Velocitat de la llum
Col·laboració de Jordi Domingo per al capítol Constants universals
La designació de c com a lletra per a representar el número de metres per segon que recorren les partícules de llum no és qualsevol banalitat. Pot ser que estem parlant de la constant més important de la història de la física o, si més no, segur que la més famosa. Per tant és lògic que el símbol triat per a representar-la sigui la c de “constant” o, com alguns diuen, del llatí “celeritas” (“velocitat”). Però la seva importància es veu clarament en la física relativista o quàntica, per exemple; o en altres branques de la física en què la velocitat de la llum té un paper determinant. I és que en aquests casos s’utilitza un sistema d’unitats conegut amb el nom de “unitats naturals” que estableix que c=1 i per tant no influeix en cap fórmula; de tal manera que tota la matemàtica que explica aquesta física està desenvolupada en favor de la velocitat de la llum i aquesta per tant no necessita cap símbol.
La constant coneguda com velocitat de la llum c no representa res més que els metres que és capaç de recórrer una partícula de llum en l’espai buit en un segon. És en aquest medi que es mou més ràpid i la seva velocitat varia segons el material. Però no només la velocitat de la llum és més alta en el buit que en cap altre material, també és la velocitat més alta de qualsevol partícula. Una de les característiques de la velocitat de la llum és que, segons es creu, i això encara està per demostrar, cap altra partícula pot moure’s més ràpidament i per tant estaríem parlant de la velocitat límit de la física.
I de quina velocitat estem parlant? Doncs gairebé 300.000 km per segon, o més científicament expressat 299792458 m/s, la mesura és tan correcta que el sistema internacional ens obliga a escriure “(exacta)” al costat perquè estan convençuts que la mesura és correcta, és a dir, 1 unitat de Planck en el buit. Estem parlant d’una velocitat mitjana un milió de vegades superior a la del so, prou ràpida com per viatjar del sol a la Terra en 8 minuts i 19 segons. I donat que una velocitat tan elevada és molt difícil de mesurar sense tècniques especials, no va ser fins al segle XVII que els mesuraments es van començar a aproximar al real. Avui dia és tan exacte, que fins i tot el metre es defineix en funció de la velocitat de la llum. És oficialment la distancia que recorre la llum en el buit en un període de 1/299792458 segons. I és que la velocitat de la llum és tan elevada que moltes vegades es pot considerar que es desplaça instantàniament i a més significa un factor essencial en l’astronomia o l’electrònica per exemple.
És evident llavors que aquesta costant és essencial en la física. Si amb Maxwell al segle XIX va començar a cobrar importància, és definitivament amb Einstein (principis del segle XX) que va assolir un protagonisme en la física relativista. La teoria de la relativitat especial d’Einstein explica que la velocitat de la llum té un paper connectant l’espai i el temps en l’estructura que el geni va anomenar espai-temps. I, com dèiem abans, un dels fets que es desprèn de tot això és que la velocitat de la llum és un límit absolut; però també és que l’energia i la massa estan connectades (en la fórmula més cèlebre de la història de la ciència moderna): E = mc2. Una fórmula que tantes alegries ha donat a la física amb la mecànica quàntica i algunes decepcions com l’energia nuclear.
Si poguéssim viatjar a una v=c li donaríem més de set voltes al planeta Terra en un segon! I, de fet segons Einstein si a una partícula que es desplaça a velocitats properes a c li transmetem energia aquesta es tradueix en un augment de la massa de la partícula i no en un augment de la velocitat, per això Einstein diu que la velocitat de la llum és inassolible. Tal vegada una nova revolució en el camp de la física quàntica ens està esperant en aquesta direcció…
Col·laboració de Jordi Domingo per al capítol Constants universals