La velocidad de la luz

¿Instantánea o finita?

Aristóteles y luego Descartes creían que la luz se propagaba de manera instantánea. Galileo quiso comprobarlo hacia 1638 con dos personas en colinas lejanas destapando linternas por turnos; no detectó demora y concluyó que, si la luz tenía velocidad, era enorme.

La primera medición llegó del cielo. En 1676, en el Observatorio de París, el astrónomo danés Ole Rømer notó que los eclipses de Ío, una luna de Júpiter, se adelantaban cuando la Tierra se acercaba a Júpiter y se atrasaban cuando se alejaba. La diferencia, unos 22 minutos según él, era el tiempo que la luz tardaba en cruzar la órbita terrestre. Christiaan Huygens usó sus datos para estimar unos 220.000 km/s: incorrecto en cifras, pero la luz tenía, por fin, una velocidad finita.

Medirla en la Tierra

En 1849 el francés Hippolyte Fizeau envió un haz a través de los dientes de una rueda giratoria hacia un espejo a 8,6 km, entre Suresnes y Montmartre. A cierta velocidad de giro, la luz que volvía chocaba contra un diente y desaparecía. Obtuvo unos 315.000 km/s. Léon Foucault, con espejos rotatorios, logró en 1862 unos 298.000 km/s y demostró además que la luz es más lenta en el agua, argumento a favor de su naturaleza ondulatoria.

El estadounidense Albert Michelson dedicó su vida a refinar la cifra; en 1907 fue el primer estadounidense en ganar un Nobel de ciencias. Su experimento con Edward Morley en 1887 tuvo un resultado aún más importante: la luz viaja igual en todas direcciones, sin importar el movimiento de la Tierra.

Una constante de la naturaleza

En la década de 1860, James Clerk Maxwell calculó a partir de constantes eléctricas y magnéticas la velocidad de las ondas electromagnéticas y obtuvo un valor casi idéntico al de la luz. La luz era electromagnetismo. En 1905 Albert Einstein elevó esa velocidad a principio: es la misma para todos los observadores. Las consecuencias:

• Ningún objeto con masa puede alcanzarla; acelerarlo exigiría energía infinita.
• El tiempo se dilata y las longitudes se contraen al acercarse a ella.
• Masa y energía son equivalentes, con $c^2$ como factor de conversión en $E=m{c}^2$.

Desde 1983 la velocidad de la luz en el vacío vale exactamente 299.792.458 m/s por definición, y el metro se define como la distancia que recorre la luz en 1/299.792.458 de segundo.

Dato curioso: la luz del Sol tarda unos 8 minutos y 20 segundos en llegar a la Tierra, y la de la Luna, unos 1,3 segundos; cuando mirás el cielo nocturno, ves estrellas tal como eran hace años, siglos o milenios.

Mirar el pasado

Por eso la distancia astronómica se mide en años luz, unos 9,46 billones de kilómetros. La estrella más cercana, Próxima Centauri, está a 4,2 años luz. El telescopio James Webb observa galaxias cuya luz partió hace más de 13.000 millones de años, poco después del Big Bang.

La luz sí se frena dentro de los materiales: en el vidrio va a unos 200.000 km/s, y en 1999 la física danesa Lene Hau la redujo a 17 m/s en un condensado de Bose-Einstein. En la fibra óptica que sostiene internet, un mensaje entre Asunción y Madrid tarda decenas de milisegundos: el límite cósmico se nota hasta en los videojuegos en línea.