15.2: Preparación
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Primero: Tenga en cuenta que he usado la palabra “velocidad”. Algunos escritores utilizan la palabra “velocidad” como si se tratara simplemente de un sinónimo de “velocidad” más impresionante y que suena científico. Confío en que todos los lectores de estas notas conozcan la diferencia y usen la palabra “velocidad” cuando signifiquen “velocidad”, y la palabra “velocidad” cuando signifiquen “velocidad —seguramente no es una exigencia irrazonable. Decir que la “velocidad” de la luz es la misma para todos los observadores significa que la dirección de desplazamiento de la luz es la misma en relación con todos los observadores. Esto sin duda no es en absoluto lo que pretende transmitir un escritor que usa la palabra “velocidad”, pero es el significado literal (y por supuesto bastante erróneo) de la aserción.
Segundo: ¿Cómo podemos definir la velocidad de la luz para que tenga cierto valor exacto? Seguramente la velocidad de la luz es lo que encontramos que es, y no somos libres de definir su valor. Pero de hecho se nos permite hacer esto, y la explicación, brevemente, es la siguiente.
A lo largo de la historia, el metro se ha definido de varias maneras diferentes. En un momento fue una fracción especificada de la circunferencia de la Tierra. Posteriormente, fue la distancia entre dos rasguños en una barra de aleación de platino-iridio sostenida en París. Posteriormente aún se trataba de un número especificado de longitudes de onda de una línea particular en el espectro del mercurio, o cadmio, o argón o kriptón. En nuestro estado actual de la tecnología es mucho más fácil medir y reproducir estándares precisos de frecuencia que medir y reproducir estándares de longitud. Por eso, la unidad de tiempo actual SI (Système International) es la SI segunda, la cual se basa en la frecuencia de una transición particular en el espectro de cesio, y a partir de ahí, el metro se define como la distancia recorrida por la luz al vacío en un definido fracción de un segundo SI, asignándose a la velocidad de la luz el valor exacto citado anteriormente.
La discusión detallada de las definiciones exactas de las unidades de tiempo, distancia y velocidad forma parte del tema de la metrología. Ese es un tema importante e interesante, pero sólo es marginalmente relevante para el tema de la relatividad, y en consecuencia, habiendo citado el valor exacto de la velocidad de la luz, dejamos aquí más discusión sobre metrología.
Tercero: ¿Cómo puede la velocidad de la luz ser la misma en relación con todos los observadores? Esta afirmación es absolutamente central en la teoría de la relatividad especial, y puede ser considerada como su principio fundamental y más importante. Lo discutiremos más a fondo en lo que resta del capítulo.