El extraño comportamiento de la luz

Ya sabemos la enorme rapidez con la que se desplaza la luz (cuya particula portadora es el fotón) en el vacío, unos 299.792 kiómetros por segundo (ver el post La Edad del Universo). Un fotón emitido por el sol tarda poco más de 8 minutos en llegar a la Tierra, tras recorrer un trayecto de casi 150 millones de kilómetros.

Desde luego es una velocidad impresionante, pero más impresionante es que, según las ecuaciones de la Relatividad Especial de Einstein y todas nuestras pruebas experimentales, no hay nada en el Universo que pueda moverse más rápido que la luz, ni siquiera a su mismo nivel. Pero aquí no terminan las sorpresas; resulta que esta velocidad de la luz es "absoluta", es decir, no depende de la velocidad del foco emisor. Imaginemos una potente linterna autopropulsada que puede navegar por el espacio como si fuese una nave estelar. Imaginemos que nosotros estamos mirando por la ventana de una estación espacial en órbita y que la linterna se mueve en línea recta hacia nosotros a un velocidad constante de, pongamos, 100.000 km/s; ¿a qué velocidad nos alcanzará la luz que emite? Si este problema se lo hubiesen planteado a Newton o cualquier físico de los dos siglos posteriores a él, la respuesta hubiese sido: 299.792 + 100.000 = 399.792 km/s. La velocidad de la luz emitida se obtendría sumando la correspondiente a la luz con la del foco emisor (la linterna). De igual forma podríamos calcular la velocidad en el caso de que la linterna se alejase de nosotros a la misma velocidad constante; en este caso, obtendríamos 199.792 km/s (restando, evidentemente, a la de la luz, la velocidad del foco que la emite). Sin embargo, numerosos experimentos -como el de Michelson y Morley- demostraron más allá de toda duda que la física clásica estaba equivocada con la luz; su velocidad es totalmente independiente de la de su foco. 

Mesa óptica usada por Michelson y Morley en su experimento

Esta conclusión fue incorporada por Albert Einstein en su Relatividad Especial, dando como resultado que si la luz se desplaza con una rapidez "absoluta", deben ser el espacio y el tiempo los que tienen que ser "relativos", según la velocidad y dirección del marco de referencia del observador. Es decir, que dos observadores moviéndose uno con respecto al otro, obtendrán mediciones distintas (aunque ambas válidas) sobre distancias y tiempos de un mismo fenómeno observado. Parece paradójico, ¿no? Pues la pruebas experimentales que lo corroboran son abrumadoras, y mucha de la tecnolgía moderna que nos sustenta (los satélites y receptores de GPS, por ejemplo) tiene que diseñarse en base a las ecuaciones relativistas para funcionar correctamente. Seguiremos profundizando en ello.