WF-98765 and Light - WF.98765 y la luz

WF-98765 and Light

I'm going to try to explain what happened to me a few days ago while walking in the park. I was wrapped up in my thoughts about relativity, and a basic experiment came to mind. Let's imagine two extraterrestrial observers traveling in their interstellar spaceships and moving relative to each other. The ships have dimensions of three hundred thousand kilometers and in their ends they have installed some electrical devices. These devices, located at the ends of the spaceships, are designed in such a way that when they touch the respective devices of the other ship, they emit wave fronts in all directions.

One of the spectacles that light offers us is the contemplation of inertial systems. But light and matter are beings of a different nature. If it were not for light, we could only discover an inertial system when we hit it. But light, by illuminating objects, allows us to see them and to know their position. And that is the problem. Let's see it:

The observers are each located in the center of their spaceship. When spaceships cross each other, their ends touch and two rays of light start from each end of the spaceships and travel towards the center of the spaceships (and also in all directions). And at the same time as the wavefronts advance towards the centre of each spaceship, the spaceships move in relation to each other, but they do not move in relation to the wavefronts. 

The problem is that light allows us to see how an inertial system moves away from us.  And we think that the traveller of the other spacecraft is going to measure a different speed of light from the speed that we will measure because the distance that he is going to measure between the point at which the wave front was created and the point at which he is after a while is different from the distance that we are going to measure.

When observers measure the speed of light, they find that the value is the same for each of them: three hundred thousand kilometers per second. In addition, the wavefronts at both ends reach each observer simultaneously. But they move relative to each other. Then each thinks that the other cannot be measuring the same speed of light, or that the wavefronts do not reach the other observer simultaneously.

I was absorbed in all those ideas when I heard a voice saying to me:

“I am the wave front WF-98765, and all this has a very simple explanation. Even though it is said that absolute space does not exist, I have to reveal to you that absolute space exists and is that of light. Light creates absolute space, and light doesn't care if inertial systems move relative to each other. Light moves in a space in which the bodies remain static, although for each observer there is the effect that other bodies move relative to him at a constant speed. In reality, for light, inertial systems always occupy the same point in their space, absolute space. I, for example, measure my distances from the points that inertial systems occupy in my space which is the space of light. It is like taking a snapshot when the spaceships touch their ends and this image remains the same when the wave fronts reach the observers who occupy the center of the ships.”

When I was able to recover from the shock, the wavefront had already disappeared, and I was very grateful because I had just learned an unforgettable lesson.

WF-98765 y la luz

Hace unos días, mientras paseaba por el parque, ocurrió algo que todavía intento comprender.

Iba enfrascado en mis pensamientos sobre la relatividad cuando se me ocurrió un sencillo experimento.

Imaginemos dos observadores extraterrestres que viajan en sendas naves interestelares y se mueven uno respecto del otro.

Cada nave mide trescientos mil kilómetros de longitud. En ambos extremos dispone de unos dispositivos que, al rozar los correspondientes dispositivos de la otra nave, emiten frentes de onda en todas direcciones.

La luz nos ofrece un espectáculo extraordinario: nos permite contemplar los sistemas inerciales.

Luz y materia, sin embargo, son de naturaleza diferente.

Sin la luz, solo descubriríamos otro sistema inercial cuando chocáramos contra él. Pero la luz ilumina los objetos, nos permite verlos y conocer su posición.

Y ahí comienza el problema.

Los dos observadores se encuentran exactamente en el centro de sus respectivas naves.

Cuando las naves se cruzan, sus extremos se rozan y los dispositivos emiten los frentes de onda. Parte de esa luz viaja hacia el centro de cada nave.

Mientras los frentes avanzan, las naves continúan moviéndose una respecto de la otra, pero no lo hacen con respecto a los frentes de onda. 

Y entonces aparece la paradoja.

Imaginemos ahora que viajamos en una de las naves. La luz nos permite observar desde nuestro sistema inercial cómo la otra nave se aleja de nosotros. Por eso podríamos pensar que su viajero debería medir una velocidad de la luz diferente de la que medimos nosotros: la distancia que él mide entre el punto donde nació el frente de onda y la posición que ocupa después de transcurrido un tiempo es distinta de la que medimos nosotros.

Sin embargo, cuando realizan sus mediciones, los dos obtienen exactamente el mismo resultado:

trescientos mil kilómetros por segundo.

¿Cómo puede entonces cada observador medir la misma velocidad de la luz?

Además, los frentes de onda procedentes de ambos extremos alcanzan simultáneamente a cada observador.

Pero las naves se mueven una respecto de la otra.

Entonces cada observador piensa que el otro no puede estar midiendo la misma velocidad de la luz, o que los frentes de onda no llegan de forma simultánea al otro observador.

¿Cómo pueden ambos afirmar que los frentes de onda llegan simultáneamente?

Estaba completamente absorto en aquellas preguntas cuando oí una voz:

—Soy el frente de onda WF-98765.

Me detuve.

—Todo esto tiene una explicación muy sencilla —continuó—. Aunque se afirma que el espacio absoluto no existe, tengo que revelarte algo: existe. Es el espacio de la luz.

No dije nada.

—La luz crea su propio espacio. Y a la luz no le importa que los sistemas inerciales se desplacen unos respecto de otros. La luz se mueve en un espacio en el que los los cuerpos permanecen inmóviles, aunque para cada observador se produzca el efecto de que los demás cuerpos se mueven respecto de él a una velocidad constante.

La voz guardó silencio durante un instante. Y continuó:

—Para mí, la luz, los sistemas inerciales conservan su posición en ese espacio absoluto. Yo mido las distancias desde los puntos que ocupan en él. Imagínalo como una fotografía tomada en el instante en que los extremos de las naves se rozan. Para mí, esa fotografía permanece intacta mientras los frentes de onda avanzan hacia los observadores.

Quise preguntarle algo.

Pero WF-98765 había desaparecido.

Permanecí inmóvil durante unos instantes, intentando comprender lo que acababa de ocurrir.

Después continué mi paseo.

Y me llevé conmigo una lección que sabía que nunca olvidaría.

 

Yo, por ejemplo, mido mis distancias con respecto a los puntos que los sistemas inerciales ocupan en mi espacio que es el espacio de la luz. Es como hacer una foto instantánea cuando las naves rozan sus extremos y esta imagen sigue siendo la misma cuando los frentes de onda llegan a los observadores que ocupan el centro de las naves.

Cuando pude recuperarme del susto, el frente de onda ya había desaparecido, y yo quedé muy agradecido porque acababa de aprender una lección inolvidable.