¿Qué es un año ligero y por qué, según la teoría de la relatividad de Einstein, es imposible en menos de un año viajar en menos de un año? – Desde dentro

El límite de velocidad universal es uno de los cultos y difíciles de entender al mismo tiempo. La velocidad de la luz no es solo una constante inquebrantable: es la conexión entre la materia y la energía, como Albert Einstein describe con la fórmula científica más famosa: E = Mc². Podemos mirar los conceptos básicos de nuestra propia existencia, pero no viajar también «C». Solo la luz puede viajar en un año ligero en un año.

Definimos constantes: la velocidad de la luz

La velocidad de la luz es la pieza clave en la ecuación de Einstein. Esta «C» no es solo un número, sino también el factor de conversión que combina los conceptos de masa (M) y energía (E). Es una constante que representa la velocidad de la luz en el vacío, pero también el límite de velocidad para la propagación de cualquier tipo de información, señal o partículas de material en el universo. Si piensa muy fuertemente, es el límite de causalidad en sí: un efecto no puede ocurrir antes de su causa que se propaga con la velocidad máxima «C», puede lograrlo.

Esta velocidad es la misma para cada observador del universo, independientemente de su propio estado de movimiento. Si ilumina una linterna en una hipotética nave espacial del 99% de la velocidad de la luz y la luz, la luz de esta linterna se mueve exactamente con la velocidad de la luz de usted, no a una fracción de ella. Es una de las constantes universales de la física. Y las observaciones del Fondo Cósmico de Microondas, la luz restante del Big Bang, confirman que no ha cambiado de manera meditable en más de 13.8 mil millones de años.

¿Qué velocidad es entonces fácil? Aunque suena extraño, la velocidad de la luz en el vacío tiene un valor exacto y definido: 299,792,458 metros por segundo. Para ponerlo en números más terrenales, corresponde a casi mil millones de kilómetros por hora. Una luz de luz rodearía el Ecuador de la Tierra unas 7.5 veces en un solo segundo. Según la teoría especial de la relatividad de Albert Einstein, es el límite de velocidad final e inquebrantable del universo.

Una épica sobre la medición de lo mencionado anteriormente

El cálculo de la velocidad de la luz fue una de las grandes leyendas de la ciencia. Después de los debates filosóficos de la antigua Grecia y un intento ingenioso pero fallido de Galileo con lámparas entre colinas distantes, se observó la primera estimación en 1676. El astrónomo danés Ole Rømer notó que tenían una duración diferente después de ese tiempo. Dirigió que se debió al tiempo adicional en el que la luz cruzó la órbita de la Tierra cuando nuestro planeta se alejó de Júpiter. Rømer estimó la velocidad de la luz en 220,000 km/s, un número sorprendentemente ajustado para el tiempo.

Medio siglo después, 1728, el físico inglés James Bradley Refinó esta medida Usando otro método: la aberración de la luz de las estrellas. Se dio cuenta de que la posición aparente de las estrellas cambió ligeramente debido a la velocidad de la Tierra en su órbita. Algo similar a la lluvia que parece caer en ángulo al correr. A partir de este efecto, calculó una velocidad de 301,000 km/s, un valor con un error de solo 1%.

No fue sino hasta 1887 que los científicos descubrieron el aspecto más sorprendente de la velocidad de la luz. Albert Michelson y Edward Morley intentaron reconocer el «éter brillante», una mitad invisible suposición de que, según la creencia del tiempo, llenó el espacio para permitir la propagación de la luz. Con Tu experimento Esperaban medir una diferencia en la velocidad de la luz, dependiendo de si estaba a favor o movido contra el «viento éter», que fue creado por el movimiento de la tierra. Sin embargo, no encontraron ninguna variación en absoluto.

A veces, el progreso científico no surge al encontrar lo que se busca, sino aceptar la evidencia de que la vieja certeza afecta. También lo fue Fallar Se convirtió en uno de los resultados más importantes en la historia de la física. Mostró que, independientemente del movimiento del observador, la velocidad de la luz era constante, la teoría etérica se reflejaba y los fundamentos empíricos para la revolución, que Einstein luego desencadenaría.

¿Qué es un año ligero y qué se usa?

Desde 1983, la velocidad de la luz ya no ha sido algo para medir al científico con una precisión creciente. Su valor fue determinado con tal precisión Este es ahora el dispositivo de medición en sí que se define según la luz. Un medidor es «la longitud de la ruta que está cubierta por la luz en el vacío durante un intervalo de tiempo de 1/299792458 segundos».

Este cambio oculta una verdadera verdad: la constancia de la velocidad de la luz es una propiedad más fundamental de nuestro universo que nuestras propias unidades de medición. Ya no usamos dispositivos de medición para medir la velocidad de la luz. Usamos la velocidad de la luz para definir el U -Bahn. Y así, una de las mayores unidades de medición que usamos nace, y eso fue crucial para comprender las inmensas escalas del universo.

Aunque su nombre contiene la palabra «año», un año ligero no es una medida de tiempo, sino de distancia. En resumen, un año ligero es la distancia que mueve un haz de luz en el vacío durante un año terrestre. Eso significa en 365 días. En vista de la increíble velocidad con la que se mueve la luz, es la eliminación astronómica de aproximadamente 9.5 mil millones de kilómetros.

Usamos los años de luz porque las distancias en la habitación son tan grandes que la medición no sería práctica en kilómetros. Por ejemplo, la exoplaneta que está más cerca de la tierra, la próxima Centauri B, está a unos 4.2 años de distancia. En kilómetros, este número sería de casi 40 mil millones para tratar y contextualizar un número mucho más difícil.

Cómo se calcula un año ligero en kilómetros

Vamos a piezas. Si la velocidad de la luz es una constante universal, ¿por qué debería dejar en claro que «C» es la velocidad de la luz? en la aspiradora? Porque en realidad uno no se quita al otro. La luz funciona más lentamente que los materiales como el agua (225,000 km/s) o el vidrio (200,000 km/s). Esto no es una contradicción, sino el resultado de la interacción de la luz con la materia.

La luz consiste en partículas sin masa, que se conoce como fotones. Los fotones individuales siempre viajan con 299,792 km/s. Sin embargo, si un haz de luz cruza un medio material, sus fotones son continuamente absorbidos y gobernados por los átomos del material. Cada una de estas interacciones conduce a un pequeño retraso. La suma de miles de millones de retrasos hace que la velocidad efectiva de la onda de la luz sea debajo de c.

La luz también es una onda electromagnética. Al ingresar a un medio, su campo eléctrico conduce los electrones de los átomos oscilan. Estos electrones oscilantes a su vez crean sus propias ondas electromagnéticas. La onda original y las ondas generadas por los electrones se molestan entre sí y forman un eje combinado que se extiende más lentamente. Pero la luz se mueve a una velocidad constante: la desaceleración es un efecto de cruzar un campo nuclear.

Sin embargo, el vacío de la habitación no es un vacío perfecto. Hay electrones y protones libres en forma de plasma; Hay átomos y moléculas dispersos, principalmente hidrógeno y helio; Hay polvo interestelar y también hay radiación de fondo y campos magnéticos. Pero su densidad es muy baja, lo que significa que la luz fluye a través de la habitación con una velocidad muy, muy estrecha en C. para que el año de luz se calcule tomando el vacío ideal como referencia.

Un año ligero es la distancia que hace la luz en un año. Si algo estaba claro en la escuela secundaria, esta distancia es = velocidad × tiempo. Por lo tanto, la distancia que corresponde a un año ligero se calcula multiplicada en el momento en que un año terrestre dura en ese momento:

• En números redondos, la luz es de 365 días a 300,000 km/SY por año. 365 días × 24 horas × 3600 segundos son 31.6 millones de segundos. 300,000 km/s por 31,600,000 segundos conducen a una distancia de alrededor de 9.5 mil millones de kilómetros.
• En vista de la velocidad exacta de la luz (299,792,458 km/s) y teniendo en cuenta los años salas (365.25 días), el resultado sería 9,460,730.472,581 km.

¿Cuánto cuesta un año ligero terrenal?

El año ligero mide distancias tan grandes que escapan de nuestro imaginario. La luz tarda unos ocho minutos en cubrir la distancia desde el sol hasta la tierra. Si mueve los 150 millones de kilómetros en ocho minutos que nos separan del sol, cubriría la misma distancia 11 veces en una hora. En un día, la distancia diaria se viajaría alrededor del reloj; Y en 365 días, 9.5 mil millones de kilómetros llegarían a los viajes anteriores.

Este gigantesco recorrido es lo que llamamos un año ligero. No se muestra en ningún momento, pero hasta qué punto están las cosas en el cosmos. Para medir los tiempos de astronomía, continuamos usando años, días, segundos, etc., mientras que usamos otra unidad astronómica para distancias muy grandes por mera conveniencia, años ligeros o parsecs.

Solo tienes que ver el cielo nocturno para comprender la inmunda del cosmos. Las estrellas más brillantes son docenas de años de luz. Con poca contaminación lumínica, también podemos ver la galaxia de Andrómeda a simple vista, que es más cercana a nuestra Vía Láctea, que es de 2.5 millones de años luz.

La luz que nuestros ojos capturaron comenzaron de Andrómeda cuando el Australopithecus derrotó a la tierra y luego sufrió varias edades de hielo. En cierto sentido, mira el pasado. Cuanto más nos vemos, más viajamos a tiempo. De esta manera, hemos visto con nuestros telescopios más poderosos lo que sucedió después del Big Bang.

Es imposible viajar a la velocidad de la luz

¿Puedes viajar a la velocidad de la luz? La respuesta a esta pregunta es una de las teorías más famosas de la física: la teoría especial de la relatividad de Einstein. Y para explicarlo, debe volver a la legendaria Fórmula E = MC², que combina la velocidad de la luz con dos conceptos muy diferentes.

Mover un objeto con la masa requiere energía. A medida que aumenta un objeto, la energía que continúa presionando continúa. La famosa equivalencia de Einstein entre masa y energía nos dice que la energía y la masa están intrínsecamente conectadas.

Según la teoría de la relatividad, la masa relativista se acelera como un objeto con las masas y se acerca a la velocidad de la luz. Para acelerar un objeto con masa infinita, se requeriría una cantidad infinita de energía, lo que es simplemente imposible. La velocidad de la luz actúa como un límite de velocidad cósmico definitivo.

¿Porque? Porque solo las partículas libres de masa, como los fotones pueden viajar con esta velocidad. No tienen masa, no se enfrentan a esta energía infinita y esta barrera de masa. Para el resto de nosotros y para cualquier nave espacial que podamos construir, la velocidad de la luz continuará siendo un horizonte inalcanzable. Nada con la masa realmente puede lograrlo. Es el límite de velocidad del universo.

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