1r ciclo Sistema de referencia del fotón

[Jaime Rudas]

En respuesta a un comentario, Francis dice:

«Un objeto sin masa en un sistema de referencia se mueve a la velocidad de la luz en el vacío en el espacio en dicho sistema de referencia y estará en "reposo" en el tiempo en dicho sistema de referencia (quizás es eso a lo que llamas atemporalidad); pero para cualquier otro sistema de referencia estará en movimiento en el espacio y en el tiempo.»

Definitivamente, mis conocimientos de relatividad son muy, muy inferiores a los de Francis, sin embargo, me asaltó la siguiente duda:

«Pero, ¿un objeto sin masa (un fotón, por ejemplo) no se mueve a la velocidad de la luz en el espacio con respecto a todos los sistemas de referencia?»

A lo que Francis replicó:

«Por supuesto, Jaime, pero para el otro sistema de referencia el fotón se moverá en el espacio y el tiempo (como cualquier otro objeto con masa). El fotón solo se mueve en el espacio en su sistema de referencia propio; en todos los demás sistemas de referencia se mueve en el espacio y en el tiempo. No entiendo por qué no te resulta obvio que un fotón puede moverse desde un punto xA en el instante tA a un punto xB en el instante tB siempre que (xA-xB)/(tA-tB)=c.»

No logro entender esta respuesta porque, cuando dice «por supuesto», yo interpreto que está de acuerdo con que los fotones se mueven a la velocidad de la luz en el espacio con respecto a todos los sistemas de referencia, sin embargo, a renglón seguido, afirma que «el fotón solo se mueve en el espacio en su sistema de referencia propio». ¿No son contradictorias estas dos afirmaciones? Por otra parte, tenía entendido que, en relatividad, no era dado hablar de un sistema de referencia propio de los fotones. ¿Estoy errado?

[Jaime Rudas]

Para poner en contexto, Francis había expuesto lo siguiente:

«Todo en el universo se mueve a la velocidad de la luz en el vacío en el espaciotiempo. Un objeto con masa en reposo en un sistema de referencia en realidad está en «movimiento» a la velocidad de la luz en el vacío en el tiempo en dicho sistema de referencia (pero para cualquier otro sistema de referencia estará en movimiento, tanto en el espacio como en el tiempo).»

Lo anterior yo lo entiendo así: si consideramos un sistema de coordenadas donde las abscisas son el espacio y las ordenadas, el tiempo (multiplicado por c), cualquier objeto con masa en reposo con respecto a ese sistema se estará desplazando a la velocidad de la luz en el espaciotiempo porque se estará desplazando en una trayectoria paralela al eje de las ordenadas, o sea, cada segundo, se estará desplazando ct = 300.000 km.

[javisot20]

Francis es cierto que habla del sistema de referencia propio del fotón, supongo que la clave para entender lo que quiere decir tiene que ver con eso, pero especifica que en dicho sistema el fotón se mueve en el espacio y no en el tiempo.

Alguna vez escuché como tú Jaime que es inadecuado hablar del sistema de referencia propio del fotón, imagino que debe ser complicado estudiar un fotón y su sistema de referencia propio por lo de moverse en el espacio y no en el tiempo. Ojalá resuelvan la duda, estoy igual.




(Una crítica secundaria a Francis,
utiliza demasiadas falacias tipo "la ciencia dice que...", "todos los físicos coinciden en que...", etc,
es obvio que nunca preguntó a todos los físicos por la respuesta a una pregunta que en muchos casos nunca le hicieron antes. Además transforma la responsabilidad de borrar comentarios en manipulación de conversaciones utilizando criterios totalmente arbitrarios a los que no puedes adaptarte.

Ejemplo, hace poco una persona en los comentarios dijo que el límite de la velocidad de la luz era un lastre para la ciencia, contesté que mayor lastre para la ciencia sería suponer un universo en el que no existiese una velocidad máxima definida,......¿a quién fulminó Francis?)

[Weip]

A mi modo de ver ya lo estáis entendiendo bien, es Francis que a veces es opaco a la hora de explicarse.

La primera parte de que un objeto con masa que esté en reposo se mueve a la velocidad de la luz en el tiempo es correcto en ese sistema de referencia. Puesto en ecuaciones Francis se refiere a que la primera componente de la cuadrivelocidad, la componente temporal, es igual a la velocidad de la luz. Ningún problema aquí, pero la extrapolación que viene después basado en este hecho sí tiene problemas.

Está claro que un fotón no puede tener sistema de referencia propio por aquello de que sino estaría en reposo respecto ese sistema, contradiciendo la relatividad. Dicho esto, yo interpreto las palabras de Francis de la siguiente manera. Si os dibujáis un diagrama de Minkowski típico en dos dimensiones siendo el eje horizontal el espacio y el vertical el tiempo, se puede hacer una transformación de Lorentz para ver qué sucede cuando una partícula va a velocidades relativistas respecto otro sistema de referencia. Haciendo esto se ve cómo los ejes se pliegan, de forma que en el límite de que la partícula vaya a la velocidad de la luz (cosa imposible porque la partícula tiene masa, pero es un experimento de papel y lápiz si queréis) los ejes se acaban de plegar del todo y queda un "sistema de referencia de una partícula sin masa" unidimensional. De esta forma se podría ver como que el sistema de referencia de un fotón consiste solo en "espacio" si se quiere ver así, aunque esto es absolutamente incorrecto, por supuesto. Pero por lo que veo Francis utiliza esto como sinónimo de que "un fotón puede moverse desde un punto xA en el instante tA a un punto xB en el instante tB siempre que (xA-xB)/(tA-tB)=c". Así que al final solo está explicando de forma intuitiva una cosa que ya sabéis muy bien: los fotones tienen trayectorias sobre el cono de luz.

Mi conclusión es la siguiente: Francis tiene en la cabeza en concepto correcto, pero no se está expresando con el vocabulario adecuado. Vosotros ya entendéis bien este tema por lo visto en el foro así que no le daría más vueltas.