O que aconteceria se eu acendesse uma lanterna enquanto estou me movendo quase à velocidade da luz? Como se comportaria a luz?

Vira numa lanterna. O que aconteceria? Como é que a luz se comporta?

Você acabou de responder à pergunta. Você está se movendo quase à velocidade da luz neste momento, em algum quadro de referência. Na verdade, para cada velocidade entre 0 e [matemática]c[/math], há um quadro de referência no qual você está se movendo a essa velocidade. Mas você está sempre sem movimento em seu próprio quadro de referência. Assim, para você o comportamento da lanterna será sempre o mesmo.

Essa resposta é provavelmente insatisfatória para você, mas vale a pena lembrar. Quase todas as perguntas como "O que acontece perto da velocidade da luz? As coisas ficam mais curtas ou em massa? Os relógios diminuem?" começa lembrando que VOCÊ está se movendo perto da velocidade da luz, a cada segundo de cada dia. Os fenômenos de que você ouviu falar: relógios diminuindo a velocidade da luz, varas de metros diminuindo, massa aumentando, e assim por diante - são todos da perspectiva de um observador em um quadro de referência diferente.

Mas deixe-me reformular a sua pergunta de uma forma que produza uma resposta mais como você espera. Suponha que meu amigo está se movendo na minha direção quase à velocidade da luz, e acende uma lanterna. O que é que eu vou ver? A resposta é que a luz virá na sua direção à velocidade da luz, exatamente como se o seu amigo estivesse parado. Mas você vai notar duas coisas que são muito diferentes:

• A luz será muito mais azul que uma lanterna normal, devido ao Efeito Doppler. Se o seu amigo vem na sua direcção a 60% da velocidade da luz (os relativistas adoram 60% da velocidade da luz, porque todos os cálculos dão respostas inteiras), a frequência da luz terá duplicado. Bem, as lanternas brilham em todo o espectro visível, então vamos supor que seu amigo brilhou um laser vermelho para você, que tem uma freqüência de 400 THz. Você o veria a 800 THz - fora da extremidade violeta do espectro! (Vamos torná-lo um laser quase infravermelho; isso aparecerá como azul). Este é o Efeito Doppler, a mesma coisa que faz um apito de comboio parecer mais alto à medida que se aproxima de si e mais baixo à medida que se vai afastando.
• Não ficaria muito tempo ligado. Suponha que seu amigo estava a 10 segundos-luz de distância de você (cerca de 1,86 milhões de milhas) quando ele ligou (todas as distâncias e tempos no seu quadro de referência). Você não veria a luz antes de 10 segundos, e nesse momento seu amigo estaria a 4 segundos-luz de distância de você. Em mais 6,6 segundos, quase, ele passará por você e a luz se apagará.

OK, agora suponha que seu amigo está se movendo DESAJADO de você a 60% da velocidade da luz, e ele liga um laser UV; desta vez a freqüência será reduzida pela metade, então o laser UV, freqüência 1400 THz, aparecerá como um laser azul, 700 THz, e continuará brilhando até o laser ficar sem bateria (em breve; os lasers UV estão com fome de energia).

OK, finalmente. Seu amigo está movendo ACROSS seu campo de visão, a 60% da velocidade da luz, e desta vez ele usa uma lanterna. Sem efeito doppler, então a luz brilha à sua frente como normal, e parece mover-se à velocidade da luz - mas a extremidade traseira do feixe move-se a 60% da velocidade da luz, como ele faz.