¿Cuál es la aceleración más rápida posible?

Los argumentos de la gravedad cuántica indican que la menor cantidad de tiempo es del orden del tiempo de Planck, que es aproximadamente$10^{-43}$segundos. La velocidad de la luz es aproximadamente$10^8$metros por segundo, por lo que la aceleración más rápida es del orden$10^8/10^{-43}=10^{51}$metros por segundo$^2$.

Sus preguntas son complicadas (e interesantes) ya que se encuentran en el límite de las teorías establecidas.

Siguiendo los supuestos de la teoría de la relatividad: el fotón nunca existe en un estado en el que tenga una velocidad diferente a la velocidad (local) de la luz para todos los marcos de referencia. Se "nace" así. Dado que el fotón se mide a la misma velocidad en cada cuadro, nuestros conceptos habituales de aceleración y velocidad se rompen y es dudoso que la extrapolación desde la velocidad por debajo de la luz tenga sentido.

Siguiendo los supuestos de la electrodinámica cuántica (QED): El fotón no sigue un único camino que nos permita determinar una velocidad o una aceleración. Toma (al menos desde la perspectiva del procedimiento matemático empleado que genera las probabilidades correctas) todos los caminos posibles del emisor al detector al mismo tiempo, debemos sumar todas las amplitudes de probabilidad a lo largo de todos estos caminos y obtenemos una probabilidad en qué detector aparece el fotón. Las declaraciones sobre los caminos tomados no tienen sentido ya que no podemos medirlos en principio.

Probablemente exista tal cosa como la aceleración máxima. Acelerar un objeto a cierta distancia requiere energía en un lugar pequeño cerca de ese objeto. Demasiada energía significa demasiada masa. Demasiada masa localizada produce un agujero negro. Así que probablemente hay un límite. Aún así: estamos debatiendo una situación en la que estamos ampliamente fuera del rango en el que se han probado nuestras teorías existentes. Por lo tanto, también es muy probable que se produzca una ruptura de nuestros conceptos físicos.

Si se puede decir que un fotón cambia de velocidad en un límite entre dos materiales ópticos (p. ej., vidrio y aire), entonces podría preguntarse qué tan rápido cambia de velocidad en ese límite. Sin embargo, ningún límite físico es infinitesimalmente delgado, por lo que al menos en una escala de tiempo de subfemtosegundos, la velocidad efectiva de un fotón cambia gradualmente mientras cruza un límite físico. Pero como han indicado las otras respuestas, la "velocidad de un fotón" no se puede definir con precisión de una manera físicamente útil porque un fotón no es realmente una partícula puntual; es un paquete de ondas extendido. Si la velocidad no se puede definir con precisión, la aceleración se puede definir con precisión.

No preguntaste sobre la aceleración de una carga puntual como un electrón. Podemos acercarnos mucho más a la definición de la velocidad y la aceleración de un electrón, pero finalmente encontrarnos con las mismas limitaciones debido al hecho de que un electrón también es realmente un paquete de ondas. Sin embargo, en el caso de un electrón, existe una limitación adicional: una carga acelerada irradia radiación EM a una velocidad proporcional al cuadrado de su aceleración. Consulte Radiación de Larmor . Por lo tanto, cuanto más rápido intente cambiar su velocidad, más le costará energía gastada. Se necesitaría una cantidad infinita de energía para proporcionar una aceleración infinita incluso a una carga puntual sin masa si existiera tal cosa.

La velocidad de la luz (que no tiene exactamente el mismo significado que la velocidad de un fotón) es una propiedad del vacío del espacio, "habitado" por campos electromagnéticos descritos por las ecuaciones de Maxwell. Una onda electromagnética (que no es exactamente lo mismo que un fotón) se mueve a una velocidad determinada por las propiedades de la materia en el espacio por el que se mueve la onda, por lo que la "aceleración" de una onda EM (es decir, el cambio de velocidad o dirección) puede siempre debe atribuirse directamente a un cambio en las propiedades del material a lo largo de la "trayectoria" extendida de la onda.

Pretexto previo al inicio. Usar un lenguaje científico específico es crucial cuando hablamos entre nosotros para evitar malentendidos. Todos somos científicos aquí de diversa complejidad, por lo que debemos permanecer enfocados en promover el conocimiento y la educación sin prejuicios ni egoísmo.

“En física, la velocidad más rápida posible se acepta como la velocidad de la luz”. ~ La velocidad más rápida observada hasta la fecha es la de un fotón. Existe una posible insinuación de un movimiento más rápido con la disposición del giro. Ver acción espeluznante en un enredo cuántico a distancia.

"No se ha registrado ninguna otra masa que viaje tan rápido como el fotón". El fotón en sí (hasta donde podemos determinar) no tiene masa. Pero tenga en cuenta que m en E = mc2 no tiene que ser masa, también puede ser 'momento', así como potencialmente otras formas de movimiento. Esto luego se traduce en el potencial de que otras dimensiones tengan su propia capacidad para ocupar el lugar de m en un cálculo cuántico. Tenga en cuenta que la velocidad de un fotón es diferente en diferentes medios y podemos obtener fotones actualmente al ritmo de un paseo y otras partículas atómicas del sol pueden alcanzarlo.

“¿Cuál es la aceleración del fotón?” ~ La aceleración de un fotón es exactamente igual a su velocidad.

"¿Cuánto tiempo tarda en llegar a su velocidad máxima, desde la emisión de su fuente hasta su velocidad constante a través del espacio-tiempo?" ~ por lo que se requiere ampliar el contexto anterior…..; 1) Un fotón es un paquete (palabra elegante para grupo) de diferentes ondas electromagnéticas. Estas ondas se componen de dos "campos" alternos conocidos por separado como campo eléctrico y campo magnético. Un campo eléctrico variable genera un campo magnético variable y viceversa. Piense en ello como un juego de salto de rana ya que cada campo va de 0-1-0. a medida que el campo eléctrico colapsa de 1-0, induce el campo magnético frente a él en el espacio y el campo magnético cambia a 0-1-0 y luego, cuando el campo magnético colapsa de 1-0, induce un campo eléctrico frente a él en el espacio y así sucesivamente para siempre (hasta donde sabemos). Para ser claros, una onda electromagnética y un fotón son esencialmente lo mismo. Una onda es singular, un fotón es un grupo de ondas. El espacio (hasta donde sabemos) no es un medio. 2) "medio del espacio" ~ Este rastro de pensamiento proviene de una teoría de la física clásica centrada en una cosa llamada 'éter' que proviene de una falta temprana de comprensión en un intento de usar la experiencia como referencia. No hay ningún medio en el espacio…..(que sepamos) 3) El cambio de un campo eléctrico acelerado a un campo magnético acelerado ocurre a los vertiginosos 299,792,458 metros por segundo. 4) Si el movimiento de un fotón (luces) fuera un movimiento 'uniforme' (velocidad), entonces su velocidad medible sería diferente para diferentes observadores en diferentes velocidades relativas a la dirección del fotón y el observador. Pero…. Cambiar de positivo a negativo y de eléctrico a magnético es un movimiento cambiante (también conocido como aceleración). El fotón no tiene masa, lo que permite una aceleración instantánea, lo que da un movimiento promedio (velocidad) igual a su aceleración.

"¿El fotón también tiene el récord de aceleración más rápida?" ~ Así que…. Fastest tiene varias definiciones posibles. A. Velocidad B. Aceleración C. Velocidad sobre una distancia determinada D. Velocidad a través de un medio específico (o falta de él). Un fotón es el movimiento más rápido que hemos observado a través del espacio (un medio sin fricción). Cuando un fotón atraviesa un medio, es absorbido por el electrón de un átomo, luego es absorbido y luego expulsado solo para ser absorbido y expulsado una y otra vez. Diferentes longitudes de onda entran y salen en diferentes ángulos según el medio debido a la longitud de onda simpática.

"Teniendo en cuenta estas preguntas, me gustaría investigar más y preguntar si la aceleración instantánea es realmente posible según las leyes de la física". ~ respondido arriba 👆🏽