Una descripción de los efectos relativistas que he escuchado/leído es algo así:
Todo se mueve a través del espacio-tiempo a una velocidad constante. Sin embargo, la dirección de viaje de un objeto a través del espacio-tiempo puede cambiar. Por ejemplo, si está en reposo, todo su movimiento a través del espacio-tiempo es a través del tiempo. Sin embargo, si está caminando, parte de su movimiento a través del espacio-tiempo se asignará a viajar por el espacio. Dado que se asignará una menor parte de su movimiento a través del espacio-tiempo para viajar a través del tiempo, su hora local será más lenta que la hora local de su entorno.
No sé si esta descripción es un buen modelo o no. Podría ser solo una analogía imperfecta hasta donde yo sé. Sin embargo, si es un buen modelo, me parece que la luz solo podría estar dedicando parte de su movimiento total a través del espacio-tiempo a moverse a través del espacio: parece que la luz también viaja a través del tiempo. (Esto podría ser incorrecto debido a la relatividad de la simultaneidad. Realmente no lo sé). Si nada puede atravesar el espacio más rápido que la luz, pero la luz no dedica todo su movimiento a través del espacio-tiempo para viajar por el espacio, ¿podría eso significar que ¿El espacio-tiempo está cuantizado?
Esta analogía se basa en la 4-velocidad , un vector en el espacio-tiempo que generaliza el concepto tridimensional de velocidad. La 4-velocidad de un objeto se puede definir como , dónde representa las coordenadas de espacio-tiempo de 4 dimensiones del objeto, y por su propio tiempo (el tiempo experimentado por el objeto mientras se mueve). Para objetos ordinarios siempre tiene "longitud" , la velocidad de la luz. Por "longitud" en realidad me refiero al intervalo de espacio-tiempo, que se calcula con signos opuestos para el tiempo y el espacio. Los objetos que se mueven a mayor velocidad tienen mayores componentes de espacio en este vector y, por lo tanto, también tienen un mayor componente de tiempo para equilibrar y mantener una "longitud" de . El componente de tiempo es , es decir, la relación entre el tiempo coordinado y el tiempo propio. Cuando esta relación es mayor, indica que el tiempo local del objeto se ralentiza en relación con el tiempo de las coordenadas, es decir, el objeto está experimentando una dilatación del tiempo.
La luz viaja tan rápido que el tiempo propio que experimenta es cero. Desafortunadamente, esto hace que la definición de 4 velocidades se rompa, ya que la derivada sería una división por cero. A medida que un objeto acelera hacia la velocidad de la luz, los componentes de espacio y tiempo de sus 4 velocidades crecen hacia el infinito.
Entonces, la velocidad de la luz es realmente el límite de velocidad universal en relatividad. Ir más rápido requeriría un tiempo propio negativo, lo cual no tiene sentido físicamente. Mientras que la luz viaja a través del tiempo según usted o yo, no tiene un tiempo propio propio, por lo que "desde su propia perspectiva", por así decirlo, no pasa el tiempo.
Aparte: el título de su pregunta me hizo pensar en lo siguiente, aunque su pregunta no se trata realmente de eso. Existe una posibilidad teórica de que la luz pueda viajar a diferentes velocidades dependiendo de la energía; esto lo predicen ciertos modelos de gravedad cuántica, que también cuantifican el espacio-tiempo. ¡Entonces su pregunta fue "accidentalmente" bastante pertinente!
Se han realizado algunas observaciones en los estallidos de rayos gamma para buscar este efecto, pero hasta ahora no se han visto pruebas concluyentes de una velocidad de la luz dependiente de la energía. Aquí hay una publicación de blog bastante reciente sobre el tema, en caso de que quiera leer más.
Potencial retardado
usuario9676
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