Para empezar, los fotones no viajan a la velocidad de la luz. Porque los fotones no viajan.
Un fotón es una medida de la ondulación del campo electromagnético. Puede enviar ondas a través del campo electromagnético agitando un electrón, algo así como mover su mano hacia arriba y hacia abajo en el agua para enviar ondas a través de la superficie. También puede detectar olas con otro electrón: la onda hará que el electrón se agite cuando sea golpeado, al igual que una boya que flota en la superficie del océano se acelera hacia arriba cuando pasa una ola oceánica.
Sin embargo, existe una diferencia muy importante entre cómo se realizan las mediciones de las olas oceánicas y cómo se realizan las mediciones de las ondas electromagnéticas. Puedo ver una ola oceánica si una boya mide o no esa ola. Pero no tiene sentido “mirar” una onda electromagnética sin usar algo como una “boya” para medirla (por ejemplo, un electrón que se sacude cuando la onda la golpea).
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Cuando hago una medición del campo electromagnético, esa colección de propiedades que medí se llama fotón. Esas propiedades (como frecuencia y polaridad) solo pueden verse / interactuar con / existir cuando se realiza una medición. Entonces, no es la historia que los fotones viajen invisiblemente y no podamos verlos a lo largo de su viaje. Por el contrario, no viajan en absoluto, ya que no hay fotón hasta que hay un fotón en el destino (por ejemplo, la ubicación donde está mi “boya de electrones”).
Todo lo que he dicho hasta ahora se desprende de mi comprensión (aunque muy limitada) de la mecánica cuántica y algo de teoría básica del campo cuántico. Desde el punto de vista de la relatividad especial, parece que obtenemos una imagen consistente del fotón: (1) la cantidad de tiempo que experimenta el fotón (su tiempo apropiado) es cero, y (2) el espacio se contraería de tal manera que el punto de partida del fotón (por ejemplo, en el sol) está en el mismo lugar que el punto de llegada (por ejemplo, su retina). Esa es otra forma de decir que el fotón no existe en el espacio entre el sol y su retina debido a ( 2), y que el fotón solo existe en el momento en que la retina lo detecta debido a (1).
Lo que sí existe entre el sol y su retina en el ejemplo anterior es la probabilidad de encontrar un fotón del sol. En este sentido, el campo electromagnético es un campo de probabilidad: las ondas de probabilidad irradian hacia afuera del sol y cuando esas ondas de probabilidad golpean nuestra boya de electrones, existe la posibilidad de que se cree un “fotón” o “colección de propiedades que se midieron”. . La velocidad del grupo (en oposición a la velocidad de fase) de cualquier onda en este campo de probabilidad es lo que hemos denominado como “velocidad de la luz”. Entonces, no son los fotones, sino la probabilidad de encontrar un fotón, lo que se mueve a la velocidad de la luz.
Y en un giro que deslumbra cualquier película de M. Night Shyamalan, la boya de electrones que estábamos usando TAMBIÉN se describe mediante un campo de probabilidad al igual que el fotón. Por lo tanto, el electrón en sí mismo no es más que la “colección de propiedades del campo de electrones que se midieron” y, por lo tanto, tampoco “existe”, excepto como una medida de un campo. La historia es la misma para todas las partículas elementales, y nos motiva a pensar en las partículas no como “objetos” sino como “medidas”.
