¿Cómo viajan los fotones a una velocidad que debería ser imposible de alcanzar?

Si se requiere una cantidad infinita de energía para viajar a la velocidad de la luz, ¿cómo alcanza el fotón esta velocidad? Su fuente nunca es infinitamente fuente.

Si ningún animal puede transformarse en pato, ¿cómo puede un pato convertirse en pato?

Respuestas (5)

Las partículas sin masa no necesitan energía infinita para saltar C . Los fotones no tienen masa en reposo ya que no interactúan con el campo de Higgs.

Lo que has escuchado se aplica solo para la misa. Todo funciona así:
en la física relativista, la masa no es constante. Se incrementa cuando se incrementa su velocidad. Está impulsado por esta fórmula:

metro = METRO 1 − ( v C ) 2
dónde, metro es la masa relativista, METRO es masa en reposo, v es la velocidad

Entonces, a mayor velocidad, necesitamos mayor energía para acelerar la masa porque se ha incrementado.
En el caso de partículas sin masa, apliquemos esta fórmula:

  1. Cuando v es menos que C : si divides 0 por un número positivo, el resultado sería 0 . Entonces, para acelerar 0 partícula de masa relativista, no necesitarías energía. Esa es la razón por la que no puedes encontrar una partícula sin masa a una velocidad menor que C .

  2. Cuando v es igual a C : La fórmula no es válida porque 0 / 0 no está definido.

Nota: Si bien la respuesta está bien para partículas generales sin masa, no es buena para fotones (pregunte a los físicos relativistas). Las ecuaciones relativistas tienen C debido a que es un postulado de Einstein que los fotones ya tienen esta velocidad. Entonces, no es bueno para nosotros llegar allí al revés.
Entonces, respuesta para los relativistas: su marco para la física relativista. Nunca necesitábamos acelerar los fotones para C . Ya estaba funcionando a esta velocidad.

esta fue una buena respuesta, excepto por la nota. Los físicos modernos comienzan con el espacio de Minkowski como su postulado básico al derivar la relatividad especial. No confían en los dos postulados de Einstein como su principal motivación.
"ya estaba corriendo a esta velocidad" ¿eh? Entonces, ¿qué pasa con la conversión de masa en energía electromagnética?
@Larry ¿Qué quieres decir? Por favor elabora. Y, ¿por qué eres más específico de la energía electromagnética?
cuando la masa se convierte en energía electromagnética por la aniquilación de un electrón y un positrón, se produce un fotón. ¿Cómo sabes que el fotón adquiere instantáneamente la velocidad c en la creación?
@Larry Photons se producen con esa velocidad. ¿Cuál es el problema? No hay un marco de referencia inercial en el que los fotones estén en reposo. Es el marco de toda la física relativista.

Si se requiere una cantidad infinita de energía para viajar a la velocidad de la luz, entonces, ¿cómo alcanza el fotón esta velocidad?

Eso no es del todo bien. Estás pensando en la energía requerida para acelerar un objeto masivo a C lo cual es imposible pues el infinito.

Sin embargo, no existe un marco de referencia en el que los fotones estén en reposo. Un objeto con velocidad C en un cuadro tiene velocidad C en todos los marcos (por lo tanto, la velocidad invariante ).

Esta es una especie de no-respuesta. También podría decir que es un axioma observado que los fotones siempre viajan en c y lo dejan así.

Aquí hay un buen artículo sobre la masa del fotón, que responde a su pregunta. http://math.ucr.edu/home/baez/physics/ParticleAndNuclear/photon_mass.html

El concepto de masa relativista es solo una construcción. Una partícula solo tiene una masa; su masa en reposo y es constante. No aumenta con la velocidad de las partículas. Este artículo, El concepto de masa, debería ayudar a explicarlo. https://www.worldscientific.com/phy_etextbook/6833/6833_02.pdf

El artículo de Wikipedia sobre "Masa en relatividad especial" también es muy bueno.

Aquí hay una cita de un experto en el tema.

No es bueno introducir el concepto de masa METRO = metro 1 − v 2 / C 2 de un cuerpo en movimiento para el que no se puede dar una definición clara. Es mejor no introducir otro concepto de masa que el de 'masa en reposo' m. En lugar de introducir M, es mejor mencionar la expresión de la cantidad de movimiento y la energía de un cuerpo en movimiento.

— Albert Einstein en carta a Lincoln Barnett, 19 de junio de 1948

¿Qué hay en la física que no es una construcción? Te estás deshaciendo de la física relativista por un lado. Recuerda, la masa es una forma de energía (E=mc^2). Entonces, aumentará.
Deberías leer el artículo que pusiste en la respuesta. No dice que la masa no aumentaría. Dice que la masa en reposo del fotón es cero, por lo que la masa relativista también sería cero (ver fórmula en mi respuesta).
Hay dos problemas aquí. 1) Los fotones no tienen masa; resto, relativista o no. 2) La masa de todas las partículas es invariable. No aumenta con la velocidad. La ecuación correcta es E^2 = (mc^2)^2 + (pc)^2 o E = \gamma mc^2, donde \gamma es el factor de Lorentz. Si aprendiste que la masa de una partícula aumenta con la velocidad, estabas mal informado. Todos los experimentos de física de partículas han demostrado lo contrario. Pregúntame cómo lo sé (pista: trabajo en el LHC).
1) No es un problema en absoluto. Dime cómo es un problema. 2) Para la masa en reposo, pags = 0 . Pon eso en tu ecuación, obtendrás mi = metro C 2 . Entonces, esta ecuación dice claramente que la masa en reposo es una energía. ¿Cómo no puedes aumentar una Energía? Entonces, ¿este es el nivel de un científico del LHC?
1) No es un problema en absoluto. Dime cómo es un problema. 2) Para la masa en reposo, pags = 0 . Pon eso en tu ecuación, obtendrás mi = metro C 2 . Entonces, esta ecuación dice claramente que la masa en reposo es una energía. ¿Cómo no puedes aumentar una Energía? Entonces, ¿este es el nivel de un científico del LHC?
La masa en reposo siempre fue una constante. no es nuevo..
Además, debe saber que la ecuación de energía completa que ha publicado también tiene que ver con la masa relativista, no solo con la masa en reposo ... No sabe ni siquiera un concepto básico de física y se jacta de que trabaja en LHC.
En ambas ecuaciones que publiqué, no usé masa relativista. Usé masa en reposo.
El problema que tengo con tu respuesta es simple. La masa relativista no es una cantidad física. En realidad, la masa de una partícula no aumenta con la Energía. E ^ 2 = (mc ^ 2) ^ 2 + (pc) ^ 2 se aplica tanto a objetos masivos como sin masa y es invariante de impulso. Sugiero usarlo en el futuro. E=mc^2 crea confusión y conceptos erróneos y no se aplica a partículas sin masa. Desearía haber podido comentar tu respuesta, pero por alguna razón no tengo esa habilidad. Como solo pude crear una nueva respuesta y se supone que no debe hacer referencia a otra respuesta en su respuesta, eso es lo que hice
Para su amable información, usamos la masa relativista para distinguirla de la masa clásica. De hecho, solo hay un tipo de masa desde la perspectiva de la física relativista. ¿Y estás diciendo que no es una cantidad física?
Además, debes saber: pags = metro v dónde metro es de masa variable. Entonces, usaste la masa relativista en tus ecuaciones.
Una cosa más: cuando multiplicas el Factor de Lorenz con la masa en reposo, se convierte en una masa relativista (ver fórmula en mi respuesta). Entonces, has incluido la masa relativista con mi = metro C 2 , sin saberlo. :D Por supuesto, tu física es aburrida.
Cuando medimos o citamos la masa de una partícula, solo estamos hablando de la masa invariante. Nadie que realmente haga esto para ganarse la vida pensaría jamás en una partícula en términos de masa relativista. Escribí dos ecuaciones que pensé que mejorarían la claridad de tu respuesta: mi 2 = ( metro C 2 ) 2 + ( pags C ) 2 , lo que habría evitado el problema de dividir por cero, y mi = γ metro C 2 . Ahora que lo mencionas, si tuviera que escribir el impulso en términos de velocidad, escribiría pags = γ metro v . yo no dije pags = metro v , ni yo escribi mi = metro C 2 .
Cuando agrega el Factor de Lorentz en el momento, una cantidad física que tiene la dimensión de los cambios de masa. ¿Qué le dirías?
Sus ecuaciones claramente contienen el factor de Lorentz . Significa que no se puede evitar el problema de dividir por cero.
mi 2 = ( metro C 2 ) 2 + ( pags C ) 2 . Como los fotones no tienen masa, la ecuación se reduce a mi = pags C . En este caso, pags ≠ γ metro v . El momento de un fotón es pags = h / λ y λ > 0 . Por lo tanto, no hay problema de división por cero. También, desde λ > 0 , la energía de un fotón siempre es finita. Debería haber escrito eso como mi respuesta en lugar de tratar de corregir su concepto erróneo. Oh bien.
Espera... ¿Por qué ingresas al modelo de ondas mientras hablas puramente de partículas (con masa en reposo ju-ju)?
Lo siento, no puedo decir si esa era una pregunta seria o si estás trolleando. Te he estado dando el beneficio de la duda hasta ahora.
¿No debería haber una división en esa ecuación? Además, incluso si él dijo eso, ¿seguiría siendo cierto? (También dijo que no creía en la mecánica cuántica).

Según la relatividad especial

v C = pags C mi = pags C ( metro C 2 ) 2 + ( pags C ) 2

Para metro = 0 tenemos pags C = mi y por lo tanto v = C , mientras que para metro ≠ 0 tenemos pags C < mi y por lo tanto v < C .

@cristoph: ¿puedes ponerlo en pocas palabras también? ¡Dilo para los profanos!

Si se requiere una cantidad infinita de energía para viajar a la velocidad de la luz, ¿cómo alcanza el fotón esta velocidad? Su fuente nunca es infinitamente fuente.

Los fotones, como los gluones, son partículas sin masa. Cuando hablamos de 'sin masa', nos referimos a la masa en reposo o masa invariable de un objeto. Es decir, esta cantidad es constante para todos los observadores. Los fotones pueden viajar a la velocidad de la luz c debido a esta propiedad (no tener masa). De lo contrario, se requerirá una cantidad infinita de energía para hacer que un fotón con masa viaje a la velocidad de la luz.

¿Cómo viajan los fotones a una velocidad que debería ser imposible de alcanzar?
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