La vecindad del Sol, los alrededores inmediatos del Sol en el espacio, incluye el sistema estelar más próximo, Alpha Centauri. Se trata en realidad de un sistema triple, en el que dos estrellas giran una alrededor de la otra y una tercera estrella, Próxima Centauri, está orbitando el primer par a una distancia discreta. En algunas posiciones de su órbita Próxima es la estrella conocida más próxima al Sol: de ahí su nombre. La mayoría de estrellas en el cielo forman parte de sistemas estelares dobles o múltiples. Nuestro solitario Sol es en cierto modo una anomalía.
La segunda estrella más brillante de la constelación de Andrómeda, llamada Beta Andromedae, está a setenta y cinco años luz de distancia. La luz mediante la cual la vemos se ha pasado setenta y cinco años atravesando las tinieblas del espacio interestelar en su largo viaje hasta la Tierra. Si ocurriera el hecho improbable de que Beta Andromedae hubiera volado en mil pedazos el martes pasado no lo sabríamos hasta dentro de setenta y cinco años, porque esta interesante información que viaja a la velocidad de la luz necesitaría setenta y cinco años para cruzar las enormes distancias interestelares. Cuando la luz con la cual vemos ahora a esta estrella inició su largo viaje, el joven Albert Einstein, que trabajaba en la oficina suiza de patentes, había acabado de publicar aquí en la Tierra su histórica teoría de la relatividad espacial.
El espacio y el tiempo están entretejidos. No podemos mirar hacia el espacio sin mirar hacia atrás en el tiempo. La luz se desplaza con mucha rapidez. Pero el espacio está muy vacío y las estrellas están muy separadas. Distancias de setenta y cinco años luz o inferiores son muy pequeñas comparadas con otras distancias de la astronomía. Del Sol al centro de la Vía Láctea hay 30 000 años luz. De nuestra galaxia a la galaxia espiral más cercana, M31, también en la constelación de Andrómeda, hay 2.000.000 años luz. Cuando la luz que vemos actualmente de M31 partió de allí hacia la Tierra no había hombres en nuestro planeta, aunque nuestros antepasados estaban evolucionando rápidamente hacia nuestra forma actual. La distancia de la Tierra a los quasars más remotos es de ocho o diez mil millones de años luz. Los vemos tal como eran antes de la acumulación que creó la Tierra, antes de que se formara la Vía Láctea.
Esta situación no es exclusiva de los objetos astronómicos, pero sólo los objetos astronómicos están a suficiente distancia para que la velocidad finita de la luz resulte importante. Si uno mira a una amiga a tres metros de distancia en la otra punta de la habitación no la ve como es ahora, sino tal como era hace una centésima de millonésima de segundo: (3m) / (3 x 101 m / seg.) = 1 / (108 / seg.) = 10 8 seg., es decir una centésima de microsegundo. En este cálculo nos hemos limitado a dividir la distancia por la velocidad para obtener el tiempo transcurrido. Pero la diferencia entre tu amiga ahora y ahora menos una cien millonésima de segundo es demasiado pequeña para que cuente. En cambio si miramos un quasar a ocho mil millones de años luz de distancia, el hecho de que la estemos mirando tal como era hace ocho mil millones de años puede ser muy importante. (Por ejemplo algunos piensan que los quasar son fenómenos explosivos que pueden darse con probabilidad en la historia primitiva de las galaxias. En este caso, cuanto más distante esté la galaxia, más temprana es la fase de su historia que estamos observando, y más probable es que la veamos como un quasar. De hecho el número de quasars aumenta cuando observamos a distancias superiores a unos cinco mil millones de años.)
Las dos naves espaciales interestelares Voyager, las máquinas más rápidas que se hayan lanzado nunca desde la Tierra, se están desplazando ahora a una diez milésima parte de la velocidad de la luz. Necesitarían 40 000 años para situarse a la distancia de la estrella más próxima. ¿Tenemos alguna esperanza de abandonar la Tierra y de atravesar distancias inmensas para llegar aunque sólo sea a Próxima Centauri al cabo de períodos convenientes de tiempo? ¿Podemos hacer algo para aproximarnos a la velocidad de la luz? ¿Estaremos algún día en disposición de ir a velocidad superior a ella?
Quien se hubiese paseado por el agradable paisaje campestre de la Toscana en los años 1890, hubiese podido encontrarse, quizás, con un adolescente de cabellos algo largos que había dejado la escuela y que iba de camino a Pavía. Sus maestros en Alemania le habían asegurado que no llegaría nunca a nada, que sus preguntas destruían la disciplina de la clase, y que lo mejor era que se fuera. En consecuencia se fue de la escuela y se dedicó a vagabundear por el norte de Italia disfrutando de una libertad que le permitía meditar sobre materias alejadas de los temas que le habían obligado a estudiar en su muy disciplinada escuela prusiana. Su nombre era Albert Einstein y sus meditaciones cambiaron el mundo.
Einstein se había sentido fascinado por la obra de Bernstein El Libro popular de Ciencia natural, una obra de divulgación científica que describía en su primera página la increíble velocidad de la electricidad a través de los hilos y de la luz a través del espacio. Él se preguntó qué aspecto tendría el mundo si uno pudiese desplazarse sobre una onda de luz. ¡Viajar a la velocidad de la luz! ¡Qué pensamiento atractivo y fascinante para un chico de excursión por una carretera en el campo salpicado e inundado con la luz del Sol! Si uno se desplazaba sobre una onda de luz, era imposible saber que estaba sobre ella: si uno partía sobre la cresta de una onda, permanecería sobre la cresta y perdería toda noción de que aquello era una onda. Algo raro sucede a la velocidad de la luz. Cuanto más pensaba Einstein sobre estos temas más inquietantes se hacían. Parece que las paradojas surgen por doquier si uno puede desplazarse a la velocidad de la luz. Se habían dado por ciertas algunas ideas sin haberlas pensado con suficiente cuidado. Einstein planteó preguntas sencillas que podían haber sido formuladas siglos atrás. Por ejemplo, ¿qué significa exactamente que dos acontecimientos son simultáneos?
Supongamos que voy en bicicleta y me acerco hacia ti. Al acercarme a un cruce estoy a punto de chocar, o así me lo parece, con un carro arrastrado por un caballo. Hago una ese y consigo por los pelos que no me atropelle. Ahora imaginemos de nuevo este acontecimiento y supongamos que el carro y la bicicleta van a velocidades cercanas a la de la luz. Tú estás mirando desde el fondo de la carretera y el carro se desplaza en ángulo recto a tu visual. Tú ves que me acerco hacia ti gracias a la luz solar que reflejo. ¿No es lógico que mi velocidad se añada a la velocidad de la luz, de modo que mi imagen te llegaría mucho antes que la imagen del carro? ¿No deberías verme hacer una ese antes de ver llegar al carro? ¿Es posible que el carro y yo nos acerquemos simultáneamente al cruce desde mi punto de vista pero no desde el tuyo? ¿Es posible que yo evite por los pelos la colisión con el carro pero que tú me veas dar una ese alrededor de nada y continuar pedaleando alegremente hacia la ciudad de Vinci? Estas preguntas son curiosas y sutiles. Ponen en tela de juicio lo evidente. Es comprensible que nadie pensara en ellas antes que Einstein. A partir de preguntas tan elementales Einstein elaboró una revisión fundamental de nuestro concepto del mundo, una revolución en la física.
Para poder comprender el mundo, para evitar paradojas lógicas de este tipo al desplazamos a velocidades elevadas, hay que obedecer algunas reglas, algunos mandamientos de la naturaleza. Einstein codificó estas reglas en la teoría especial de la relatividad. La luz (reflejada o emitida) por un objeto se desplaza a idéntica velocidad tanto si el objeto se mueve como si está estacionario: No sumarás tu velocidad a la velocidad de la luz. Además, ningún objeto material puede desplazarse a velocidad superior a la de la luz: No te desplazarás a la velocidad de la luz ni a velocidad superior. No hay nada en física que te impida desplazarte a una velocidad tan próxima a la de la luz como quieras; el 99,9% de la velocidad de la luz sería un buen tanto. Pero por mucho que lo intentes no conseguirás nunca ganar este último punto decimal. Para que el mundo sea consistente desde el punto de vista lógico ha de haber una velocidad cósmica limite. De no ser así uno tendría la posibilidad de alcanzar la velocidad que deseara sumando velocidades sobre una plataforma en movimiento.
