Si los fotones no experimentan el tiempo, ¿significa eso que el tiempo es una consecuencia de la masa?

Question

Si los fotones no experimentan el paso del tiempo porque no tienen masa, ¿significa eso que el tiempo es una consecuencia de la masa?

Para mí es una conclusión profunda, pero no la veo impresa. ¿Es correcto?

Answer 1

Para mí es una conclusión profunda que, sin embargo, no veo impresa.

Si hubiera sólo campos sin masa (partículas), seguiría siendo el caso que el espaciotiempo tiene 1 dimensión temporal y 3 espaciales por lo que, en este sentido, el tiempo existe independientemente de la masa.

Sin embargo, Como ha señalado Sir Roger Penrose en su trabajo sobre la Cosmología cíclica conforme (CCC), cuando sólo hay entidades sin masa (conformemente invariantes), no hay manera de "construir un reloj" (o una regla) y por lo tanto el universo "pierde la noción del tiempo" (y la distancia también).

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Físicamente, podemos pensar que de nuevo en el muy remoto futuro, el universo "olvida" el tiempo en el sentido de que no hay manera de construir un reloj sólo con material conformemente invariante. Este está relacionado con el hecho de que las partículas sin masa, en la teoría de la relatividad relatividad, no experimentan el paso del tiempo. Incluso podríamos decir que para una partícula sin masa, "la eternidad no es gran cosa".

Answer 2

No sé en qué punto de tus estudios estás, pero no deberías aceptar nada como cierto sólo porque esté en un libro. Debes convencerte de ello más allá de cualquier duda razonable. En palabras de Boyle, "nada por autoridad".

Esto está relacionado con este pregunta, pero no sospecho que el OP aquí obtendrá mucho de la solución allí, así que lo reformulo de manera más simple:

En la relatividad especial, los rayos de luz (o simplemente los llamamos fotones) se llaman "observadores nulos". Los observadores nulos, por definición, no tienen una forma adecuada de medir los intervalos de tiempo. Conceptualmente, en la relatividad se miden los intervalos de tiempo enviando señales luminosas entre los fotogramas, pero si se viaja a la velocidad de la luz, esa medición es inútil. Matemáticamente, el tiempo propio de un reloj ideal entre $t_{o}$ y $t_{1}$ está dada por,

$$ \int_{t_{o}}^{t^{1}} \Bigg(1 - \frac{v^{2}}{c^{2}}\Bigg)^{1/2} dt = \int(0) = 0$$

desde $v = c$ para los observadores nulos.

Quizás este también ayuda a entender "por qué observadores nulos".

Si los fotones no experimentan el paso del tiempo porque no tienen masa, ¿es justo decir que la propiedad del tiempo es una consecuencia de tener masa?

Creo que es más correcto decir que no "pasan el tiempo" porque viajan a la velocidad de la luz, y viajan a la velocidad de la luz por definición. Hay un artículo muy interesante aquí sobre por qué los fotones tienen una masa en reposo nula.

Answer 3

¿es justo decir que la propiedad del tiempo es una consecuencia de tener masa?

Sí, es justo decirlo siempre que se hable específicamente del tiempo propio (lo que parece razonable decir cuando se habla de "la propiedad del tiempo").

El tiempo propio es un parámetro afín para las líneas del mundo semejantes al tiempo, y sólo los objetos masivos tienen líneas del mundo semejantes al tiempo. Los objetos sin masa tienen parámetros afines, pero no son tiempo propio.

Answer 4

Es cierto que los fotones no experimentan el tiempo propio. En cambio, un fotón puede experimentar una serie de acontecimientos durante su vida. ¿Significa eso que experimenta todos los sucesos al mismo tiempo? esto no parece plausible. Además, no se puede definir un marco de referencia que viaje a c. Mezclando todo esto, una posible conclusión podría ser que la experiencia del tiempo propio en un marco de no referencia es diferente a la experiencia del tiempo propio en un marco de referencia, y por lo tanto no tenemos ninguna pista de lo que el fotón "experimenta".

Answer 5

No creo que sea justo decir que la propiedad del tiempo es una consecuencia de tener masa.

Los fotones, aunque se supone que no experimentan el tiempo según la RG, pero de alguna manera, siguen conservando la frecuencia, que por definición implica tiempo.

De nuevo, tiene que haber algo masivo para medir esa frecuencia, de lo contrario no significa mucho.

Sin embargo, decir que el universo pierde la noción del tiempo es ir demasiado lejos, porque la frecuencia se recuerda y se mantiene siempre disponible si hubiera algo que la observara/mediera.

Puede que esta parte se salga del tema, pero IMO, el universo siempre lo sabe todo, ¡incluyendo la incertidumbre y el enredo! De lo contrario, las cosas a nivel macro se comportarían de forma impredecible. Es el proceso de observación el que tiene limitaciones