¿El espacio colapsa a una singularidad, por un fotón?

Usando algunos conceptos elementales, llegué a la conclusión aparente de que todo el espacio visto desde una partícula que se mueve a la velocidad de la luz siempre colapsa en una singularidad a la distancia 0 de la partícula misma. Buscando pruebas contrarias (o errores).


Conociendo el factor de Lorentz es

γ ( v ) = 1 1 v 2 C 2

  • v velocidad de un objeto en movimiento con respecto al observador
  • C velocidad de la luz

Sabiendo que la velocidad de un fotón es siempre C en cada sistema de referencia

γ ( C ) = 1 1 C 2 C 2

Usando la fórmula de contracción de Lorentz

Δ L = Δ L 0 γ

con

  • Δ L la distancia desde el marco de referencia inertil visto por el marco de referencia en movimiento

  • Δ L 0 la distancia desde el sistema de referencia en movimiento vista por el sistema de referencia inercial

  • γ el factor lorentz

Δ L 0 siempre

todo el espacio colapsa en un punto de singularidad que recubre el marco de referencia que se mueve a la velocidad de la luz.

visto por el mismo marco de referencia que se mueve en C

El cálculo es válido para un sistema de referencia inercial puesto en cualquier punto del espacio, para eso utilicé la generalización "todo el espacio".

Nota: el voto negativo es para "la pregunta no muestra ningún esfuerzo de investigación, es poco clara o no es útil". Solo digo.
"visto por el mismo marco de referencia que se mueve en c" - ¡Bienvenido nuevo colaborador Costantino! Si tiene la amabilidad de tomarse un tiempo para buscar preguntas y respuestas relacionadas con el marco de referencia de un fotón, encontrará que a menudo se ha dicho aquí que no hay un marco de referencia (inercial) con velocidad (relativa). C .
¡Gracias Alfredo por la bienvenida! Lo siento, no sabía sobre la regla que escribiste aquí con respecto a la velocidad relativa entre marcos de inercia. Supongo que el error fue al principio considerando que la velocidad del marco inercial era c. Gracias por la respuesta-comentario.
El intervalo de espacio-tiempo S entre todos los puntos ocupados por un fotón es cero : S 2 = X 2 + y 2 + z 2 C 2 t 2 (donde todos los valores x, y, z y t son intervalos), por lo que su pregunta es significativa y tiene una respuesta. Solo necesita interpretar sus ecuaciones de manera un poco diferente.
Gracias S.McGrew, tu comentario es útil y realmente aprecio tus pensamientos.
Y solo otra cosa, lo siento por abusar de los comentarios, sé que están destinados a completar la publicación inicial, pero ¿puedo agradecer a Alfred Centauri por editar mi publicación? Fue muy respetuoso y cariñoso, estoy muy agradecido por el esfuerzo. Espero que lea.
Esencialmente, un duplicado de otras preguntas que intentan aplicar un factor de Lorentz a un fotón u otro objeto hipotético que viaja a la velocidad de la luz. por ejemplo esta pregunta
Creo que encontrará esta pregunta (y sus respuestas) interesante y relevante: physics.stackexchange.com/questions/169631/…

Respuestas (4)

Su cálculo está bien, pero su conclusión es demasiado miope:

Supongamos que había un marco de referencia de un fotón. Entonces el fotón podría tomar medidas de sus observaciones y por estas medidas, podría dibujar la imagen del universo.

Sin embargo, como viste, todas las medidas del fotón serían cero. Eso significa que el fotón no es capaz de distinguir ningún intervalo de espacio-tiempo, todos los intervalos de espacio-tiempo son cero según sus medidas. Y eso no quiere decir otra cosa que que no hay marco de referencia del fotón, porque un marco de referencia que siempre da cero no sirve, e incluso no es marco de referencia.

Como resultado, su cálculo confirma (y prueba) simplemente el hecho de que un fotón no tiene marco de referencia.

Por lo general, es un malentendido cuando se hacen preguntas sobre el marco de inercia de un fotón. Los fotones no tienen marco de reposo. Ninguna partícula sin masa en reposo tiene un marco en reposo. Cuando miras las matemáticas, terminarás dividiendo por cero y te llevará a infinitos.

Ahora, lo que realmente podría preguntar, y lo que hay en sus matemáticas, es cómo se vería algo (viajando cerca de la velocidad c) cuando se ve desde un observador en reposo. Ahora, ese objeto que viaja cerca de la velocidad c parecería estar contrayéndose a medida que se acerca a la velocidad c (cuando se ve desde un observador en reposo).

Para ver esto, necesitas mirar la cosa muy cerca de la velocidad de los fotones. Es muy bueno mirar el marco de un neutrino. El neutrino es lo más cercano que puede llegar a la velocidad de la luz y la menor masa que puede obtener. Cuando intenta mirar un objeto macro que viaja a esa velocidad (de un neutrino), se dará cuenta de las matemáticas que un observador en reposo verá que el objeto se contrae (su longitud/extensión espacial) hasta cerca de cero (en un cierto eje paralelo a la dirección de marcha). Tienes razón en que la contracción de la longitud afectará a este objeto cuando se vea desde un observador en reposo.

Ahora estás hablando de cómo este objeto vería el resto del mundo desde su propio marco de referencia. Ahora, a lo largo del eje de recorrido, tiene razón en que la contracción de la longitud haría que las distancias parecieran cercanas a cero desde el marco de referencia del objeto (a lo largo del eje de recorrido).

Ahora veamos la dilatación del tiempo. Un objeto que viaja cerca de la velocidad c (si tuviera un reloj consigo) vería su propio tictac normal. Pero veamos qué vería este objeto en su propio reloj cuando viaja del Sol a la Tierra. ¿Vería 8 minutos en su propio reloj? No. Vería una cantidad de tiempo mucho menor. Cerca de cero. Para un objeto que viaja cerca de la velocidad c, parecería que el viaje del Sol a la Tierra casi no tomó tiempo.

Ahora, cuando un observador en reposo miraría el viaje del objeto desde el Sol a la Tierra, el observador vería pasar 8 minutos en su propio reloj. Por eso decimos que un neutrino tarda 8 minutos en llegar a la Tierra. Ese es el tiempo que transcurre en los relojes de la Tierra. Pero en el marco del neutrino, el reloj transcurre casi sin tiempo.

Ahora no puedes saber cómo se vería desde el marco de un fotón, ya que no tiene marco de descanso. Pero se podría decir que deberían pasar 8 minutos para que el fotón llegue a la Tierra. Pero para el fotón, el tiempo no pasa, no se mueve en la dimensión del tiempo. Para el fotón, la distancia en el espacio-tiempo desde la emisión en el Sol hasta la absorción en la Tierra es 0. Llamamos a esto una línea de mundo similar a la luz. Por eso del fotón podríamos decir que no experimenta el tiempo como nosotros (que tenemos masa en reposo).

Ahora podrías decir que para el fotón la distancia del espacio-tiempo es 0, lo llamamos línea de tiempo similar a la luz, y es por eso que decimos que las distancias del espacio-tiempo (a lo largo del eje de viaje) para el fotón se contraen a 0.

Dado que está buscando pruebas contrarias o errores, hay un par de errores claros con la derivación.

La primera es que la división por cero no está definida. El factor de Lorentz en c no está definido. En el límite cuando v tiende a c tiende a infinito, pero en c no está definido.

La segunda es que no se aplica la fórmula de contracción de longitud. La fórmula relaciona la longitud de un marco en reposo con la longitud de un marco en movimiento. No hay marco donde un fotón está en reposo. Entonces esa longitud no existe y, por lo tanto, no se puede comparar con ninguna otra longitud.

El espacio colapsa para las fotos con nuestra referencia constructiva y no con otra referencia... "nuestra" significa la perspectiva del observador (cuya velocidad es considerablemente menor que la de la luz). Por lógica, existe la posibilidad de que el espacio no colapse por fotones con otra referencia constructiva como un observador que viaja a una velocidad superior a la de la luz.