“Tiempo para un fotón” es tan extraño e interesante como carece de sentido.
8 minutos en la vida de un fotón
Imagina ver una puesta de sol. Se emite un fotón desde un átomo en la fotosfera solar y viaja a través del espacio hasta que llega a su ojo y es absorbido por una molécula en su retina. Desde su punto de vista, este fotón tuvo una vida útil de aproximadamente 8 minutos.
Sin embargo, los fotones viven en superficies nulas donde todos los eventos están separados por nulos. Esto significa que para el fotón, su propia emisión y absorción es un evento único. No hay nociones definidas como “suceder”, “proceso” o “experiencia”.
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Para comprender mejor cuán verdaderamente extraño es esto, solo piense en esto: hay un camino a través del espacio-tiempo tal que la distancia entre la superficie del Sol y su ojo es cero.
Para un fotón, el tiempo es inexistente y sin sentido. Esto plantea algunas preguntas bastante interesantes, por ejemplo, ¿en qué medida podemos decir que los fotones “existen” y por qué y cómo observamos las propiedades de los fotones que varían en el tiempo? ¡La física puede ser bastante interesante!
A continuación se presentan algunos detalles técnicos para el lector interesado.
Superficies nulas: el reino de la luz
Todos vivimos en el espacio-tiempo. Sin embargo, enfrentamos severas restricciones de viaje que están integradas en la estructura misma del espacio-tiempo.
La distancia espacio-tiempo (Δs) en coordenadas rectangulares entre eventos es la raíz cuadrada de
la distancia entre nuestro espacio (x, y, z) y el tiempo (ct), donde c es la velocidad de la luz.
Para la luz, la ecuación espacio-temporal anterior, definida en un evento con la dirección z suprimida, es la de un cono y se denomina apropiadamente “lightcone”. Establecer la separación espacio-tiempo igual a cero y resolver:
cual es la ecuación estándar para un cono.
La luz está restringida a la superficie de este cono. No puede salir del cono más de lo que podemos ir a lo largo de él. El cono mismo divide el espacio-tiempo en regiones que especifican los eventos alcanzables desde el momento presente, estando el momento presente en el origen. Dentro de la mitad superior del cono de luz está tu futuro, la mitad inferior, tu pasado. La línea del mundo de tu existencia desde el nacimiento hasta la muerte está dentro del cono y atraviesa el momento presente.
Cabe destacar que hay un número infinito de eventos, o puntos, en el espacio-tiempo y hay un número igual de conos de luz. Por lo tanto, dijo correctamente que el espacio-tiempo contiene un subespacio nulo. Esto es sugerido por los planos nulos representados arriba.
Se dan nombres a los intervalos. Si la separación de tiempo, [matemática] c \ Delta t [/ matemática], es menor que la distancia a través del espacio, [matemática] \ Delta x [/ matemática], entonces la ruta se llama “spacelike”. Si la separación de tiempo, [matemática] c \ Delta t [/ matemática], es mayor que la distancia a través del espacio, [matemática] \ Delta x [/ matemática], entonces la ruta se llama “temporal”. Las personas y todo lo que tiene masa tiene líneas de tiempo parecidas al tiempo. Esto nunca es cierto para la luz: siempre medimos separaciones iguales de tiempo y espacio, y el camino para la luz se llama “luz”. Para toda la velocidad inalcanzable de la luz a través del espacio, no va a ninguna parte a través del espacio-tiempo: para un fotón, todos los eventos en su línea mundial están nulos separados.
Esta respuesta está relacionada con: La respuesta de Harry McLaughlin a Una onda de luz tiene una frecuencia. Pero un fotón, que viaja a la velocidad de la luz, no experimenta el paso del tiempo. ¿Cómo puede exhibir una frecuencia entonces?