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Esta pregunta es una cuestión que se repite recurrentemente entre los que se inician en física y se acercan la teoría de la relatividad. ¿Por qué no hay nada que supere la velocidad de la luz?

La respuesta más simple es «porque así se deduce a partir de la Teoría de la Relatividad de Einstein«, pero profundicemos un poco más aunque para eso hay que usar dicha teoría.

Supongamos un objeto acelerando, ganando velocidad y acercando su velocidad a la de la luz. Según la Teoría de la relatividad la energía necesaria para acelerar este objeto irá aumentando a medida que aumenta su velocidad como si su masa aumentará según la fórmula 

Es fácil ver que a medida que  v aumenta y se va acercando a c el valor de la raiza cuadrada del denominador va bajando hacia cero y por lo tanto el valor de la masa m va aumentando hacia infinito. El límite de esta expresión cuando v tiende a c es infinito.

Por esto para conseguir acelerar un cuerpo hasta una velocidad  igual a la de la luz, c, haría falta una velocidad infinita. Lo que nos lleva a la imposibilidad de alcanzar dicha velocidad.

 Pero ahora podemos preguntarnos ¿entonces la luz tiene masa infinita? ¿o simplemente no tiene masa? la respuesta es evidentemente la segunda, o al menos que su masa es sólo aparente, equivalente a su energía. 

Y más preguntas ¿Por qué la luz no puede viajar a más velocidad? ¿O por qué no hay otros objetos similares, sin masa, que viajen a más velocidad? o ¿Por qué la gravedad se dice que viaja o se transmite a la velocidad de la luz y no a más velocidad?

Pues bien, la respuesta reside en la cuestión de la simultaneidad. La simultaneidad es relativa y depende del sistema de referencia que usemos. No existe una simultaneidad absoluta en el marco de la teoría de la relatividad pues el único modo de determinar si dos hechos son simultáneos es mediante ondas electromagnéticas que están sujetas al relativismo. Si hubiera algo que se transmitiera a velocidad infinita entonces la simultaneidad podría determinarse de modo absoluto, existiría y sería determinable un espacio de referencia privilegiado y la teoría de la relatividad no funcionaría.  Pero las consecuencias de la teoría de la relatividad se cumplen perfectamente en las experiencias, por lo tanto el principio de relatividad debe ser cierto y entonces no debe haber nada que pueda viajar a más velocidad que la luz.

En la teoría neutoniana los efectos gravitatorios se transmiten a velocidad infinita, son instantaneos. Sin embargo según la teoría de la relatividad la gravedad transmite su efecto a la velocidad de la luz.

La pregunta es ¿hay mediciones concretas de esta velocidad de transmisión del efecto gravitatorio?

La respuesta es si. Una de estas mediciones, la más reciente de la que tengo noticia, es la medición realizada por un equipo chino y publicada en enero de 2013 en «mapping ignorance» a partir del estudio de las mareas. Y la velocidad medida, si, es la de la luz.

 

Newton’s theory of gravitation assumes that the speed of gravity is infinite and the  gravitational interaction is instantaneous. However, Einstein’s theory postulates that it is exactly equal to the speed of light. A team of Chinese physicists lead by Tang Ke Yun, at the Institute of Geology and Geophysics, Chinese Academy of Sciences, Beijing, China, has measured the speed of gravity with a relative error of about 5% by using Earth tides during three solar/lunar eclipses ¹. The resulting value, between 0.93 to 1.05 times the speed of light, confirms the result postulated in Einstein’s theory. It is expected that new measurements using the same method, but with better gravimeters, could reduce the error by about an order of magnitude….

(sigue en https://mappingignorance.org/2013/01/04/the-speed-of-gravity/)