Preguntas como esta son una de las razones por las que la física es fascinante.
Esta pregunta proviene de un malentendido fundamental de lo que estamos hablando cuando hablamos de dimensionalidad .
Sin embargo, para hablar al respecto, primero debemos hablar un poco sobre los sistemas de coordenadas.
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¡Será divertido!
La forma en que se usa en su ejemplo es como una coordenada. Eso está bien, pero debes darte cuenta de que eso es todo: una coordenada.
Al mapear el espacio euclidiano regular ( que, ignorando los efectos relativistas: ahí es donde vivimos ), necesitamos un mínimo de tres coordenadas. Por eso lo llamamos “espacio tridimensional”.
Cuando habla de puntos (x, y, z), generalmente se refiere al sistema de coordenadas cartesianas. Se puede aplicar en múltiples dimensiones; más típicamente, lo ve aplicado en papel cuadriculado (2) o espacio euclidiano (3). La ubicación de algo en cada eje representa un vector. Esta es una combinación de una dirección y una magnitud.
Pero, ¿cómo sabes la dirección de x = 0..5? La respuesta es que usted define un (0,0,0) (origen), y luego define alguna dirección alejada de él como ‘x’. Esto a veces se llama un vector adimensional, porque no tiene magnitud: no hay una definición sobre “¿qué tan lejos en la dirección ‘x’?”. Esto también se conoce como el vector de origen .
Ahora, ¿cómo sabes en qué dirección está ‘y’? Esa es realmente una pregunta capciosa: ¡no! ¡Tienes que definir eso también, o no puedes notar la diferencia! Obtiene la dirección de ‘z’ de forma gratuita, porque (x, y, z) son ortogonales entre sí (esa es una palabra elegante que significa que están en ángulos de 90 grados entre sí, pero literalmente significa “mutuamente perpendicular”.
La “direccionalidad” de ‘y’ en relación con ‘x’ en el origen es en realidad una dimensión. Simplemente no tendemos a hablar de eso, porque elegimos nuestra (x), luego elegimos una (y) perpendicular a ella en un trozo de papel cuadriculado, porque está sentado en una mesa.
Una mesa que, a menos que esté inclinada, la definimos como “nivel” porque es un plano perpendicular a la gravedad (en realidad: el vector gravitacional de la Tierra ). ¿Cómo eliges una ‘y’ en el espacio? ¡Solo inventa uno!
Hay otras formas de mapear el espacio euclidiano usando tres dimensiones; Por lo general, se denominan sistemas de coordenadas alternativos , ya que son menos utilizados. Un ejemplo es el sistema de coordenadas esféricas. Para esto, también define un vector de origen adimensional; podemos llamarlo ‘x’, si quieres.
Las coordenadas esféricas se definen en términos de ‘r’ – distancia de lo que llamaríamos en (x, y, z) -land (0,0,0) – y dos ángulos, ‘θ’, que es el ángulo desde ‘ x ‘(podemos decir que está en el plano (x, y), pero en realidad es el plano (x, θ) y, ¡oye! ¡Ahí está esa dimensión oculta para’ y ‘nuevamente!) y’ φ ‘, que es El ángulo perpendicular a (x, θ).
Por lo tanto, cualquier ubicación, digamos en su cocina, donde está sentado actualmente, también se puede definir como (r, θ, φ), también.
Entonces, si definimos un (0,0,0) y una direccionalidad para el vector de origen, y una direccionalidad para otro vector en relación con el vector de origen, ¡podemos definir cualquier punto en el espacio Euclidiano / tridimensional estándar! No importa si es (x, y, z) o (r, θ, φ).
Pero tenemos hasta 4 dimensiones debido a esa molesta direccionalidad, ya que es un valor relativo.
Ahora estamos listos para hablar sobre fotones.
Ignoremos la direccionalidad, lo que siempre hacemos, porque estamos sentados en nuestra cocina, estamos en un plano gravitacional, y nos parece obvio.
Hablemos de pies.
Tengo una lámpara a unos 7 pies de mí.
Si estoy frente a la ventana de mi cocina, y llamamos a eso la dirección ‘x’, es aproximadamente (x = 3, y = 6, z = 3). O (r = 7, θ = 45, φ = 30) más o menos.
Los fotones se escapan porque está encendido.
Aparentemente me llegan instantáneamente, pero en realidad, van muy, muy rápido. De hecho, van a la velocidad de la luz, porque … bueno, son fotones: así es como ruedan.
En el momento t0, están contemplando dejar la bombilla. En algún momento t1, están (r = 6) lejos de mí, porque se han movido un pie más cerca.
Si estuviéramos midiendo el tiempo en “pies ligeros”, en lugar de “años luz”, podríamos decir que está viajando en el espacio (t, r). ¡Acabo de inventarlo! … OK, en realidad no, un profesor universitario lo inventó hace mucho tiempo, pero me gusta reclamar crédito.
Entonces viaja: (t = 0, r = 7), (t = 1, r = 6), (2,5), (3,4), (4,3), (5,2), (6 , 1), (7,0)
Y luego me golpea en el ojo.
Entonces el fotón se mueve a la velocidad de la luz, pero lleva tiempo llegar a mí.
En otras palabras, debemos describir su movimiento en términos de cambios en sus coordenadas de ubicación a lo largo del tiempo.
Pensemos en distancias más grandes.
Alpha Centauri es nuestra estrella más cercana. Vive a unos 4,3 años luz de distancia. Si tuviera televisión por cable estaría viendo la temporada 2 de Game of Thrones.
La luz tarda 4.3 años en llegar aquí. Eso es alrededor de 135,604,800 segundos.
Eso es mucho tiempo. El fotón está ahí para todo el viaje.
Si todavía quieres pensar en el tiempo como una dimensión, puedes … pero la velocidad del fotón a través de esa ‘dimensión’ es “ un segundo por segundo “, no 0.
