¿Cuál es la razón física más profunda por la cual una partícula con masa en reposo cero debe viajar a la velocidad de la luz c?

Si no hubiera materia en nuestro Universo, sino solo radiación, no habría espacio y tiempo, como podría ser el caso, una vez, con la muerte por calor de nuestro universo. En esta situación, no hay referencia para relacionar las velocidades relativas de esta radiación en particular.

El espacio y el tiempo (por lo tanto, la velocidad) solo pueden observarse desde el punto de vista muy subjetivo de la materia. Cuando observamos el tamaño subjetivo de cualquier objeto hecho de materia, como se observa con (o en comparación con) otra materia (ya sea con nuestros sentidos directos o con el uso de dispositivos de medición), su tamaño es para la parte más grande que se mantiene unida. por fuerzas electromagnéticas, como se ve en esta representación bastante simplificada de Richard Feynman;

Debido a que los electrones siempre están en la capa externa de los átomos, nuestro mundo está completamente dominado por electrones que interactúan entre sí mediante su acoplamiento con fotones. Es casi todo lo que encontramos.

Cuando subjetivamente vemos un fotón moviéndose en c hacia alguien que se aleja de él, vemos que se movió un poco durante el tiempo en que el fotón se movió a su velocidad constante. Lo mismo ocurre con el fotón que viene del frente del viajero;

Vemos claramente cómo estos dos fotones seguramente deben observarse un poco más lento y un poco más rápido que c, respectivamente, pero debido a la subjetividad de la materia, siempre se mide en c. Incluso cuando se observa que la nave espacial viaja muy cerca de la velocidad de la luz, y sabemos que el fotón le está ganando muy lentamente por detrás, por lo que solo lo gana, digamos, un metro por segundo, aún observará que fotón entrando en c.

Creo que la razón física más profunda es que debido a que la mayor parte espacial de la materia se mantiene unida por fuerzas electromagnéticas, siempre mediremos fotones a 1 segundo de luz por segundo, porque, en cierto sentido, la estamos midiendo consigo misma.

Los gravitones siguen siendo un misterio. Se dice que existen casi con certeza, a pesar de que la gravedad no es una fuerza verdadera, ya que es una curvatura en la geometría del espacio-tiempo, pero estas (pseudo) fuerzas / curvaturas se impulsan en c.

El hecho de que las partículas sin masa en reposo (que no interactúan de ninguna manera con el campo de Higgs) tienen que moverse en absoluto, es porque la energía que contiene solo puede expresarse por el momento (p), si m = 0: [matemática ] E ^ 2 = (mc ^ 2) ^ 2 + (pc) ^ 2 [/ math]. Sepa que el impulso es en realidad una cantidad más fundamental que la posición en la mecánica cuántica.

La luz está hecha de fotones que viajan a la velocidad de la luz. Hay electrones dentro de los átomos. Un fotón se produce cuando un electrón cae de nivel superior a nivel inferior y, por lo tanto, pierde energía. Los electrones no son más que nubes cargadas que cuelgan sobre el núcleo. Cuando un electrón es excitado por energía extra, salta a un nivel superior … Quiero decir que tiene más carga negativa adquirida. De repente se produce un rayo entre
el electrón y el núcleo altamente cargados, liberando así energía extra y produciendo un fotón (energía) que se escapa como un poderoso tiro de honda. Es por eso que tiene masa cero pero mucha energía cinética que obtuvo del átomo. Todos los rayos, incluso en el planeta Tierra, son muy potentes con una temperatura superior a la superficie del Sol. Mucha energía reside en los átomos.

La razón física ” más fundamental ” en la que puedo pensar es que el universo físico, según la teoría de la relatividad general de Einstein, postula que las leyes de la física son invariantes bajo las transformaciones locales de Lorentz . La relatividad general, por supuesto, ha hecho predicciones confirmadas con niveles abrumadores de precisión por cualquier experimento que nos haya importado realizar (¡hasta la fecha!)

En una teoría invariante local de Lorentz, se puede demostrar que las partículas puntuales con masa invariante cero viajan, localmente, con la velocidad de la luz, c , de acuerdo con cualquier observador inercial. En otras palabras, cada observador mide que la velocidad de la luz es localmente constante.

En mi opinión, al menos, esto no es nada más, fundamentalmente, que una consecuencia de la física invariante local de Lorentz.

Una partícula existe si tiene algo de energía. Una masa en reposo es equivalente a la energía. Sin masa en reposo, la única solución es la energía cinética (o equivalente, el momento), que en la relatividad no es cero a la velocidad de la luz, incluso sin masa.

(lo que tiene otras consecuencias funky como, para tales partículas, el tiempo y la longitud no existen. Por lo tanto, no pueden descomponerse).