Divulgación Percepción de tiempo de un fotón.

[Diduco]

Buenas a todos, tengo una pregunta rondándome la cabeza hace algún tiempo:

Si un vehiculo, el que sea, tiene una velocidad mayor q la de un observador, el tiempo para dicho vehículo pasará más despacio respecto al observador. Creo que esto es correcto (dicho con mis palabras profanas), la pregunta es la siguiente:

Un fotón tarda más o menos 8 minutos en ir del Sol a la Tierra, siendo nosotros los observadores, pero ¿Para el fotón cuánto tiempo pasa desde q sale del Sol hasta que llega?

[Sartie]

Re: Percepción de tiempo de un fotón.

Buenas a todos, tengo una pregunta rondándome la cabeza hace algún tiempo:

Si un vehiculo, el que sea, tiene una velocidad mayor q la de un observador, el tiempo para dicho vehículo pasará más despacio respecto al observador. Creo que esto es correcto (dicho con mis palabras profanas), la pregunta es la siguiente:

Un fotón tarda más o menos 8 minutos en ir del Sol a la Tierra, siendo nosotros los observadores, pero ¿Para el fotón cuánto tiempo pasa desde q sale del Sol hasta que llega?

Aqui que te respondan los expertos, pero a riesgo de equivocarme yo diria que tarda cero segundos

[pod]

Re: Percepción de tiempo de un fotón.

No se puede definir el tiempo de un fotón. El "tiempo propio" se define como el tiempo que transcurre en un reloj solidario en todo momento a la partícula en cuestión; pero ningún reloj puede ir a la velocidad de la luz, así que no puede haber un reloj solidario a un fotón. En consecuencia, el fotón no tiene tiempo propio, no tiene sentido preguntarse el tiempo visto desde el fotón; él no puede ver el tiempo.

Ahora bien, lo que sí se puede hacer es considerar una partícula que va a velocidad v, y entonces tomar el límite en que v se aproxima mucho a c. En ese caso, lo que se ve es que el tiempo propio tiende a cero, que supongo es lo que quería decir Sartie. Pero "aproximarse mucho a c" no es lo mismo que "ser exactamente c".

[Afisionado]

Re: Percepción de tiempo de un fotón.


Si me permitís, añadiré una idea sobre este asunto, puesto que yo también tiendo a abordarlo con el enfoque clásico. Si me salgo de madre ruego que me perdonéis, pero creo que es interesante exponer este punto de vista.

La cuestión de la velocidad de la luz no atañe solamente a tiempos y espacios. Hablar de la velocidad de la luz es hablar sobre uno de los límites del universo, un extremo donde todas nuestras nociones intuitivas pierden sentido puesto que éstas están basadas en nuestro universo conocido, en el que podemos vivir precisamente porque es moderado y no extremo. Así, podemos comparar la pregunta de qué se siente al viajar a la velocidad de la luz con otra que dijera: ¿qué pasaría si cogiéramos una silla y nos sentáramos en el borde del universo? Son suposiciones en las que solamente podemos elucubrar y guiarnos por los cálculos matemáticos que nos indican extremos que no somos capaces de razonar intuitivamente.

[Diduco]

Re: Percepción de tiempo de un fotón.

Muchas gracias por las respuestas, pero, cómo va a ser cero? Entonces bajo el punto de vista del fotón, no digamos que va a c, (parece que al meter c en una ecuación se nos viene todo abajo) supongamos que viaja a través de un medio que lo relentiza, tardaría lo mismo en viajar del Sol a la Tierra que de una estrella a varios años luz? Tardaría cero?

Perdón si estoy diciendo alguna barbaridad, éste no es mi terreno.

[pod]

Re: Percepción de tiempo de un fotón.

Muchas gracias por las respuestas, pero, cómo va a ser cero? Entonces bajo el punto de vista del fotón, no digamos que va a c, (parece que al meter c en una ecuación se nos viene todo abajo) supongamos que viaja a través de un medio que lo relentiza, tardaría lo mismo en viajar del Sol a la Tierra que de una estrella a varios años luz? Tardaría cero?

Perdón si estoy diciendo alguna barbaridad, éste no es mi terreno.

Como ya he dicho, no es que sea cero, es que el fotón no puede llevar un reloj consigo, por que los relojes no pueden ir a la velocidad de la luz. Para el fotón, el tiempo no existe...

Por otra parte, los fotones no se ven ralentizados al viajar por un medio. Los fotones viajan siempre a la velocidad de la luz. De hecho, para los fotones no existen los "medios". Recuerda que los medios materiales están hechos de átomos, y los fotones son tan pequeños que pasan entre ellos.

De vez en cuando chocan con uno, y entonces son absorbidos: el fotón desaparece. Un tiempo más tarde, por conservación de la energía, el átomo vuelve a emitir otro fotón. Si uno lo mira desde lejos, parece que el fotón ha tardado un poco más en recorrer la misma distancia. Y de ahí uno puede sacar una velocidad efectiva de la luz en un medio. Pero no es que los fotones vayan más lentos, es que desaparecen un rato cuando chocan con átomos.

[pgarcia]

dilatación temporal aplicada a la luz

el tiempo que tarda la luz en viajar desde el sol a la tierra es de unos 8 minutos, pero medidos desde la Tierra.
Si tomamos el rayo de luz como punto de referencia, ¿no sería menor el tiempo de desplazamiento medido con respecto a él?

es una duda que me ronda hace tiempo...

[arivasm]

Re: dilatación temporal aplicada a la luz

En el sistema de referencia del fotón el tiempo que transcurre es cero.

[pod]

Re: dilatación temporal aplicada a la luz

En el sistema de referencia del fotón el tiempo que transcurre es cero.

El fotón no tiene sistema de referencia.

[arivasm]

Re: dilatación temporal aplicada a la luz

Mmmm, viniendo de ti no me cabe la menor duda, pero ¿podrías aclararlo? Un átomo en un estado excitado emite un fotón. ¿No es posible (dentro de las limitaciones que impone una aproximación clásica) asociar un sistema de referencia centrado en el fotón?

[pod]

Re: dilatación temporal aplicada a la luz

Mmmm, viniendo de ti no me cabe la menor duda, pero ¿podrías aclararlo? Un átomo en un estado excitado emite un fotón. ¿No es posible (dentro de las limitaciones que impone una aproximación clásica) asociar un sistema de referencia centrado en el fotón?

Hombre, si con "aproximación clásica" quieres decir no relativista, pues si. Pero entonces no habría dilatación temporal.

En cualquier modelo relativista, no se puede situar un sistema de referencia en un fotón. Si existiera, entonces el fotón estaría en reposo en ese sistema en concreto, pero sabemos que la velocidad de la luz es constante en todos los sistemas de referencia, y ciertamente es una constante diferente de cero. Ergo no existe un sistema de referencia donde el fotón esté en reposo.

Desde un punto de vista más "ecuacionista", si uno toma cualquier sistema de referencia e intenta aplicar las transformaciones de Lorentz, uno se encuentra con que divergen.

Luego, es cierto que si uno toma la dilatación temporal y se la toma como una función matemática y toma el límite matemático $v\to 0$, entonces sale cero. Además, el mismo límite en otras mediciones no está definido (por ejemplo, si hacemos lo mismo con la contracción de longitudes nos sale distancia propia infinita). Todo esto son límites sin sentido físico, porque no existe un sistema de referencia donde sea posible hacer esa medición; y por lo tanto, no deberían usarse en divulgación.

[arivasm]

Re: dilatación temporal aplicada a la luz

En cualquier modelo relativista, no se puede situar un sistema de referencia en un fotón. Si existiera, entonces el fotón estaría en reposo en ese sistema en concreto, pero sabemos que la velocidad de la luz es constante en todos los sistemas de referencia, y ciertamente es una constante diferente de cero. Ergo no existe un sistema de referencia donde el fotón esté en reposo.

Está clarísimo, pod. Parece mentira que a mi edad se me pase ese tipo de cosas.

De todos modos, creo que la respuesta que le di a nuestro amigo pgarcia es de algún modo correcta, ¿no?: en un sistema de referencia que se moviese a la velocidad de la luz (y no lo liguemos a un fotón, para no tener los problemas anteriores) el tiempo transcurrido desde la salida del Sol hasta la llegada a la Tierra sería nulo.

[pod]

Re: dilatación temporal aplicada a la luz

De todos modos, creo que la respuesta que le di a nuestro amigo pgarcia es de algún modo correcta, ¿no?: en un sistema de referencia que se moviese a la velocidad de la luz (y no lo liguemos a un fotón, para no tener los problemas anteriores) el tiempo transcurrido desde la salida del Sol hasta la llegada a la Tierra sería nulo.

Ejercicio para casa: demostrar que si uno puede tener un sistema de referencia que se mueva respecto a un SRI a la velocidad de la luz, entonces en ese sistema de referencia podría haber un fotón en reposo relativo

[arivasm]

Re: dilatación temporal aplicada a la luz

Imagino que en el mensaje falta "que se mueva con velocidad c respecto a un SRI".

Vale pod! Acepto pulpo por animal de compañía! Rectifico: en un sistema de referencia que se moviese con una velocidad $V\to c$ el tiempo transcurrido entre la salida desde el Sol hasta la llegada a la Tierra tendería a cero. ¿Ahora sí?

[pod]

Re: dilatación temporal aplicada a la luz

Vale pod! Acepto pulpo por animal de compañía! Rectifico: en un sistema de referencia que se moviese con una velocidad $V\to c$ el tiempo transcurrido entre la salida desde el Sol hasta la llegada a la Tierra tendería a cero. ¿Ahora sí?

Eso tiene mejor pinta. Entendiendo siempre que esos límites jamas serán alcanzables para un observador.

En general, dado un punto de partida y uno de llegada que en algún SRI están en reposo relativo, uno puede reducir tanto como quiera el tiempo propio de tránsito entre ellos simplemente aproximando su velocidad tanto como quiera a la velocidad de la luz. Pero: nunca conseguirá medir tiempo cero (contando que tenga un reloj de precisión infinita) y un rayo de luz siempre le adelantará... a la velocidad de la luz.