¿Qué emocionante sería el poder regresar al pasado y arreglar algun error que cometimos y que nos viene acearreando dificultades?, o que tal el poder adelantarnos un poquitín en el tiempo y acelerar nuestra cita del fin de semana próximo?.
Abundan ya variadas teorías que nos acercan a la posibilidad del viaje en el tiempo, pero por desgracia nuestra manifiestan también que necesitaríamos desplazarnos a una velocidad mayor que la de la luz. Lo cual como todos sabemos es imposible (hasta este momento por lo menos).
Menciona Stephen Hawking que para que un cuerpo pudiese acelerarse hasta alcanzar una veloidad cercana a c, éste requeriría de una enorme cantidad de energía, de este hecho y por E=mc2 se desprende que una parte de dicha energía se transforme en masa. Por consiguiente la masa del cuerpo crecería y por ende necesitaría de más energía para seguir acelerandose. A fin de cuentas caemos en un proceso recursivo, en el cual la masa crece inifinitamente antes de acercarse siquiera a una velocidad c.
Pero lo que resulta interesante no es el resultado per se, más bien es el entender a fondo lo que sucede en este proceso.
Supongo que el lector estará familiarizado ya con el hecho histórico, tantas veces repetido, de que una ley aparentemente bien demostrada termina por ser tan solo una aproximación, válida en un márgen limitado. Esto es lo que ocurre con el valor de la carga específica de los electrones (e/m), pero.. ¿qué diantres es eso?
En resumen, la carga específica de los electrones no expresa más que el hecho de que cualquier átomo monovalente (valencia 1) cargado, independientemente de sus propiedades químicas transporta la misma cantidad de energía. De forma similar ocurre con los átomos bivalentes, etc etc.
Regresando al tema, ya en 1901 se había observado una disminución en el valor de e/m, en electrones con elevada velocidad. Por ejemplo se observó que los electrones acelerados por una diferencia de potencial de 80,000 voltios poseían una carga específica aproximadamete de un octavo menor que la de su valor normal.
¿A quién le atribuímos esta variación?, ¿un aumento de la carga o una disminución de la masa?. Un aumento de la masa producido por le velocidad se predijo por una teoría que no se desarrolló con el propósito de explicar esta pregunta, si no fundamentalmente para explicar las famosas investigaciones de Michelson sobre la velocidad de la luz, es decir, la teoría de la relatividad de Einstein. A partir de su hipótesis, Einstein dedujo que la masa m de un cuerpo cualquiera que a una velocidad despreciable posee una "masa en reposo", y una masa m0 a la velocidad v, obviamente mayor
(1)donde c es la velocidad de la luz. A velocidades ordinarias este aumento de masa con la velocidad se encuentra muy por debajo de los límites de observación, sin embargo se hace posible apreciar dicho cambio en un electrón al que mediante una diferencia de potencial se le comunica una velocidad de 1.5x108 m/s, es decir, la mitad de la velocidad de la luz. Para calcular la variación simplificamos la ecuación 1 por el teorema del binomio, omitiendo los términos superiores de la serie:
(2)Suponemos aquí que (m0v2)/2 se identificacon la energía cinética wk, lo cual, de acuerdo con la teoría de Einstein, es sólo una aproximación. Aplicando la última ecuación a nuestro ejemplo, es decir, a los electrones con la mitad de la velocidad de la luz llegamos a:
(3)Lo que concuerda perfectamente con la disminución de e/m observada. Cabe recordar que la teoría de Einstein es aplicable a toda la materia pero en el laboratorio solamente puede acelerarse a velocidades suficientemente elevadas a partículas de muy pequeña masa a fin de que el efecto pueda ser apreciable. Esta teoría ha llegado al resultado general de que cualquier energía (no solamente la energía cinética), almacenada en un cuerpo se traduce en un aumento de su masa. la relación cuantitativa es una generalización de la ecuación 2:
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