Hay un par de problemas para comenzar con esta pregunta.
1. Nadie ha visto nunca un fotón en movimiento. Vea abajo.
2. Algo que se mueve en c no puede ver nada *. Todo el universo parpadea desde el punto de vista del objeto en el instante en que alcanza la velocidad c. Las transformaciones de Lorentz afirman esto.
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Dejando a un lado 1. y 2. por un momento, tratemos de responder la pregunta usando la fórmula de composición de velocidad relativista, como lo sugiere un comentarista.
Supongamos por un momento que un observador puede ver dos objetos que se mueven juntos a la velocidad c. En 1 dimensión tomamos + c como su velocidad moviéndose hacia la derecha. Desde el punto de vista de uno de los objetos, el observador se mueve a velocidad –c, y el otro objeto se mueve a + c en relación con el observador. La fórmula 1d da la velocidad resultante entre los objetos v = (- c + c) / (1 + (- c) * c / c ^ 2) = 0/0: ¡indeterminado!
¡Esta es la situación única en la que falla la ley de composición de velocidad! La forma 3d general puede componer dos velocidades 3d con una magnitud ≤c, excepto cuando ambas tienen magnitud c y se mueven en direcciones exactamente opuestas. Moviéndose en cualquier otro ángulo relativo, nuestros objetos que se mueven en c se verían como si se movieran a una velocidad relativa c (¡si fueran capaces de comunicarse entre ellos! Esto responde a su pregunta, excepto la afirmación 1.
Volver a 1 .: “Nadie ha visto nunca un fotón en movimiento”. Todo lo que podemos observar es la aparición y desaparición de la energía cuantificada y el momento que satisface E = pc, y el momento angular que satisface L = ħ, en interacciones que involucran materia. Los físicos detestan permitir excepciones a la conservación de estas propiedades: debe haber una partícula invisible. En este caso, la partícula invisible finalmente se denominó “fotón”.
Esta idea salva las leyes de conservación, pero a costa de generar una contradicción. Queremos que el fotón encarne la radiación electromagnética. Sabemos que, a largo plazo, la energía localizada observada, etc., las transferencias equilibran la producción de energía de la fuente de radiación. Al llevar las cantidades conservadas entre los puntos de creación, el fotón invisible restaura momento a momento, no solo la conservación a largo plazo, al menos conceptualmente. ** El problema con la idea es que contradice rotundamente el comportamiento bien conocido y extremadamente bien documentado de EM como una ola que satisface las ecuaciones de 1865 de Maxwell. No queremos dejarlo pasar si podemos evitarlo. Entonces, tenemos luz que se propaga como una onda sin un indicio de comportamiento similar a una partícula, sino que interactúa con la materia como una partícula con energía y momento definidos generalmente muy por encima de la energía y el momento atribuibles a la onda EM asociada en la vecindad espacial y temporal de la interacción. Desde ese punto de vista, la onda EM es solo otra onda de probabilidad mecánica cuántica. La mayoría de nosotros odiamos hacerle eso a Maxwell.
Usted es libre de elegir entre los aspectos que se acaban de presentar. Si intentas abrazarlos a todos por igual y al mismo tiempo estás en medio de la dualidad onda-partícula. Tu decides. La física es la misma, sea lo que sea que elijas: se trata de cómo quieres pensar al respecto.
Es mejor no tomar la onda o la imagen de partículas demasiado literalmente: tómalo todo como si.
* No tenemos que decir en relación con qué: un objeto que se mueve a velocidad c en relación con algo se mueve en c con respecto a todo, con una excepción que descubriremos a continuación.
** Tenga en cuenta que en el marco del fotón, a diferencia del observador, los puntos de emisión y absorción coinciden; de hecho, todo el universo se derrumba en un panqueque infinitamente delgado en la dirección del movimiento. La transferencia de energía, etc. es inmediata. El fotón es un intermediario virtual en una interacción puntual. El fotón existe por 0 veces.
