| 09.11.07 | Relatividad inviolable |
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| Escrito por MiGUi | |||||||
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Pero sin ánimo de criticar en este post la labor periodística la intención es explicar qué parte de cierto hay en todo esto y qué parte de mito. Para ello vamos a situarnos en el marco de la Relatividad Especial. Esta teoría propuesta por Albert Einstein en 1905 y que pretende describir la mecánica de los sistemas de referencia inerciales. Es decir, los que se mueven a velocidad constante unos con respecto a otros. Tal es el caso por ejemplo, de un avión a velocidad de crucero o del coche cuando va por una carretera recta. La relatividad (especial o RE en adeleante) parte de dos observaciones experimentales que se suponen ciertas. Estos son los dos postulados de los que parte toda la teoría. Evidentemente, de las conclusiones de dicha teoría no se puede saber si los postulados son ciertos o no, porque la teoría se construye partiendo de la base de que son verdad. En caso de que no lo fueran, es la naturaleza la que se encargaría de darnos la advertencia. Hasta hoy no existen refutaciones al respecto y dado que es una teoría tan general y aplicable en tantos campos diferentes todo parece indicar que en efecto, son ciertos. Los dos postulados con los que se construye la RE son los siguientes:
Del segundo postulado se concluye de forma más o menos trivial que al ser la misma en cualquier sistema inercial, la velocidad de la luz es máxima. Esto significa que en RE, c+c = c. Esto contradice la experiencia habitual, pero es que en RE las velocidades no se suman como estamos acostumbrados clásicamente, pero explicar los detalles no es la finalidad de este artículo. Más aún, el segundo postulado implica que no se puede transmitir información física a una velocidad mayor que c. Ningún proceso físico que involucre cambio de información puede suceder a mayor velocidad que 'c' y desde luego dos hechos conectados causalmente (siendo uno la causa y otro el efecto) no pueden transcurrir a mayor velocidad que la de la luz en el vacío. La pregunta ahora sería ¿contiene pues, información la velocidad que se mide en el laboratorio? Sobre esto hay varias cosas que decir. Lo primero, es que como trabajamos con ondas hay que definir lo que es la velocidad. ¿Consideramos velocidad la propagación de una frecuencia, la propagación de muchas, la propagación del promedio? Porque en las ondas reales, no existe una única frecuencia, más bien son paquetes de ondas que pueden estar más o menos compuestas por frecuencias cercanas pero desde luego no por una sola. Y aquí es donde está el quid de la cuestión. En Mecánica Ondulatoria se define velocidad de fase como la velocidad de propagación que debe tener un observador para que vea la fase de una onda monocromática plana constante. Es decir, si nos imaginamos la pantalla de un osciloscopio, la velocidad de fase hace que la onda parezca quieta. Pero esta velocidad en realidad no contiene información física porque habla de ondas monocromáticas, es decir, de ondas que sólo tienen una frecuencia y tienen una amplitud infinita (onda plana). Estas ondas no existen en la naturaleza pero matemáticamente gracias al teorema de Fourier sabemos que cualquier onda real se puede poner como suma de muchas ondas monocromáticas planas. Por eso es útil utilizar esta velocidad, para saber la velocidad que tendría individualmente cada miembro de ese paquete de ondas. La velocidad que sí contiene información física es la velocidad de grupo, que observa el pulso como un todo y es la velocidad que ha de tener un observador para ver la envolvente del pulso (es decir, su forma) invariante con el tiempo. Esta velocidad sí que tiene sentido físico y no va asociada a una frecuencia, sino a un paquete de ondas. Existen casos en la naturaleza donde ni siquiera esta velocidad contiene información física porque las frecuencias que las componen (también llamadas componentes de Fourier del pulso) están demasiado alejadas las unas de las otras y para que tenga sentido definir una velocidad promedio, deben tener una velocidad parecida. En nuestro foro el usuario DeepBlue comentaba que en régimen de dispersión anómala, es imposible que la velocidad de grupo transmita información. Así que podemos decir sin miedo a equivocarnos que en los laboratorios donde se miden esas velocidades tan grandes, se está hablando de velocidad de fase y no de velocidad de grupo. Y la RE permite perfectamente que la velocidad de fase valga cualquier cosa, incluso trescientas o mil veces la velocidad de la luz, porque no viola sus postulados ni sus consecuencias. Lo grave sería encontrar un ejemplo donde la velocidad de la información fuese mayor que la velocidad de la luz, pero esto, no ha pasado hasta ahora. Por lo tanto, cuando se vea en un medio de comunicación una noticia de este tipo, podemos afirmar que nada ha cambiado en el panorama de la Física con ese experimento.
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Es frecuente toparse en los medios de comunicación con noticias del tipo "Einstein se equivocaba: superan la velocidad de la luz en 300 veces" o titulares similares impregnados de un sensacionalismo más propio de la prensa amarillista que de un medio de comunicación serio que pretende informar.
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