Un grupo de investigadores se ha planteado si podríamos detectar que la velocidad de la luz fuese variable. Es decir, que en función de la dirección en que se mida, podríamos determinar que su velocidad no es la que se creía…

Qué implicaría que la velocidad de la luz fuese variable

La relatividad especial es una de las teorías más validadas de la física. Es una pieza fundamental en el viaje espacial, el uso de GPS o incluso nuestro sistema de electricidad. Todo gira, en la relatividad, en torno al hecho de que la velocidad de la luz, en el vacío, es una constante absoluta. Sin embargo, por extraño que pueda parecer, es algo que nunca se ha podido comprobar. Por lo que no es descabellado preguntarse qué pasaría si la velocidad de la luz fuese variable. Einstein concibió su teoría para explicar por qué la luz tiene una velocidad constante.

Albert Einstein. Crédito: Orren Jack Turner

A finales del siglo XIX se pensaba que, como la luz viaja en forma de onda, debía ser transportada por algún material. En aquella época se llegó a dar completamente por sentado y recibió el nombre de éter. A fin de cuentas, se planteaba que era necesario porque las ondas viajan en un medio. Por lo que, añadían, si el éter existiese, entonces la velocidad de la luz debería cambiar a medida que la Tierra se desplaza a través de él. Las mediciones, sin embargo, mostraron que no era así. La velocidad de la luz es constante en todos los casos.

El genial físico fue capaz de comprender que el problema estaba en suponer que el espacio y el tiempo eran absolutos, y que la velocidad de la luz podía variar. Si, en su lugar, se suponía que la velocidad de la luz es constante, el espacio y el tiempo se verían afectados por el movimiento. Es una idea que, aunque nos resulta de lo más extraño, ha sido comprobada en multitud de ocasiones. La luz tiene una velocidad constante. Sin embargo, algunos físicos recuerdan que, en realidad, es imposible medir la velocidad de la luz en una sola dirección.

El efecto de la relatividad

En la relatividad se supone que la velocidad de la luz, en el vacío, es una constante universal, pero es la propia teoría la que muestra que es imposible llevar a cabo la medición de su velocidad. La relatividad impide, por ejemplo, medir el tiempo que necesita la luz para viajar de un punto A a un punto B. Para hacer esa medición, en una única dirección, sería necesario tener relojes sincronizados en cada extremo. El movimiento relativo, sin embargo, afecta al ritmo de los relojes en relación a la velocidad de la luz.

Es decir, no se puede sincronizar ambos relojes sin conocer la velocidad de la luz. Al mismo tiempo, es imposible conocer la velocidad de la luz sin medirla. Lo que sí se puede hacer, sin embargo, es utilizar un único reloj y medir el tiempo que la luz tarda en hacer el recorrido desde el punto A al B y el regreso. Así es como se llevan a cabo las mediciones de la velocidad de la luz. Como los resultados siempre son constantes, parece perfectamente lógico dividir por dos sin más complicaciones. De hecho, eso mismo fue lo que hizo Einstein.

Supuso que el tiempo de viaje en ambos sentidos sería el mismo. Los experimentos que se han llevado a cabo, a lo largo de los años, muestra lo mismo. Sin embargo, también muestran que la velocidad de la luz hacia nosotros es diez veces más rápido que en dirección opuesta. Lo cierto es que la luz no necesita tener una dirección constante en todas las direcciones. Solo necesita que el viaje completo sea constante. La relatividad funcionaría perfectamente incluso si la velocidad de la luz fuese variable, o anisotrópica, si lo preferimos.

Si la velocidad de la luz fuese variable… ¿qué veríamos?

Si la velocidad de la luz varía en función de la dirección de su movimiento, el universo debería ser diferente a lo que vemos. Al observar galaxias lejanas, estamos observando el pasado, porque la luz necesita un tiempo para alcanzarnos. Si la luz lejana nos alcanzase más rápido desde una dirección que otras, veríamos el universo de una forma diferente. Lo veríamos más viejo y más expandido en la dirección de la luz más rápida. Cuanto más rápido viaje la luz, menos nos remontaremos en el tiempo. Pero el cosmos es uniforme en todas las direcciones.

¿Y si la velocidad de la luz fuese variable?
El cúmulo de galaxias Abell 85, a 700 millones de años-luz de la Vía Láctea. Crédito: Matthias Kluge/USM/MPE

Por lo que la velocidad de la luz debería ser la misma en todas partes. Sin embargo, un nuevo estudio muestra que, si la velocidad de la luz variase con la dirección, también lo haría la contracción del espacio y la dilatación temporal. Por lo que tuvieron en cuesta esa posibilidad en un modelo relativista sencillo, que se conoce como universo de Milne. Es, simplemente, algo similar a una réplica del universo pero sin considerar la materia y la energía. Así, observaron que la velocidad de la luz variable provocaría efectos de la relatividad de formas diferentes.

Sin embargo, estos efectos cancelarían aquello que haría que se pudiese detectar que la velocidad de la luz varía. Por lo que, en realidad, incluso si nuestro universo resultase ser anisotrópico, porque la velocidad de la luz fuese variable, nos seguiría pareciendo perfectamente homogéneo. Dicho de otra manera, un experimento aparentemente sencillo, no sería capaz de demostrar que Einstein supuso, correctamente, que la velocidad de la luz es constante. No deja de ser una curiosidad, ya que la relatividad ha sido comprobada muchas veces, pero no deja de ser interesante…

Referencias: Universe Today