¿En cuántas dimensiones existe la luz, y si existe en más de cuatro (3 + 1), ¿cómo es esto posible?

Esta es una pregunta potencialmente más complicada en la que puede estar interesado, y la misma cuestión de “existencia” se basa en la ontología en la que está trabajando.

Consideremos por un minuto el espacio-tiempo propuesto por la relatividad especial de Einstein. En el SR de Einstein vemos que la luz no solo viaja en cuatro dimensiones, sino que realmente define el espacio-tiempo que estamos considerando.

En el siguiente esquema del espacio-tiempo SR, un diagrama bidimensional de Minkowski, observamos algunas cosas.

• Un observador estacionario (desde nuestro punto de vista) viajará verticalmente, solo a lo largo del eje del tiempo.
• Un observador en movimiento a una velocidad constante (pero no a la velocidad de la luz) viajará con una pendiente mayor que el cono de luz.
• La luz viajará exactamente en el cono de luz.

Por lo tanto, la luz no solo existe en nuestro espacio-tiempo de cuatro dimensiones, sino que realmente define nuestro espacio-tiempo. Estos resultados se generalizan a la relatividad general.

En términos más generales, existe luz sobre la geodésica del espacio-tiempo de cuatro dimensiones. Nuevamente, esta pregunta se remonta a cómo definir la “existencia”, ya que uno puede argumentar que, dado que sigue una geodésica individualmente paramaterizada, existe solo en una dimensión. Pero para describir su existencia en el contexto de nuestro espacio-tiempo de cuatro dimensiones, requerimos cuatro dimensiones.

Para más información sobre lo anterior, busque conos de luz y diagramas de Penrose .

Las ondas del plano electromagnético generalmente se diagraman en tres dimensiones. El campo electrico; El campo magnético y la dirección de propagación se dibujan perpendiculares entre sí.

Sin embargo, cuando descompone la onda plana en su componente individual, la energía detectable teóricamente más pequeña a una frecuencia dada [matemática] E = hf [/ matemática], esa pequeña cosa llamada fotón es un portador de energía, pero ¿qué transporta? su energía entre?

¿Qué produce un fotón? Hay dos partículas acelerando la una hacia la otra, y alcanzando un equilibrio, y liberando una energía basada en su cambio de potencial.

Esa energía viaja e interactúa con otras dos partículas. ¿Esas partículas tienen que estar perfectamente alineadas con las dos partículas originales? Si lo hicieran, entonces podría argumentar que los fotones individuales eran unidimensionales.

Otra forma de conceptualizar la pregunta es ¿cómo se representan las posiciones de los picos individuales de una forma de onda de luz en un diagrama de espacio-tiempo? a diferencia de los picos de las olas de agua? No aparecen como líneas verticales sino como diagonales. La distancia entre los picos de las ondas de agua alcanza un máximo cuando se está como con ellos. Sin embargo, la distancia entre los picos de una onda de luz aumenta hacia el infinito a medida que se acerca a la velocidad de la luz.

¿Pero fundamentalmente el pico en sí tiene extensión en la dirección del movimiento? Cualquiera de las formas del principio de incertidumbre de Heisenberg captura una idea del ancho de este pico: [matemática] \ Delta E \ Delta t \ ge \ hbar [/ matemática] o [matemática] \ Delta p \ Delta x \ ge \ hbar [/ matemática ] Pero, ¿esa incertidumbre en la posición implica realmente un tamaño físico del fotón, o implica una dimensionalidad cero en la posición, con incertidumbre?

Los campos electromagnéticos de la luz se extienden en las 4 dimensiones del espacio-tiempo como lo describe la electrodinámica relativista. Si te refieres a la luz como en los fotones, entonces los fotones bien se extienden en las mismas 4 dimensiones, aunque están descritos por la ecuación de Dirac y el espacio ocupado por el fotón está determinado por las condiciones de frontera impuestas en el sistema.

Supongamos que enciendes una vela. Lo ves desde todos los ángulos (3d)

Puede verlo durante varios minutos al menos (por lo que existe en la cuarta dimensión). Hay muchos escenarios que te permitirán verlo. (Por lo tanto, al menos 5 y 6 dimensiones) 7 o más dimensiones es más complicado porque eso no tiene luz particularmente. 7D implica una causa diferente de algo diferente al big bang, o nada en absoluto, o lo que sea. Con diferentes físicas como la gravedad o la luz. Supongo que hay escenarios similares a los nuestros que incluyen todas las versiones de sus universos con / sin luz. Entonces puedes decir que la luz puede existir en todas las dimensiones. Pero hablábamos de viajes

Entonces lo enciendes, lo ves en 3D, por un tiempo (4d) en muchas circunstancias (5d). 6d implica un escenario diferente desde el comienzo de esa luz. No lo enciendes, algo más hace esa luz allí. Entonces … 5 dimensiones serían una respuesta correcta.

Avísame si estás de acuerdo

Su pregunta implica que la respuesta se dé con conocimiento absoluto. Puedo decir, irrefutablemente, que la luz existe en nuestro Universo tridimensional.
Después de eso … es básicamente un lanzamiento de carpa. La luz puede existir en planos de menos dimensiones (2 o 1), pero es una apuesta bastante buena que no funciona o funciona allí como lo hace aquí. No se puede decir lo mismo de los aviones de nivel superior porque existe una posibilidad bastante buena de que la luz exista allí. Por supuesto, una vez más, no se sabe cómo funciona o si es incluso cuantificable.
Oh si. También puedo decirte irrefutablemente que nadie en este planeta puede decirte cómo sería posible que la luz exista en más de este plano de existencia.

¿La luz es onda o partícula?

La luz es a la vez una onda y una partícula, ahora la luz atraviesa como una onda en la dirección del eje x que las partículas en la luz están ocultándose perpendicularmente en la dirección en que la luz se desgarra, por lo que puede ser el eje z o y- eje.

Por lo tanto, la luz existe en 2 dimensiones, pero, por el contrario, sabemos que tanto la onda como las partículas tienen una sola dimensión, por lo que es difícil decir que la luz existe en 2 dimensiones. Pero la mayoría de las ondas existen en 2 dimensiones, como las ondas electromagnéticas.

Creo que la luz existe en 4 dimensiones por la misma razón que todos existimos en 4 dimensiones. La luz puede no moverse en una dimensión de tiempo y un observador estacionario puede no moverse en la dimensión espacial pero ambos existen en 4 dimensiones.

Para entender por qué la luz no existe en más dimensiones, creo que sería útil para usted ver este breve video sobre cómo funcionan las dimensiones.

Para la luz misma, no hay dimensión. La luz nunca experimentó espacio o tiempo desde que se formó el primer fotón.

Al menos tres. Si enciendo una vela, puedo ver si estoy parada frente a ella, a un lado o mirándola.