¿Los fotones tienen movimiento absoluto?

En cierto sentido, tiene razón: no existe un marco de referencia inercial en el que un fotón que se propaga en el vacío esté localmente en reposo.

Cuando se mide localmente y en un marco inercial , la velocidad de la luz es$c$independientemente del marco inercial que elijamos: este es uno de los postulados de la relatividad especial.

De todos modos, observe la palabra clave localmente : en escalas más grandes, donde el espacio-tiempo no puede considerarse plano, tenemos que usar el formalismo de la relatividad general, y las cosas pueden ser muy diferentes: consulte, por ejemplo, esta pregunta y respuesta y también esta .

Además, es importante que elijamos un marco inercial : si el marco de referencia no es inercial, la velocidad de la luz puede ser diferente de c .

Los comportamientos similares encontrados en presencia de campos gravitatorios y de marcos no inerciales no son coincidencia: el principio de equivalencia en realidad nos dice que las fuerzas experimentadas en un campo gravitatorio son las mismas que las experimentadas en un marco de referencia no inercial.

Considere un fotón que nace en la Tierra y viaja a una galaxia distante a años luz de distancia. En el marco de referencia del fotón, la distancia entre la Tierra y la galaxia se contrae desde la de la Tierra.$L_0$a

$L = L_0 \sqrt{1 - \frac{v^2}{c^2}} \longrightarrow 0$

El tiempo requerido para llegar a la lejana galaxia también se "contrae", en relación con nuestro tiempo.$T_0$, como

$T = T_0{\sqrt{1-\frac{v^2}{c^2}}} \longrightarrow 0$

Sin embargo, si calculamos el límite de$\frac{L}{T}$en cambio como$v \to c$, obtenemos

$lim_{ v \to c}\frac{L}{T} = lim_{ v \to c} \frac{L_0}{T_0}=c$

La velocidad de la luz en un marco de referencia que se mueve a la velocidad de la luz sigue siendo la velocidad de la luz, pero deja de tener sentido ya que la luz no vive en el dominio del tiempo. A menudo decimos que la luz vive solo en el dominio espacial, pero según las ecuaciones parece que tampoco viaja a través del espacio en su propio marco de referencia. Para medir la velocidad, necesitamos longitud y duración, es decir, viajes. Dado que ni la longitud ni el tiempo parecen progresar desde la perspectiva del fotón, es decir, nace y deja de existir en el mismo momento y en el mismo lugar: todo lo que está en el medio se contrae en un solo punto en la dirección del viaje, entonces hay sin velocidad