la velocidad de la luz. ¿Qué velocidad de la luz mide? M y E se sorprenden al descubrir que Einstein tenía razón: la velocidad es exactamente la de la luz, ni más ni menos; la velocidad de la plataforma no se ha añadido a c. Obtienen la misma velocidad c cuando la plataforma se aleja de E. De hecho, incluso si aumentan la velocidad de la plataforma hasta casi la velocidad de la luz misma, la velocidad de la luz medida sigue siendo la misma, c, en ambos casos. Por extraño que parezca, la velocidad de la luz (o de cualquier onda electromagnética) siempre tiene el mismo valor, c, sin importar la velocidad relativa de la fuente y el observador.

Expresado de modo abstracto: si una masa m se mueve en línea recta y uniforme respecto a un segundo sistema de coordenadas K, entonces también se mueve en línea recta y uniforme respecto a un segundo sistema de coordenadas K’, siempre que éste ejecute respecto a K un movimiento de traslación uniforme. Teniendo esto en cuenta, se desprende:

Si K es un sistema de coordenadas de Galileo, también lo es cualquier otro sistema de coordenadas K’ que respecto a K se halle en estado de traslación uniforme. Las leyes de la mecánica de Galileo-Newton valen tanto respecto a K’ como respecto a K.

Si K’ es un sistema de coordenadas que se mueve uniformemente y sin rotación respecto a K, entonces los fenómenos naturales transcurren con respecto a K’ según idénticas leyes generales que con respecto a K. Esta proposición es lo que llamaremos el “principio de relatividad”, en sentido restringido.

Mientras se mantuvo la creencia de que todos los fenómenos naturales se podían representar con ayuda de la mecánica clásica, no se podía dudar de su validez relativista. Sin embargo, los adelantos de la electrodinámica y de la óptica hicieron ver cada vez más claramente que tal base no era suficiente. Por esa razón la validez del principio de relatividad se tornó discutible, sin excluir la posibilidad de que la solución fuese en sentido negativo.

La aparente incompatibilidad de la ley de propagación de la luz con el principio de relatividad

Sabemos con exactitud que c es la misma para todos los colores; si así no fuera, el mínimo de emisión en el eclipse de una estrella fija por su compañera oscura no se observaría simultáneamente para los diversos colores.

Con un razonamiento similar al anterior, De Sitter consiguió demostrar que la velocidad de propagación de la luz no puede depender de la velocidad del movimiento del cuerpo emisor.

El proceso de la propagación hay que referirlo a un cuerpo de referencia rígido (sistema de coordenadas). Tomemos las vías del tren e imaginemos que el aire que había por encima de ellas lo hemos eliminado. Supongamos ahora que se emite un rayo de luz cuyo vértice se propaga con la velocidad c respecto a aquél. Nuestro vagón sigue viajando con la velocidad v, en la misma dirección en que se propaga el rayo de luz, pero más despacio, claro. Lo que interesa averiguar es la velocidad de propagación del rayo de luz respecto al vagón. El hombre que corre con respecto al vagón desempeña el papel del rayo de luz. En lugar de su velocidad W respecto al camino, aparece aquí la velocidad de la luz respecto a éste; la velocidad w que buscamos, la de la luz respecto al vagón, es:

W = c – v

Así, la velocidad de propagación del rayo de luz respecto al vagón resulta ser menor que c, lo que atenta contra el principio de la relatividad en sentido restringido, porque, según este principio, la ley de propagación de la luz en el vacío, como cualquier otra ley general de la naturaleza, debería ser la misma tanto si tomamos el vagón como referencia, como si elegimos las vías, lo que, según nuestro razonamiento, parece imposible.

Si cualquier rayo de luz se propaga respecto al camino con la velocidad c, la ley de propagación respecto al vagón tiene que ser otra distinta, en contradicción con el principio de relatividad.

A la vista de todo esto parece obligado abandonar, o bien el principio de relatividad, o bien la ley de propagación de la luz en el vacío.

Cualquiera diría que deberíamos dejar aparcada la ley de propagación de la luz, sustituyéndola por otra ley más complicada y compatible con el principio de relatividad. Pero la evolución de la física teórica demostró que ese camino era impracticable. Las teorías de H. A. Lorentz sobre los procesos electrodinámicos y ópticos en cuerpos móviles demostraron que las experiencias en estos campos conducen a una teoría de los procesos electromagnéticos que tiene como consecuencia la ley de la constancia de la luz en el vacío. Y esa fue la razón por la que los físicos optaron por prescindir del principio de relatividad, a pesar de no encontrar ningún hecho experimental que lo contradijera.

Y fue justo aquí donde entró de lleno la teoría de la relatividad. Mediante un análisis de los conceptos de espacio y tiempo se vio que en realidad no existía ninguna incompatibilidad entre el principio de la relatividad y la ley de propagación de la luz, sino que, ateniéndose sistemáticamente a estas dos leyes, se llegaba a una teoría impecable: la teoría de la relatividad especial, en su concepto de tiempo y relatividad de la simultaneidad.

Explicar esto aquí, ahora, sería prolijo y francamente engorroso. Baste decir que los resultados generales de la teoría, no ha modificado mucho, en los campos de donde nace (electrodinámica y óptica) los enunciados de la misma, pero ha simplificado la derivación de las leyes, y, lo más importante, ha reducido el número de hipótesis independientes sobre las que descansa la teoría.

La mecánica clásica precisaba de una modificación antes de poder armonizar con el requisito de la relatividad especial. Pero esta modificación afecta únicamente a las leyes para movimientos rápidos en los que las velocidades v de la materia no sean demasiado pequeñas frente a la de la luz. Esos movimientos rápidos sólo nos los muestra la experiencia en electrones e iones; en otros movimientos las discrepancias respecto a las leyes de la mecánica clásica son demasiado pequeñas para ser detectables en la práctica.

Según la teoría de la relatividad, la energía cinética de un punto material de masa m no viene ya dado por la expresión

sino por la expresión

Esta expresión se hace infinita cuando la velocidad v se aproxima a c. Así, por grande que sea la energía de aceleración, la velocidad tiene que permanecer siempre inferior a c.

Así pues, la velocidad de la luz es considerada como una constante fundamental de la Naturaleza.

Sin embargo, de acuerdo con la teoría de la Transmultiversalidad, el hecho de que toda forma de existencia esté en constante transformación o diferenciación, implica la imposibilidad de fenómenos repetibles. Visto así, el espacio y los relojes no permanecen invariables y desde esta perspectiva la determinación de valores constantes en un contexto espaciotemporal siempre está ligada a la incertidumbre. Esto implica una contradicción entre la Transmultiversalidad y las dos teorías más importantes de la física contemporánea, la Relatividad y la Física Cuántica.

La Transmultiversalidad es un enfoque teórico que pretende explicar el comportamiento de los fenómenos naturales y de los resultados experimentales de la Ciencia desde la perspectiva de múltiples universos en diferenciación imperecedera. Permite revelar desde otra sistemática los resultados del experimento de Michelson-Morley, el principio de incertidumbre de Heisenberg, la concatenación de todas las fuerzas fundamentales conocidas y de otras interrogantes de la Ciencia contemporánea.

De acuerdo con el propio paradigma científico contemporáneo, continuamente toda forma de existencia ya sea un astro, un ser vivo o una partícula, se manifiesta a través de un estado dinámico de transformación indefectible. Si realizamos un experimento con un objeto y un reloj en un espacio dado, tanto el objeto, como el reloj y el espacio, estarán en constantes cambios.

La Transmultiversalidad nos guía hasta la esencia de toda indeterminación. Incluso, no se trata como asegura Peter Lynds de que es el observador humano, quien subjetivamente proyecta, impone, y asigna un instante preciso en el tiempo a un proceso físico, pues, dado que todo ente existe únicamente en transformación perenne, nuestro cerebro no escapa a este proceso de diferenciación perpetua, así, lo que se exprese es también continuamente diferente o irrepetible, concatenado con la diferenciación totalitaria del Ser.

Visto así, lo que proyecta, impone o asigna una persona no sólo depende de lo subjetivo, sino de la concatenación de fuerzas que determinan su diferenciación perpetua mientras existe. Por tanto, si el proceso de transformación perenne de una persona influye en lo que observa o expresa, sus conclusiones no están exclusivamente determinadas por lo subjetivo. En este contexto, la cognición requiere de otra sistemática.

Si todo es continuamente diferente, no es posible asumir las dimensiones espaciales en cantidades finitas.

Tenemos un objeto situado en un espacio dentro del cual debe moverse desde un punto A hasta otro B; si continuamente tuviéramos acceso al proceso de diferenciación del objeto y del espacio, entonces no sería posible confirmar la existencia de tres dimensiones espaciales y el tiempo o que el objeto se mueve de un punto a otro. Ocurre que, en el Transmultiverso, el objeto es continuamente diferente al igual que los puntos del espacio.

Así, cuando el objeto salga del punto A para llegar al B, resulta que el objeto, el espacio y los observadores son continuamente diferentes. Toda referencia se pierde. Para asegurar que el objeto se mueve del punto A al B habría que desestimar que todo ente se está transformando de forma perpetua. Sin embargo, sucede que las dimensiones del objeto y el espacio están en constantes cambios, apareciendo así infinitas dimensiones tanto en el objeto como en el espacio, o sea, cada ente se está transformando con una superficie aparentemente finita, pero con un perímetro de longitud infinita, tipo fractal.

En ese contexto no es posible registrar el movimiento de traslación de un objeto a menos que se catalogue como inmutable el objeto, el espacio y el observador. Esto explica por qué en el interior de un vehículo que viaja a la velocidad de la luz (teoría de la Relatividad), la trayectoria diagonal de un impulso de luz perpendicular a la dirección del vehículo realiza un recorrido mayor (1 metro) que el vehículo (0.6 metros) en igual período de tiempo (2 nanosegundos), lo cual se ha interpretado como que el tiempo dentro del vehículo demora.

Esta conclusión deviene porque la teoría de la Relatividad dice que la velocidad de la luz es invariable; así, al observar en la luz un recorrido mayor que lo habitual es porque, según la teoría, un tiempo relativo demora. Sin embargo, esto ocurre no por la demora de algún tiempo, sino porque el impulso de luz hace su recorrido

a) con una trayectoria perpendicular a la dirección del vehículo,

b) siempre en el interior de éste que

c) se mueve también a la velocidad de la luz.

Si no se cumple a, b y c, los resultados varían totalmente.

Esto hace que el impulso de luz tenga una trayectoria diagonal y así origina una mayor cantidad de relaciones con el espacio en diferenciación, que al medirse como “distancia inmutable” presenta mayor recorrido que el vehículo en igual período de tiempo.

La luz como fenómeno físico constituye un ejemplo formidable de un proceso transmultiversal, pues está conformada por una amalgama de múltiples longitudes de onda o haces individuales de energía (fotones). De acuerdo con la Transmultiversalidad, este espectro puede considerarse como un conjunto de organizaciones en transformación perpetua cuya diferenciación determina el comportamiento de este fenómeno físico en los distintos tipos de experimentos.

Dado que en el efecto fotoeléctrico se observa la transformación de la luz u otra radiación electromagnética en electrones, este fenómeno puede tomarse como un proceso de diferenciación transmultiversal. Es bien conocido que la emisión de fotoelectrones sucede siempre que se supere la frecuencia mínima o umbral capaz de provocar la emisión. ¿De qué depende este umbral que da origen a la transformación de un ente en otro?

La respuesta a esta pregunta es determinante para explicar por qué cada elemento tiene su propio umbral de emisión o manera singular de transformarse, lo cual se puede lograr aplicando el Análisis Transuniversal a una base de datos que contenga la información de las propiedades de los elementos químicos, incluyendo su comportamiento durante el efecto fotoeléctrico.