dijous, de novembre 27, 2008

La velocitat de la llum

Una de les frases més repetides relacionades amb científics és la que afirma que “tal com va dir Einstein, tot és relatiu”. Aquesta afirmació és una bona demostració que la teoria de la relativitat ha quallat a l’imaginari col·lectiu i que alguna idea tenim del que implica. Però naturalment, Einstein no la va dir aquesta frase, sobretot perquè el que ell afirmava venia a ser, en certa manera, tot el contrari.

El que en realitat va fer-nos veure Einstein era que algunes coses que considerem absolutes, com l’espai o el temps, no ho són pas. Per això ara diem que són relatives, és a dir, que cal expressar-les en relació a alguna cosa. Però Einstein va indicar una cosa que no era gens relativa, sinó completament absoluta. Aquesta cosa és la velocitat de la llum en el buit.

De fet, també és ben conegut que res pot anar més de pressa que la llum. Una llauna pels autors de ciència ficció, però un fet fins ara comprovat en reiterades ocasions. Aquesta velocitat és de, aproximadament, tres-cents mil quilòmetres per segon. (exactament 299.792.458 metres per segon) i es representa amb el símbol “c”, per la paraula llatina “celeritas”, que vol dir velocitat. A més, no fa referència únicament a la llum, sinó a totes les radiacions electromagnètiques i fins i tot a la gravetat.

De manera que l’Univers no és caracteritza per ocupar un espai, o existir durant un temps, sinó pel fet que les radiacions es desplacen a determinada velocitat. Aquesta velocitat és la clau i per això és una de les constants físiques universals.

El problema és que ens costa molt fer-nos una idea mental del que això implica, perquè la nostra ment ha evolucionat per tractar amb velocitats i distàncies a una magnitud humana. Ens costa pensar que el temps o l’espai poden alterar-se, simplement perquè mai estem en condicions d’experimentar-ho en pròpia carn. Però així és el nostre Univers.

I, de fet, si assumim que el que és constant és la velocitat de la llum, podem entendre per quin motiu el temps pot anar a ritme diferent per dos persones. La clau és acceptar que ho mesurem com ho mesurem, la velocitat de la llum sempre ens donarà el mateix valor.

Imaginem que estem aturats en un indret i passa molt ràpidament un cotxe, o un tren o un coet o el que us plagui per davant. Dins aquest vehicle surt un feix de llum del sostre i arriba al terra. Si esteu dins la nau podeu mesurar la distància feta per la llum, del sostre al terra. Però si ho mirem des de fora, com que la nau avança, la trajectòria del feix de llum serà més llarga ja que anirà en diagonal. Sortirà del sostre quan la nau és a la nostra esquerra, i arribarà al terra quan la nau ja és una mica més a la dreta.

Però si calculem la velocitat de la llum, mesurant la distància recorreguda per la llum i el temps emprat, tots dos trobarem el mateix resultat ja que la velocitat de la llum és constant i independent de com la mesurem. Com que les distancies recorregudes són diferents en els dos casos, això vol dir que el temps transcorregut ha de ser diferent per uns i pels altres.

El que ens costa acceptar és que sempre s’obté el mateix valor per “c”. Ens sembla il·lògic que el temps depengui de coses com la velocitat a la que et mous, però quan s’han pogut fer experiments s’ha vist que això és el que realment succeeix.

Hi ha partícules que es desintegren en un determinat temps. Però quan es mouen a velocitats properes a la llum triguen més a desintegrar-se. Realment triguen més? Doncs no. Per elles el temps passa més lentament i es desintegren quan toca. Però per nosaltres el temps passa a un altre ritme i ens sembla que triguen més.

Per tant, Einstein no podia dir que “tot era relatiu”. Justament ell va ser qui va indicar que hi ha coses absolutament constants, com ara la velocitat de la llum. Que aquestes coses no siguin les que ens agradaria o les que estem acostumats ja és un altre problema.

11 comentaris :

Carquinyol ha dit...

És que, des del punt de vista "habitual" és difícil assumir que el temps és variable i que depèn de la velocitat de l'objecte en qüestió, sobretot per totes les referencies culturals que tenim que ens venen a dir que el temps sempre es mou igual, coses d'estar a un sistema tancat.

Una pregunteta... com el planeta Terra, i de fet tot el Sistema Solar, viatja per l'Univers a una certa velocitat, potser que el nostre flux de temps sigui diferents als d'altres planetes/sistemes que viatgen a una velocitat diferent, o els ordres de magnitud del seu desplaçament fan que aquesta variació sigui pràcticament despreciable ?

kika ha dit...

l'explicacio de que el temps pot anar a ritmes diferents l'he trobat fantastica i molt clara i entenedora: felicitats i moltes gracies!
ara be, aixo de que la velocitat de la llum en el buit sigui una constant, que vol dir? que no s'ha trobat cap contraexemple? que s'ha demostrat? ...? aixo es el que va fer eisntein, no?

Núria Tomàs ha dit...

Aquest tema sempre m’ha fascinat. Com més de pressa anem més lent passa el temps per nosaltres. Si aconseguíssim viatjar molt a prop de la velocitat de la llum, quan ens paréssim hauríem viatjat al futur ja que pels demés el temps hauria passat més ràpid. Però llavors, el que no podem fer és tornar al passat perquè hauríem d’aconseguir viatjar a temps negatiu, m’equivoco? Per tant, si algú ha viatjat al futur no ho podem saber perquè no pot tornar!

Asimetrich ha dit...

Molt guapo el post. Genial. També m'ha passat pel cap el tema dels viatges en el temps, com a la Núria. Però sempre em queda el dubte de com de lluny podríem arribar en un viatge en el temps. Potser si ens posem a la velocitat de la llum durant un temps anem al futur, però aniríem 1000 anys endavant o només uns pocs milisegons?. Suposo que això deu estar calculat per algun lloc. Ho realment fotut és el tema de no poder tornar al passat. Glups!

moz ha dit...

Ara començo a entendre mínimament la teoria de la relativitat... Altres vegades que n'havies parlat no m'havia quedat pas tant clar com ara. Comparteixo aquests dubtes respecte a quan se suposa que viatjariem en el temps en el cas d'accelerar-nos fins a la velocitat de la llum...

Dan ha dit...

Carquinyol-Si que tenim un temps diferent pel fet de mouren's junt amb la terra respecte a altres sitemes de referencia. I si que son petites les diferencies. De fet, el simle fet d'anar en cotxe o de estar caminant ja altera el nsotre temps particular respecte d'altres referents. Però de nou, l'efecte es de: zero, coma, i un grapat enorme de zeros al darrera! Absolutament irrellevant a la pràctica.

kika. Gràcies! :-) El cas es que si que s'ha msurat i sempre surt el mateix. Un experiment era mirar la velocitat de la llum en diferent direccions. Com la terra es mou, hauria de ser diferent lel valor de c si ho mirem a favor del movient, en contra o de costat. però sempre s'obté el mateix valor.( De fet, l'experiment era per veure si l'eter existeix, però aixo ja son detalls per als fisics)

Núria Tomàs. El que dius és absolutament correcte. Encara que de fet, tots viatgem cap al futur! El dificil és fer-ho mes de pressa! I l'impossible sembla que es tornar al passat.

Asimetrich. Estrictament es impossible anar a la velocitat de la llum. T'hi pots acostar molt, però igualar-la no es pot. Entre altres detalls perque a mes d'enlentir-se el temsp també augmenta la massa. I a la velocitat de la llum la massa seria infinita. Quan apareix l'infinit tot es complica moltissim. però si estiguessim molt molt a prop de c el temps passaria molt molt lent per nosaltres. De fet si igualem c el temps suposo que es deturaria.

moz. Uf, doncs entendre una mica ja es realment dificil. Cal pensar-hi i donar-hi moltes voltes i acceptar coses que semblen molt llunyanes!

- assumpta - ha dit...

Com sempre, és un plaer poder-te llegir i veure que d'una manera planera ens fas veure més clar coses que havíem llegit, però que sempre ens n'havia quedat alguna llacuna. Gràcies per tenir-te ara i aquí, en el moment present!

Alasanid ha dit...

Un petit canvi de tema avui... La veritat és que amb la teoria especial de la relativitat es van trencar molts conceptes.

A mi el que em meravella és l'augment de la velocitat. Ja que a velocitats molt i molt altes l'energia que aportem va contribuint cada vegada més no en augmentar-nos l'energia cinètica sinó la massa... (la famosa E=mc^2)

PS: espero poder témer tot això en uns semestres.

Dan ha dit...

Asumpta Doncs si ha quedat una mica mes clar el post ha sigut un èxit!

Alasanid. És divertit fer els càlculs amb moviments normals. Quanta massa guanyo si vaig amb l'AVE? i coses així
Per cert. Ja he acabat la primera temporada de The Big bang theory!!!!
Es genial!! Sheldon és l'amo!!!

Alasanid ha dit...

Amb la sèrie aquesta vaig entendre perquè és útil l'anglès en el món científic!! Jo un dia d'aquests començaré amb la segona. (em va agradar molt el del concurs i com acaba amb el rus aquell).

També és divertit fer càlculs de coses que un mai s'hagués imaginat (marca el mateix una bàscula si et peses a dalt d'un avió si viatges cap a l'est o cap a l'oest?? No sé que dóna però es nota i la gent s'espanta més que amb el resultat de l'AVE i això que un és massa i l'altre pes!)

Dan ha dit...

Anar a l'est o l'oest varia el resultat? Buf. Demà al matí m'ho penso, que ara estic espès.