Hay cuatro fenómenos considerables relacionados con la velocidad de la luz que tienen un análisis simple por estructura de fotón.
El principio de Fermat establece que “la luz viaja entre dos puntos a lo largo del camino que requiere menos tiempo, en comparación con otros caminos cercanos”.
“Demostremos cómo esto implica el principio del tiempo mínimo para un espejo”. The Feynman Lectures on Physics vol. Yo Ch. 26: Óptica: el tiempo principal
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Además, hay dos elementos considerables: uno es el arrastre de Fresnel y otro es The Light Postulate, “La velocidad de la luz es la misma en todos los marcos de referencia inerciales”.
El Experimento Fizeau es importante porque demostró experimentalmente la validez de las ecuaciones de transformación FitzGerald – Lorentz (desarrolladas entre 1889 y 1892) y la adición relativista de Einstein de las velocidades mediante las cuales las matemáticas de relatividad especial de Einstein podrían explicar acertijos anteriores en la física del siglo XIX, así como llevar la iluminación al siglo XX. Física astronómica y atómica del siglo.
El experimento de Fizeau fue llevado a cabo por Hippolyte Fizeau en 1851 para medir las velocidades relativas de la luz en el agua en movimiento. Fizeau utilizó una disposición especial de interferómetro para medir el efecto del movimiento de un medio sobre la velocidad de la luz.
Según las teorías que prevalecían en ese momento, la luz que viajaba a través de un medio en movimiento sería arrastrada por el medio, de modo que la velocidad medida de la luz sería una simple suma de su velocidad a través del medio más la velocidad del medio. De hecho, Fizeau detectó un efecto de arrastre, pero la magnitud del efecto que observó fue mucho menor de lo esperado. Sus resultados aparentemente respaldaron la hipótesis de arrastre de éter parcial de Fresnel, una situación que desconcertaba a la mayoría de los físicos. Pasó más de medio siglo antes de que se desarrollara una explicación satisfactoria de la medición inesperada de Fizeau con el advenimiento de la teoría de la relatividad especial de Albert Einstein. Einstein más tarde señaló la importancia del experimento para la relatividad especial.
¿Qué es realmente la luz?
Antes de la luz descriptiva, déjenme mencionar dos elementos:
Sobre el concepto de partícula
En general, tenemos casi la misma comprensión e imaginación de objetos grandes (a nivel de moléculas y más grandes). Pero en el caso de las partículas subatómicas, no existe un concepto claramente definido y visualizado, y existen muchas incertidumbres, especialmente en el caso del fotón y el gravitón. Por lo tanto, cualquier teoría ofrece cierta comprensión (como el bucle y la cuerda) de estas partículas.
Sin embargo, estoy usando las partículas para gravitón y fotón sin ninguna imaginación de ellos.
Masa de descanso
Como sabemos, algunas partículas como los fotones nunca se ven en reposo en ningún marco de referencia. Entonces, hay dos tipos de partículas en la física;
1- Algunas partículas como el fotón se mueven solo con la velocidad de la luz c, en todos los marcos de referencia inerciales. Llamemos a este tipo de partículas partículas NR o partículas en condición de nunca en reposo.
2- Otras partículas como el electrón siempre se mueven con la velocidad v <c en todos los marcos de referencia inerciales; tienen masa en reposo y podrían llamarse partículas.
Según la definición anterior, el fotón y el gravitón son partículas NR, mientras que el electrón y el protón son partículas.
Momento y energía del fotón.
En 1906, Einstein asumió que los cuantos de luz (que luego se denominaron fotón) no tienen masa. Energía relativista E y momento P dado por;
Es posible que podamos permitir m = 0, siempre que la partícula siempre viaje a la velocidad de la luz c. En este caso, la ecuación anterior no servirá para definir E y P; ¿Qué determina el impulso y la energía de una partícula sin masa? No la masa (eso es cero por suposición); no la velocidad (eso siempre es c). La relatividad no ofrece respuesta a esta pregunta, pero curiosamente la mecánica cuántica sí, en la forma de la fórmula de Plank;
Como se desprende de la fórmula de masa relativista de Einstein:
Según la teoría general de la relatividad, la luz que se mueve a través de fuertes campos gravitacionales experimenta un cambio de rojo o azul. Durante la caída del fotón en el campo gravitacional, su energía (masa) aumenta. Según W = dmc ^ 2, la fuerza de gravedad realiza un trabajo sobre el fotón, por lo que la masa (energía) del fotón y su frecuencia aumenta (o disminuye) de v a v ‘la dada por;
G es la constante gravitacional; M es la masa del cuerpo, c es la velocidad de la luz, r es la distancia desde el centro de masa del cuerpo. El signo más se refiere al desplazamiento al azul y el signo menos se refiere al desplazamiento al rojo.
También en presencia de gravedad, la velocidad de la luz no es la misma para todos los observadores. La derivación de Einstein de la velocidad variable de la luz en un potencial de campo gravitacional de la siguiente manera:
Donde c es la velocidad de la luz en el vacío y c ‘es la velocidad de la luz en el campo gravitacional. Cabe señalar que no hay consenso sobre la velocidad de la luz en un campo gravitacional. Por ejemplo; entonces, en presencia de gravedad, la velocidad de la luz se vuelve relativa (variable según el marco de referencia del observador). Esto no significa que los fotones aceleren o desaceleren; esto es solo la gravedad, lo que hace que los relojes funcionen más lentamente y que las reglas se reduzcan. El problema aquí proviene del hecho de que la velocidad es una cantidad dependiente de coordenadas y, por lo tanto, es algo ambigua. Para determinar la velocidad (distancia recorrida / tiempo tomado) primero debe elegir algunos estándares de distancia y tiempo, y diferentes opciones pueden dar diferentes respuestas. Esto ya es cierto en la relatividad especial: si mide la velocidad de la luz en un marco de referencia acelerado, la respuesta, en general, diferirá de c. Basado en la solución de Schwarzschild de la ecuación de Einstein del campo gravitacional, se demuestra que la velocidad de la luz cambiaría y la isotropía de la velocidad de la luz sería violada en el campo gravitacional con simetría esférica.
La descripción anterior es compatible con el concepto puntual de la mecánica cuántica, pero es incompatible con nuevos enfoques y evidencias. En mecánica cuántica, el concepto de una partícula puntual se complica por el principio de incertidumbre de Heisenberg, porque incluso una partícula elemental, sin estructura interna, ocupa un volumen distinto de cero. De acuerdo con la mecánica cuántica de que el fotón y el electrón son partículas no estructuradas, no podemos responder las preguntas sin respuesta.
Con todo el esfuerzo realizado en las últimas décadas en QED, hay una pregunta fundamental que nunca se ha planteado o si se ha planteado (no hemos visto) se ignora. En la física moderna, una partícula cargada emite y absorbe energía, pero su mecanismo no se describe. Entonces la pregunta es; Si el fotón es una partícula no estructurada, con masa en reposo cero y sin carga eléctrica (y neutral), ¿cómo las partículas cargadas la absorben y la irradian? Hay muchos artículos que muestran que el fotón tiene un límite superior de masa y carga eléctrica, que son consistentes con las observaciones experimentales. Las teorías y experimentos no se han limitado a fotones y también se incluirán gravitones. Para la gravedad ha habido debates vigorosos sobre incluso el concepto de masa de reposo de gravitones.
En las últimas décadas, se discute la estructura del fotón y los físicos están estudiando la estructura del fotón. Alguna evidencia muestra que el fotón consiste en cargas positivas y negativas. Además, un nuevo experimento muestra que la probabilidad de absorción en cada momento depende de la forma del fotón, también los fotones tienen unos 4 metros de largo, lo que es incompatible con el concepto no estructurado.
Para estudiar y comprender la estructura del fotón, necesitamos describir la relación entre la frecuencia y la energía del fotón. El cambio de frecuencia del fotón en el campo gravitacional ha sido demostrado por el experimento Pound-Rebka. Cuando el fotón cae una distancia igual y hacia la tierra, de acuerdo con la ley de conservación de la energía tenemos:
Cargas de color y color magnético
Un fotón con la energía más baja posible también transporta campos eléctricos y magnéticos. Por lo tanto, las características de los gravitones ingresados en la estructura del fotón deben comportarse de una manera que, junto con la explicación de la energía del fotón, describa el aumento en la intensidad de los campos eléctricos y magnéticos. En otras palabras, algunos de estos gravitones causan un aumento del campo eléctrico del fotón y otros gravitones aumentan la intensidad de los campos magnéticos. Además, no solo un fotón en el nivel más bajo de su energía está formado por algunos de los gravitones, sino que también sus miembros formados tienen propiedades eléctricas y magnéticas que se llaman carga de color y color magnético en la teoría CPH. El siguiente paso es especificar las cargas de color y los colores magnéticos en los que se obtiene prestando atención al menos al cambio en la energía del fotón en un campo gravitacional mientras se mueve hacia el cambio de gravedad azul.
Al producir campos eléctricos positivos y negativos, se forman dos campos magnéticos alrededor de los campos eléctricos que se forman. Por lo tanto, se harán dos grupos de colores magnéticos. Entonces la matriz CPH se define de la siguiente manera:
La matriz CPH muestra la energía de menor magnitud de un fotón.
Energía Sub-Cuántica (SQE)
Utilizamos la matriz CPH para definir energías sub cuánticas positivas y negativas de la siguiente manera: la primera columna de la matriz CPH se define energía sub cuántica positiva y la segunda columna de la matriz CPH se define energía sub cuántica negativa, entonces;
La cantidad de velocidad y energía de las energías sub cuánticas positivas y negativas son iguales, y la diferencia entre ellas solo está en el signo de sus cargas de color y dirección de flujo de color magnético.
Fotones virtuales
Hay dos tipos de fotones virtuales, fotones virtuales positivos y negativos que se definen de la siguiente manera:
Un fotón real está formado por un fotón virtual positivo y un fotón virtual negativo:
Allí, n y k son números naturales. Hasta ahora, la producción de energía electromagnética (fotones) se describió mediante el uso del desplazamiento azul gravitacional, en fenómenos inversos, los fotones se descomponen en fotones virtuales negativos y positivos. En el desplazamiento al rojo, los fotones virtuales también se descomponen en energías sub cuánticas positivas y negativas ( SQE s), y las energías sub cuánticas (SQE) también se descomponen en cargas de color y colores magnéticos. Las cargas de color y los colores magnéticos se separan, pierden su efecto entre sí y se convierten en gravitones. Además, existe una relación entre el número de SQEs en la estructura del fotón y la energía (también frecuencia) del fotón.
Entonces, los fotones son una combinación de fotones virtuales positivos y negativos. El fotón es un dipolo eléctrico muy débil que es consistente con la experiencia y se afirman estos artículos. Además, esta propiedad del fotón (dipolo eléctrico muy débil) puede describir la energía de absorción y emisión por partículas cargadas.
Principio de Graviton
Graviton es la unidad de energía más minúscula con masa constante m (G) que se mueve con una magnitud constante de velocidad V (G) de modo que V (G)> c, en todos los marcos de referencia inerciales. Cualquier interacción entre el gravitón y otras partículas existentes representa un momento de inercia I donde la magnitud de V (G) permanece constante y nunca cambia. Por lo tanto;
Basado en el principio de gravitón, la velocidad total de la velocidad de transmisión y la no transmisión de gravitón es constante. Además, la energía de transmisión total y la no transmisión de gravitón es constante, de modo que:
Como la masa y la velocidad del gravitón son constantes, su energía permanece constante y solo su energía de transmisión cambia a energía de no transmisión y viceversa. Los gravitones se combinan entre sí y producen grandes cantidades de cuantos de energía, y la energía se convierte en materia y antimateria. De hecho, todo se ha formado de gravitón. Este enfoque del gravitón nos ayuda a describir el vacío cuántico y generalizar las ecuaciones de Maxwell desde el electromagnetismo hasta el campo gravitacional.
Principio de energía sub-cuántica
Un SQE es una energía muy pequeña con NRP (partícula en condición de nunca en reposo) masa m (SQE)
que se mueve con velocidad V (SQE)> c en relación con el marco de referencia inercial y en cada interacción entre SQE s con otras partículas o campos, el valor de velocidad de SQE permanece constante; como en cada condición física que tenemos;
El principio SQE muestra que, en cada condición, la masa, la energía y la cantidad de velocidad de SQE permanecen constantes, y solo la velocidad de transmisión V (SQET) y la energía
de SQE se convierten a su velocidad de no transmisión V (SQES) y energía E (SQES), y viceversa. Entonces tenemos;
Velocidad de la luz
De acuerdo con el principio de Relatividad Especial, la velocidad de la luz en el vacío es constante e igual a c para todos los observadores de inercia, y es independiente de la fuente de luz. ¿Cómo podemos concluir este principio utilizando el principio de energía sub cuántica? Primero, de acuerdo con el principio de SQE (que también es el resultado del principio de gravitón), la cantidad de velocidad lineal de SQE depende de la interacción entre SQE y las otras partículas (o campos) en el medio. Entonces, en el vacío, el fotón (luz) no tiene interacción con otras partículas o campos fuera de la estructura del fotón (suponga que el efecto gravitacional del vacío es insignificante), por lo tanto, la velocidad lineal de los SQE en la estructura de los fotones es constante y igual a v (SQE) = c. Además, la velocidad lineal de los fotones virtuales en el vacío es la misma cantidad de c . En general, demostremos la velocidad de los fotones como
, cambia de un entorno a otro que en el vacío es c , significa que la velocidad de la luz en el vacío también es v (luz) = c. Así que eso:
Por lo tanto, la velocidad lineal del fotón depende de las condiciones ambientales. Igual que los gravitones y la energía sub cuántica, pero la cantidad total de velocidad de transmisión y velocidad de no transmisión del fotón es constante y es igual a v (luz), al cambiar las condiciones ambientales, como el fotón entra al agua, una parte de su velocidad lineal se convierte en velocidad no lineal y en este caso tenemos v (luz) <c. Entonces podemos escribir:
Como muestra el principio de la energía sub cuántica, la velocidad de transmisión total y la velocidad de no transmisión de SQE es siempre constante en relación con el marco de referencia inercial y es una propiedad intrínseca de la naturaleza, que también se ve afectada por el principio de gravitón, porque SQE de se hacen gravitones. Entonces, la cantidad de velocidad de transmisión (en este caso, velocidad lineal) de SQE es independiente de la fuente de luz del emisor.
Conclusión
La velocidad y la trayectoria de la luz (fotones) dependen de la emisión de luz ambiental y la interacción entre la luz y las partículas en el medio.
1- En el vacío, sin el efecto de la gravedad, la trayectoria de la luz es en línea recta (espacio euclidiano) y obedece al principio de Fermat. (Relatividad especial: principio de luz)
2- En el campo gravitacional, los gravitones doblan el espacio y en el espacio geodésico no euclidiano es más corto que el camino y obedece el principio de Fermat.
Supongamos que un rayo de luz ingresa a la atmósfera de la Tierra desde el vacío, pasa el aire y entra al océano, se reflejará nuevamente a través del aire hacia el vacío nuevamente. El aire o el agua pueden ser tormentosos, pero cuando la luz ingresa al vacío, se mueve con la misma velocidad constante c nuevamente. Porque de acuerdo con la definición y el principio de SQE que se muestra en relación (26 y 27), en todas las condiciones el valor de velocidad de SQE permanece constante y solo la velocidad lineal de SQE se convierte en velocidad no lineal y viceversa, y su velocidad lineal depende de interacción entre SQE s de las partículas y campos en el medio (arrastre de Fresnel)
Nota: Aquí, de acuerdo con las propiedades de SQE sy la estructura de los fotones, se ha explicado el cambio de la velocidad de la luz en diferentes medios de propagación.
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