fr en es pt
Astronomía
Agujeros Negros Asteroides y Cometas Científicos Constelaciones Eclipses Medio Ambiente Ecuaciones Elementos Químicos Estrellas Evolución Exoplanetas Galaxias Lunas Luz Materia Nebulosas Niños Planetas Sol Sondas y Telescopios Tierra Universo Volcanes Zodiaco Nuevos Artículos Shorts Glosario
RSS astronoo
Sígueme en X
Sígueme en Bluesky
Sígueme en Pinterest
Español
English
Français
Português
 


Última actualización 4 de agosto de 2025

La Velocidad de la Luz: Una Constante Universal

Constante fundamental de la naturaleza

La luz, un fenómeno invariante

La luz viaja en el vacío a una velocidad constante de \(\approx 299,792,458\) m/s, denotada \(c\). Esta velocidad no varía con la velocidad de la fuente emisora ni con la del observador. Esta propiedad, confirmada experimentalmente en 1887 por los trabajos de Albert Abraham Michelson (1852-1931) y Edward Morley (1838-1923), es uno de los dos postulados fundamentales de la relatividad especial (1905) de Albert Einstein (1879-1955).

¿Por qué esta constancia es tan extraña?

En los sistemas clásicos newtonianos, las velocidades se suman. Si un tren viaja a 100 km/h y un pasajero lanza una pelota a 50 km/h, un observador en el suelo medirá 150 km/h. Pero la luz no obedece esta regla: sin importar la velocidad del tren o del objeto lanzado, la luz emitida siempre será medida a \(c\) por todos los observadores, sin importar su velocidad relativa.

Una consecuencia directa de las ecuaciones de Maxwell: Las Constantes Universales

Las ecuaciones de Maxwell predicen que las ondas electromagnéticas se propagan en el vacío a una velocidad dada por: \(\displaystyle c = \frac{1}{\sqrt{\varepsilon_0 \mu_0}}\) donde \(\varepsilon_0\) es la permitividad del vacío y \(\mu_0\) su permeabilidad magnética. Estas constantes son universales, lo que impone que \(c\) también lo sea. Esta propiedad sacudió profundamente la mecánica clásica y llevó al abandono del concepto de éter.

N.B.: La permitividad del vacío \(\varepsilon_0\) refleja la resistencia del vacío a la formación de un campo eléctrico. Un vacío "perfecto" tiene una permitividad mínima, pero en presencia de cargas, permite la transmisión de fuerzas eléctricas.
N.B.: La permeabilidad magnética \(\mu_0\) es una propiedad física que describe la capacidad de un material para magnetizarse bajo el efecto de un campo magnético externo.

Un límite de velocidad para la transmisión de la información

La velocidad de la luz también representa un límite causal: ninguna información puede propagarse más rápido. Esta restricción estructura toda la causalidad de nuestro universo. Si pudiéramos exceder \(c\), aparecerían paradojas temporales, amenazando la coherencia de la física.

Ejemplo 1: El sistema GPS y la sincronización de relojes

Los satélites GPS deben tener en cuenta el tiempo que tarda la señal de luz (ondas de radio) en recorrer la distancia Tierra-satélite (unos 20.000 km). Dado que esta transmisión está limitada por la velocidad de la luz \(c\), un error de un microsegundo resultaría en una imprecisión de posicionamiento de más de 300 metros. Sin respetar este límite de velocidad, las coordenadas GPS serían inconsistentes y no sincronizadas. Además, el sistema GPS también corrige los efectos relativistas debido a la velocidad de los satélites y la diferencia de potencial gravitacional con la superficie de la Tierra.

Ejemplo 2: El entrelazamiento cuántico y el teorema de no comunicación

Incluso en el fenómeno del entrelazamiento cuántico, donde dos partículas correlacionadas parecen reaccionar instantáneamente entre sí independientemente de la distancia, ninguna información puede transmitirse más rápido que la velocidad de la luz. Esta restricción está garantizada por el teorema de no comunicación, que impide cualquier transferencia explotable de información entre dos eventos entrelazados. Así, la relatividad sigue siendo coherente: los efectos cuánticos no locales no violan la causalidad impuesta por el límite \(c\).

Un universo relativista

Al aceptar que \(c\) es la misma para todos, se hace necesario redefinir el tiempo y el espacio. El tiempo se dilata y las longitudes se contraen según la velocidad relativa, según las fórmulas: \(\displaystyle t' = \frac{t}{\sqrt{1 - v^2/c^2}}, \quad L' = L \sqrt{1 - v^2/c^2}\)
Estos efectos, aunque débiles a baja velocidad, se vuelven predominantes a velocidades cercanas a \(c\).

Intensidad de los efectos relativistas según la velocidad
Objeto / MarcoVelocidad (como % de \(c\))Dilatación del tiempo
(factor \(\gamma\))
Efecto relativista
Coche en autopista\(\approx 10^{-7}\%\)\(\gamma \approx 1.000000000000005\)Despreciable
Avión comercial (900 km/h)\(\approx 0.00008\%\)\(\gamma \approx 1.00000000003\)Efecto medible por relojes atómicos
Estación espacial (ISS)\(\approx 0.00025\%\)\(\gamma \approx 1.0000000008\)Corregido en sistemas GPS
Electrón en un sincrotrón\(99.9999\%\)\(\gamma \approx 707\)Efectos dominantes, vitales para cálculos
Rayos cósmicos (muones)\(99.94\%\)\(\gamma \approx 29\)Permite alcanzar la superficie terrestre
Viaje interestelar a 0.9 \(c\)\(90\%\)\(\gamma \approx 2.29\)Tiempo dividido por 2.3 para el viajero
Viaje a 0.99 \(c\)\(99\%\)\(\gamma \approx 7.09\)Efectos muy visibles (tiempo ×7)

La velocidad de la luz: fundamento del espacio-tiempo

La constancia de \(c\) permite definir las unidades fundamentales (el metro se define a partir de \(c\)), sincronizar los relojes atómicos en el GPS y medir las distancias cósmicas. Por lo tanto, es mucho más que una simple velocidad: es una propiedad estructural del espacio-tiempo.

Consecuencias físicas de la constancia de la velocidad de la luz
FenómenoDescripciónOrigenConsecuencias experimentales
No aditividad de las velocidadesLa luz no obedece la composición clásica de velocidadesPostulado relativistaResultado de Michelson-Morley, constancia de \(c\)
Dilatación del tiempoEl tiempo fluye más lentamente para un observador en movimientoRelatividad especialMedido con muones atmosféricos, relojes en aviones
Contracción de longitudesUn objeto en movimiento parece contraído en la dirección del movimientoRelatividad especialConfirmado indirectamente en física de partículas
Invariancia de las leyes de la físicaLas leyes de la física son las mismas para todos los observadores inercialesPostulado fundamentalProbado con precisión por muchos dispositivos inerciales

Fuentes: Michelson & Morley (1887), Wikipedia – Relatividad especial, NIST – Definición del metro.

Artículos sobre el mismo tema

Sprites y Rayos Cósmicos: Los Rayos Fantasma de la Atmósfera Sprites y Rayos Cósmicos: Los Rayos Fantasma de la Atmósfera
Principio de absorción y de emisión atómica, naturaleza de la luz Principio de absorción y de emisión atómica, naturaleza de la luz
El Láser Femtosegundo: del Tiempo Ultra-Corto a la Potencia Extrema El Láser Femtosegundo: del Tiempo Ultra-Corto a la Potencia Extrema
El Mundo del Color El Mundo del Color
Los colores del arcoiris Los colores del arcoiris
La naturaleza de la luz La naturaleza de la luz
Lámpara de plasma y concepto de campo Lámpara de plasma y concepto de campo
¿Qué es el Vantablack? ¿Qué es el Vantablack?
Experimento de Michelson y Morley Experimento de Michelson y Morley
Calculo de Corrimiento al rojo o redshift (z) Calculo de Corrimiento al rojo o redshift (z)
Espectacular airglow en Francia Espectacular airglow en Francia
Luz, toda la luz del espectro Luz, toda la luz del espectro
Las espículas del Sol Azul Las espículas del Sol Azul
Oscurecimiento global Oscurecimiento global
Pilares solares: Espejismos celestes y juegos de luz Pilares solares: Espejismos celestes y juegos de luz
La Velocidad de la Luz: Una Constante Universal La Velocidad de la Luz: Una Constante Universal
El universo de los rayos X El universo de los rayos X
Anillos de diamantes sobre el Pacífico Anillos de diamantes sobre el Pacífico
La increíble precisión del segundo La increíble precisión del segundo
Efectos de la aberración de la luz Efectos de la aberración de la luz
¿Por qué las partículas elementales no tienen masa? ¿Por qué las partículas elementales no tienen masa?
La sombra del agujero negro La sombra del agujero negro
El amanecer y sus rayos de luz El amanecer y sus rayos de luz
Blue Moon or Ice Moon: Understanding These Lunar Phenomena Blue Moon or Ice Moon: Understanding These Lunar Phenomena
Espejismo Gravitacional: De la Teoría de Einstein a las Observaciones Astronómicas Espejismo Gravitacional: De la Teoría de Einstein a las Observaciones Astronómicas
La increíble ilusión del mismo color La increíble ilusión del mismo color
Luz Viajera: ¿Cómo un Fotón Sale del Sol para Alcanzar la Tierra? Luz Viajera: ¿Cómo un Fotón Sale del Sol para Alcanzar la Tierra?
El poder del sol El poder del sol
Bioluminiscencia de organismos vivos Bioluminiscencia de organismos vivos
Eclipses explicados por el plano de la órbita Eclipses explicados por el plano de la órbita
Gran luna Gran luna
Luz laser Luz laser
No vemos con nuestros ojos sino con nuestro cerebro No vemos con nuestros ojos sino con nuestro cerebro
Diferencias entre calor y temperatura Diferencias entre calor y temperatura
Luz zodiacal, el resplandor blanco difuso Luz zodiacal, el resplandor blanco difuso
Explicación del 8 del analema Explicación del 8 del analema
El arco anticrepuscular: La sombra de la Tierra El arco anticrepuscular: La sombra de la Tierra
¿Cuántos fotones para calentar una taza de café? ¿Cuántos fotones para calentar una taza de café?
Espectroscopia: Una Clave para Analizar el Mundo Invisible Espectroscopia: Una Clave para Analizar el Mundo Invisible
La luz Cherenkov La luz Cherenkov
Las luces del sol Las luces del sol
¿Qué es una onda? ¿Qué es una onda?
La ecuación de Planck y la luz del cuerpo negro La ecuación de Planck y la luz del cuerpo negro
Conservación de energía Conservación de energía

1997 © Astronoo.com − Astronomía, Astrofísica, Evolución y Ecología.
"Los datos disponibles en este sitio podrán ser utilizados siempre que se cite debidamente la fuente."
Cómo Google utiliza los datos
Información legal
Sitemap Español − Sitemap Completo
Contactar al autor