Thread by @AvelinoQuantum

La relatividad especial es una teoría completamente asentada. Tanto, que hasta se enseña en bachillerato. Sin embargo, algunos conceptos desfasados se siguen usando tanto en el aula como en divulgación. Dentro un #AvelHilo que he querido titular…

MUERTE A LA MASA RELATIVISTA

Empecemos con la fórmula más famosa de toda la física, la equivalencia entre masa y energía descubierta por Albert Einstein en 1905. En esta ecuación E es la energía de un cuerpo, m su masa y c la velocidad de la luz en el vacío. Muy conocida, ¿verdad?

Lo que esta ecuación nos dice es que, por el mero hecho de tener masa, un cuerpo posee una energía equivalente al producto de dicha masa por el cuadrado de la velocidad de la luz en el vacío. Un descubrimiento revolucionario con aplicaciones de todo tipo.

Ahora bien, además de esta energía asociada a su masa, un cuerpo puede tener otros tipos de energía. Por ejemplo, un cuerpo en movimiento tiene también energía cinética, habitualmente representada por la letra T. Añadimos un término a nuestra ecuación y tan felices.

Podemos hacer un poco de magia (= matemáticas) y reescribir esta fórmula de un modo más compacto. Así aparece el famoso factor gamma, el cual esconde en su interior la dependencia con la velocidad del cuerpo. Os doy más detalles sobre él en el siguiente tuit.

Aquí tenéis la expresión para el factor gamma. Os la dejo admirar. Ha sido y es la causa de numerosas pesadillas entre estudiantes de bachillerato desde tiempos inmemoriales.

Conviene ahora parar un instante y comprobar que todo cuadra. Para un cuerpo en reposo tenemos v = 0 y, por lo tanto, gamma = 1. Si ahora sustituimos este valor en nuestra ecuación para la energía recuperamos la ecuación original sin energía cinética. Todo en orden (oh yeah!!).

Estamos listos para estudiar cómo varía la energía de un cuerpo con su velocidad. Vemos que conforme la velocidad se aproxima a c, la energía va creciendo más y más, hasta ser necesario un aporte de energía gigantesco para conseguir un minúsculo aumento de velocidad.

La gráfica anterior nos dice algo más. Para acelerar nuestro cuerpo de masa m hasta la velocidad de la luz sería necesario aportar una energía infinita. Como esto es imposible, deducimos que un cuerpo con masa no puede alcanzar la velocidad de la luz.

Por cierto, un inciso para mis estudiantes de #Càlcul1…

Podemos desarrollar T en serie de potencias del cociente v/c. Al orden más bajo encontramos un resultado familiar. Si v es mucho menor que c se obtiene la energía cinética “de toda la vida”.

Simplemente hermoso. 😍

Hasta ahora nos hemos limitado a repasar algunos resultados fundamentales en relatividad especial. Pasemos ahora a comentar el concepto obsoleto protagonista de este hilo (y cuyos creadores merecen arder en el infierno): la masa relativista. 🤬

Volvamos a nuestra ecuación para la energía. A algunas personas les gusta llamar a la masa m “masa en reposo” y al producto de m por gamma “masa relativista”. Así aparece el concepto que quiero criticar en este hilo. Por favor, mirad ese factor en rojo y empezad a odiarlo.

Como definición matemática no tiene pegas. Yo puedo darle el nombre que quiera al producto de dos cantidades. El peligro está en la interpretación. Al haberle dado el nombre de “masa relativista” puede darnos la sensación de que es una masa, cuando realmente no lo es.

Dado que al aumentar la velocidad también aumenta esa cosa llamada “masa relativista”, numerosos textos afirman que “la masa crece con la velocidad”. Y eso genera muchas confusiones y preguntas raras como “¿se crea nueva materia al acelerar?” o “¿ir rápido engorda?”.

Por lo tanto, por dejarlo absolutamente claro, ¿crece realmente la masa con la velocidad?

La respuesta es un rotundo NO.

La masa es una propiedad que solamente depende del cuerpo. La podemos medir con el cuerpo en reposo y el valor obtenido no cambiará cuando el cuerpo se ponga en movimiento. Es lo que llamamos un “invariante Lorentz”, una cantidad que no depende del sistema de referencia.

A l@s físic@s nos encantan los invariantes porque son etiquetas con las que todo el mundo está de acuerdo. Si la masa no fuera un invariante no tendría sentido hablar de “la masa del electrón”, por ejemplo, ya que dependería del observador.

La interpretación moderna huye del concepto de masa relativista (que ya no usa ni el tato). Lo que aumenta al acelerar es la energía cinética del cuerpo, como hemos visto. Pero su masa es siempre la misma. Y punto, no hay más misterio. Es así de simple.

Así que olvidaos de la masa relativista y de todas las concepciones erróneas que de ella se derivan. Cada vez que decís “la masa aumenta con la velocidad” miles de físic@s de todo el mundo tienen reacciones alérgicas y Einstein mata un gatito. Pensad en los gatitos, por favor.

Cierro aquí el hilo. Os estaré vigilando.