¿Los fotones envejecen? Si el tiempo se ralentiza a medida que se acerca a la velocidad de la luz, ¿en algún momento detiene el tiempo? ¿Está toda la luz que vemos a nuestro alrededor congelada?

Los fotones en realidad pueden experimentar una especie de “envejecimiento”, pero no se debe a ninguno de los efectos que mencionaste.

Es el resultado de la expansión acelerada del universo. Esto hace que la radiación electromagnética se desplace hacia el rojo.

Alrededor de ~ 350,000 años después del Big Bang, por primera vez, la luz pudo viajar libremente por el universo. Esta luz todavía existe hoy, en forma de lo que se llama radiación cósmica de fondo de microondas. ¿Por qué microondas? Debido a que ha sido severamente desplazado hacia el rojo gracias a la expansión del universo, y su temperatura es ~ 1100 veces menor que cuando se creó la radiación por primera vez.

En poesia
Poéticamente puedes imaginar que los fotones nacen en algún evento, por ejemplo, cuando una partícula cargada gira, y luego ese fotón muere cuando es absorbido por algún sistema. Al igual que las personas que son grises con la edad, los fotones pueden enrojecerse. Los fotones que viajan distancias cosmológicas se enrojecerán junto con la expansión cosmológica y, si tuviera un fotón mascota en una caja espejada especial, podría enrojecerse con eventos de dispersión inelásticos. Entonces, hay algún sentido en el que un fotón puede envejecer, pero es solo en poesía.

En mitologia
Existe este mito muy popular y persistente de que el tiempo se detiene para la luz, en algunas versiones su reloj no funciona, o en otros mitos su reloj interno sí, pero el fotón ve un universo en un punto muerto temporal.

El origen del mito.
Al igual que muchas historias, tiene sus raíces en los hechos. En la relatividad hay lo que se llama líneas de tiempo o intervalos de tiempo que definen eventos que pueden estar causalmente conectados. Todas las cosas que se mueven más lentamente que la luz viven su vida de una manera temporal; moviéndose uno con respecto al otro, en desacuerdo sobre las distancias relativas a través del espacio y el tiempo, cada uno observa que el otro hace, incluso si sus intervalos espacio-temporales son invariables y acordados. Resulta que si midieras la distancia a través del tiempo de alguien que se mueve con respecto a ti, su tiempo se expandiría o dilataría en relación con tu tiempo. Esto significa específicamente que la persona que viaja tardaría más en pasar 1 segundo de su tiempo de acuerdo con su reloj. Por lo tanto, es natural preguntar, ¿qué pasa si tomo el límite a medida que la velocidad alcanza la velocidad de la luz, entonces eso implica necesariamente que el intervalo de tiempo va al infinito y, por lo tanto, toma un tiempo infinito para moverse a través de mi 1 segundo de tiempo e isn ¿No es lo mismo que decir que su tiempo se detiene según mi marco de referencia? … y nace un mito.

Fotones y Física
Los fotones no viven en líneas de tiempo similares, por lo que no se aplica ninguno de los argumentos anteriores. Lo siguiente es un poco técnico, pero todo lo que necesita es seguir la esencia del argumento, no los detalles. Los caminos de las partículas se describen mediante un parámetro llamado parámetro afín que en general es algo arbitrario. Ocurre que, en el caso especial de líneas de tiempo similares a las del mundo, este parámetro puede asociarse con la propiedad de una partícula, o con el llamado “tiempo de reloj de pulsera” de la partícula. Desafortunadamente, este procedimiento no funciona para los fotones. Los fotones no tienen relojes, marcos de referencia o experiencias de algo que nos parezca fundamental para vivir dentro de un universo. Entonces, los fotones no envejecen, porque el “envejecimiento” no es algo que se aplica a los fotones.

¿Creemos que sabemos todo sobre los fotones?
En este punto, podríamos preguntarnos “¿Cómo sabemos con certeza que en 1,000 años no habrá una nueva física que limite la libertad del indicador en nuestra elección de parámetros afines de tal manera que obligue a una interpretación físicamente significativa?”
Tal vez, pero no de ninguna manera que pueda imaginar. Esto es, por supuesto, una declaración sobre los límites de mi imaginación y no de la física.

Para los fotones el tiempo no existe. Los fotones experimentan una “aceleración” infinita cuando se generan presumiblemente, ya que no pueden viajar más despacio que la velocidad de la luz ya que no tienen masa. Es casi como si todo el universo fuera un mar 3D lleno de fotones que viajan en todas las direcciones posibles (campo de fotones) a la vez y cuando se genera uno simplemente se “enciende” (imparte energía al fotón), no hay aceleración involucrada y parece viajar repentinamente en el tiempo porque se le ha impartido energía y E = mc2 tan repentinamente que el fotón “parece” tener masa (frecuencia) relativista.
Para un fotón, el universo es una hoja infinitamente delgada, una porción 2D del universo con todos los fotones colocados en esta hoja (un modelo, pero no la realidad). Para un fotón, un viaje de un lado del universo al otro es instantáneo (90,000,000,000 de años luz) y el envejecimiento ni siquiera está en el vocabulario de los fotones, pero por supuesto esto no es lo que vemos en el universo, porque viajamos en el espacio muy lentamente el tiempo pasa a un ritmo glacial. Lo que esto nos muestra es que el tiempo varía enormemente, se ralentiza y acelera constantemente de acuerdo con nuestro movimiento hacia los demás, incluso a nuestras pequeñas velocidades, caminamos por la habitación y si llevamos un reloj lo suficientemente sensible y comparamos el tiempo transcurrido con otro sensible suficiente reloj que permaneció quieto, mostraría que el reloj de viaje registró el tiempo muy, muy, ligeramente más lento que el reloj inmóvil.

Con el poco conocimiento que tengo en este campo, recomendaría tomar esta respuesta con algunos granos de sal.

Desde un entendimiento general, un fotón se generaría a través de una explosión de energía creada por una fuente, lo que sea que haya sido. Ese tiempo extra de energía no envejecería, sino que se disiparía. La disipación a ese respecto sería causada por el fotón que golpea una superficie, cambia de momento o simplemente se rompe en partículas de energía más pequeñas y menos potentes. Con respecto al hecho de que las horas extraordinarias este proceso convertiría esta energía en vibraciones menos potentes; los fotones, a medida que viajan a través del espacio, estarían sujetos a lo que llamamos tiempo, que es simplemente una medida del progreso indefinido y continuo de la existencia. Entonces, si decidimos medirlos, lo harían , desde el punto en que se habían generado hasta el punto en que se convierten en vibraciones menos agitadas donde ya no se definen como fotones, de hecho.

Hay dos respuestas a su pregunta: sí y no.

No, si le preguntas al fotón mismo. Eso es porque lo que el fotón experimenta en su propio marco es el tiempo adecuado, que se detiene a cero a la velocidad de la luz. Esto es cierto desde el marco de referencia de cualquier otro fotón porque todos viajan a la misma velocidad. Sin embargo, el fotón envejecerá si no viaja en el vacío todo el tiempo.

Sí, si le preguntas a alguien / cualquier otra cosa que no sea el fotón, eso es porque nadie más está viajando a la velocidad de la luz.

La luz existe incluso fuera del concepto del tiempo. No experimenta ahora ni para siempre ni nada en el medio.

Imagine un fotón nacido lo antes posible después del Big Bang. Está a la vanguardia de la expansión espacial, por lo que nunca se absorberá o dejará de existir porque nunca encontrará nada, ni siquiera otro fotón (a medida que el espacio se expande, los fotones se alejan unos de otros). No tiene un marco de referencia con el cual compararse. El fotón ni siquiera está “allí” porque no experimenta espacio más de lo que experimenta el tiempo, porque no hay espacio sin tiempo. Por eso se llama espacio-tiempo.

En el momento en que un fotón encuentra cualquier sustancia, es absorbido o reflejado. Es una vida solitaria.

El fotón solo sabe una cosa … ¡Lo soy!

Debido a que los fotones viajan a la velocidad de la luz, no experimentan el tiempo de la misma manera que nosotros los subluminales. El momento en que se emite un fotón es, en su perspectiva, cada momento de todo el lapso de tiempo desde su emisión hasta el final de todo simultáneamente.

A pesar de los cambios de color, por supuesto, no realmente.

No se debe depositar tanta confianza en las teorías físicas actuales. La desaceleración del tiempo y el congelamiento del tiempo son ejemplos de paradojas en las teorías físicas.

Técnicamente lo hacen hasta que ya no existan. Giran mientras existen y el número de veces que giran es una medida de su edad según su propio reloj. Todos los fotones que se observan se originaron, irrefutablemente, en el pasado.

El “tiempo” y la velocidad de la luz dependen uno del otro. Generalmente pensamos el tiempo en algo abstracto como una dimensión. Sin embargo, el tiempo es el resultado de un movimiento ondulado de expansión universal. Un objeto puede moverse a la velocidad de la luz solo si era unidimensional. Entonces los fotones son unidimensionales. Además, no se mueven en el espacio, están surfeando en estas olas. Entonces su velocidad siempre depende de la velocidad de las olas. (Su movimiento también depende nuevamente de estos movimientos. Debido a eso, los fotones están actuando como una partícula y onda.) A la velocidad de la luz, cada objeto acelerado está actuando como una fuente de onda. En realidad, esto es un reflejo de estas olas. (Esta reflexión se determina, de acuerdo con su frecuencia y nivel de energía, gravedad, fuerzas fuertes, débiles o electromagnéticas). Si un objeto se mueve o se acelera, estas ondas reflejadas permanecen bajo el efecto doppler de influencia. Entonces, a la velocidad de las olas, habrá un muro … Es la frontera. Lo llamamos velocidad de la luz que no hay tiempo. Porque todas las olas del tiempo son primordiales. A esta velocidad, los fotones no envejecen …

Simplemente sí. Si un cuerpo viaja a la velocidad de la luz, entonces no experimenta el tiempo, como consecuencia directa de la dilatación del tiempo predicha por la relatividad especial. Nada con masa puede alcanzar esta velocidad, pero los fotones no tienen masa y, por lo tanto, pueden viajar a la velocidad de la luz. Un observador externo que mira el fotón observaría que no envejece, donde un átomo podría experimentar la desintegración nuclear u otras cosas con el tiempo, un fotón no podría.

Si estás bailando a la velocidad de la luz, las personas estacionarias te verán quieto como una estatua. Y verá que las personas y las cosas estacionarias están envejeciendo extremadamente rápido.

Si usted, una criatura viviente, alcanza la velocidad de la luz, todo lo que sucederá ocurrirá dentro de un instante frente a usted. Podrás ver al universo morir de muerte por calor. Y ni siquiera envejecerías un momento lo suficiente como para darte cuenta.

Hay un parámetro en la relatividad especial llamado “tiempo apropiado” τ, que es el tiempo medido por un observador en movimiento. Suponiendo dos puntos espacio-temporales
[matemáticas] (t_1, x_1, y_1, z_1) [/ matemáticas] y [matemáticas] (t_2, x_2, y_2, z_2) [/ matemáticas]
dónde

[matemáticas] Δt = t_2 − t_1, Δx = x_2 − x_1 [/ matemáticas] etc.

el “tiempo apropiado” da como resultado

[matemática] Δτ ^ 2 = c ^ 2Δt ^ 2 − Δx ^ 2 − Δy ^ 2 − Δz ^ 2 [/ matemática]

Ahora para ondas electromagnéticas que viajan a la velocidad de la luz
[matemáticas] Δτ ^ 2 = 0 [/ matemáticas],
es decir. El tiempo apropiado es cero. También conocido como intervalo de luz.

En una nota al margen, esto está en contraste con un intervalo temporal que describe la causalidad en las partículas viajeras donde [matemáticas] Δτ ^ 2 [/ matemáticas] es siempre un número positivo.

En cuanto al desplazamiento al rojo cosmológico y el aparente “envejecimiento” de las ondas electromagnéticas, cuestiono la idea de que esto puede ir hasta el infinito, por lo tanto, la energía de radiación se diluirá en aniquilación. Hay un problema fundamental con el concepto de infinito en física y matemáticas, incluido el infinitamente pequeño en el sentido de no existencia.

Ahora me ves como estaba:
Una visión joven y bella.
Pero mis ojos cansados ​​se debilitan:
En ese espejo infernal invariante,
He envejecido y muerto.

Puedo decirte que los fotones se enferman y se cansan de correr a la velocidad de la luz, por eso siempre los ves absorbiendo los electrones de los animales de fiesta.

El tiempo es relativo.

Para mí, el fotón envejece porque podemos calcular la velocidad de la luz. Si tarda 10 años en llegar a nosotros, entonces el fotón tiene 10 años.

Pero desde la perspectiva de los fotones, el viaje fue instantáneo.

cuanto más largo viaje el fotón, menor será la frecuencia.

Este fenómeno se llama desplazamiento al rojo.

Entonces, los fotones azules tienen una frecuencia alta y cuando viaja en el espacio pierde su frecuencia para convertirse en color rojo. etc., continúa perdiendo su frecuencia para convertirse en ondas de radio. Creo que seguirá perdiendo su frecuencia y longitud de onda hasta el infinito.

No, a la velocidad de la luz no hay absolutamente ningún envejecimiento. No para el observador y no para el fotón. Simplemente no hay dimensión de tiempo a la velocidad de la luz.

Las declaraciones hechas aquí sobre los desplazamientos al rojo como una forma de envejecimiento son incorrectas, ya que esta es en realidad una forma de relatividad.