Was ist die schnellstmögliche Beschleunigung?

Quantengravitationsargumente zeigen, dass die kleinste Zeitspanne in der Größenordnung der Planck-Zeit liegt, die ungefähr ist$10^{-43}$Sekunden. Die Lichtgeschwindigkeit beträgt ca$10^8$Meter pro Sekunde und so ist schnellste Beschleunigung angesagt$10^8/10^{-43}=10^{51}$Meter pro Sekunde$^2$.

Ihre Fragen sind knifflig (und interessant), da sie sich an der Grenze etablierter Theorien befinden.

Den Annahmen der Relativitätstheorie folgend: Das Photon existiert niemals in einem Zustand, in dem es für alle Bezugssysteme eine andere Geschwindigkeit als die (lokale) Lichtgeschwindigkeit hat. Es wird so "geboren". Da das Photon von jedem Frame aus mit der gleichen Geschwindigkeit gemessen wird, brechen unsere üblichen Konzepte von Beschleunigung und Geschwindigkeit zusammen und es ist zweifelhaft, ob eine Extrapolation von unterhalb der Lichtgeschwindigkeit sinnvoll ist.

Den Annahmen der Quantenelektrodynamik (QED) folgend: Das Photon nimmt keinen einzigen Weg, der uns erlaubt, eine Geschwindigkeit oder eine Beschleunigung zu bestimmen. Es dauert (zumindest aus der Perspektive des verwendeten mathematischen Verfahrens, das die richtigen Wahrscheinlichkeiten liefert) alle möglichen Pfade vom Emitter zum Detektor gleichzeitig, wir müssen alle Wahrscheinlichkeitsamplituden entlang all dieser Pfade aufsummieren und erhalten eine Wahrscheinlichkeit an welchem ​​Detektor das Photon entsteht. Aussagen über zurückgelegte Wege machen keinen Sinn, da wir diese prinzipiell nicht messen können.

Wahrscheinlich gibt es so etwas wie maximale Beschleunigung. Das Beschleunigen eines Objekts über eine bestimmte Entfernung erfordert Energie an einem kleinen Ort in der Nähe dieses Objekts. Zu viel Energie bedeutet zu viel Masse. Zu viel lokalisierte Masse erzeugt ein Schwarzes Loch. Es gibt also wahrscheinlich eine Grenze. Dennoch: Wir debattieren eine Situation, in der wir uns weit außerhalb des Bereichs befinden, in dem unsere bestehenden Theorien getestet wurden. Ein Zusammenbruch unserer physikalischen Konzepte ist also ebenfalls sehr wahrscheinlich.

Wenn man sagen kann, dass ein Photon seine Geschwindigkeit an einer Grenze zwischen zwei optischen Materialien (z. B. Glas und Luft) ändert, dann könnten Sie fragen, wie schnell es seine Geschwindigkeit an dieser Grenze ändert. Allerdings ist keine physikalische Grenze unendlich dünn, sodass sich die effektive Geschwindigkeit eines Photons zumindest auf einer Zeitskala von weniger als einer Femtosekunde beim Überqueren einer physikalischen Grenze etwas allmählich ändert. Aber wie die anderen Antworten gezeigt haben, ist die "Geschwindigkeit eines Photons" nicht auf physikalisch nützliche Weise genau definierbar, da ein Photon nicht wirklich ein Punktteilchen ist; es ist ein ausgebreitetes Wellenpaket. Wenn die Geschwindigkeit nicht genau definiert werden kann, kann die Beschleunigung genau definiert werden.

Sie haben nicht nach der Beschleunigung einer Punktladung wie einem Elektron gefragt. Wir können der Definition von Geschwindigkeit und Beschleunigung für ein Elektron viel näher kommen, stoßen aber letztendlich auf die gleichen Einschränkungen aufgrund der Tatsache, dass auch ein Elektron wirklich ein Wellenpaket ist. Im Fall eines Elektrons gibt es jedoch eine weitere Einschränkung: Eine beschleunigende Ladung strahlt EM-Strahlung mit einer Rate ab, die proportional zum Quadrat ihrer Beschleunigung ist. Siehe Larmor-Strahlung . Je schneller Sie also versuchen, seine Geschwindigkeit zu ändern, desto mehr kostet es Sie an verbrauchter Energie. Es würde unendlich viel Energie erfordern, um selbst einer masselosen Punktladung unendliche Beschleunigung zu verleihen, wenn es so etwas gäbe.

Die Lichtgeschwindigkeit (die nicht ganz dieselbe Bedeutung hat wie die Geschwindigkeit eines Photons) ist eine Eigenschaft des Vakuums des Weltraums, das von elektromagnetischen Feldern „bewohnt“ wird, die durch die Maxwell-Gleichungen beschrieben werden. Eine elektromagnetische Welle (nicht ganz dasselbe wie ein Photon) bewegt sich mit einer Geschwindigkeit, die durch die Eigenschaften der Materie im Raum bestimmt wird, durch die sich die Welle bewegt, so dass eine „Beschleunigung“ einer EM-Welle (dh Geschwindigkeits- oder Richtungsänderung) möglich ist immer direkt auf eine Veränderung der Materialeigenschaften entlang des ausgebreiteten „Wegs“ der Welle zurückzuführen.

Vorwand vor dem Start. Die Verwendung einer spezifischen wissenschaftlichen Sprache ist entscheidend, wenn wir miteinander sprechen, um Missverständnisse zu vermeiden. Wir sind hier alle Wissenschaftler von unterschiedlicher Komplexität, also sollten wir uns darauf konzentrieren, Wissen und Bildung ohne Vorurteile oder Ego zu fördern.

„In der Physik wird die schnellstmögliche Geschwindigkeit als Lichtgeschwindigkeit akzeptiert.“ ~ Die bisher schnellste beobachtete Geschwindigkeit ist die eines Photons. Es gibt einen potenziellen Hinweis auf eine schnellere Bewegung mit der Anordnung des Spins. Sehen Sie gruselige Aktionen aus der Ferne Quantenverschränkung.

„Es wurde keine andere Masse aufgezeichnet, die sich so schnell fortbewegt wie das Photon.“ Das Photon selbst ist (soweit wir das beurteilen können) masselos. Beachten Sie jedoch, dass das m in E=mc2 nicht Masse sein muss, sondern auch „Moment“ sowie möglicherweise andere Bewegungsformen sein kann. Dies führt dann zu dem Potenzial für andere Dimensionen, die ihre eigene Fähigkeit haben, den Platz von m in einer Quantenberechnung einzunehmen. Beachten Sie*, dass die Geschwindigkeit eines Photons in verschiedenen Medien unterschiedlich ist, und wir können Photonen derzeit auf Schrittgeschwindigkeit bringen, und andere atomare Sonnenteilchen können es dann überholen.

„Wie groß ist die Beschleunigung des Photons?“ ~ Die Beschleunigung eines Photons ist genau die gleiche wie seine Geschwindigkeit.

„Wie lange dauert es, bis es seine Höchstgeschwindigkeit erreicht hat, von der Emission von seiner Quelle bis zu seiner konstanten Geschwindigkeit durch das Medium der Raumzeit?“ ~ Um den obigen Kontext zu erweitern, ist es erforderlich … ..; 1) Ein Photon ist ein Paket (Phantasiewort für Gruppe) verschiedener elektromagnetischer Wellen. Diese Wellen bestehen aus zwei alternierenden „Feldern“, die separat als elektrisches Feld und magnetisches Feld bekannt sind. Ein sich änderndes elektrisches Feld erzeugt ein sich änderndes magnetisches Feld und umgekehrt. Betrachten Sie es als ein Sprungfroschspiel, da jedes Feld von 0-1-0 geht. Wenn das elektrische Feld von 1-0 zusammenbricht, induziert es das magnetische Feld davor im Raum und das magnetische Feld geht auf 0-1-0 und dann, wenn das magnetische Feld von 1-0 zusammenbricht, induziert es ein elektrisches Feld davor im Weltraum und so weiter und so weiter für immer (soweit wir wissen). Um es klar zu sagen, eine elektromagnetische Welle und ein Photon sind im Wesentlichen dasselbe. Eine Welle ist singulär, ein Photon ist eine Gruppe von Wellen. Raum ist (soweit wir wissen) kein Medium. 2) „Raummedium“~ Dieser Gedankengang stammt von einer klassischen physikalischen Theorie, die sich auf ein Ding namens „Äther“ konzentriert, das aus einem frühen Mangel an Verständnis in dem Versuch stammt, Erfahrung als Referenz zu verwenden. Es gibt kein Medium im Weltraum … (das wir kennen) 3) Der Wechsel von einem beschleunigenden elektrischen Feld zu einem beschleunigenden Magnetfeld geschieht mit berauschenden 299.792.458 Metern pro Sekunde. 4) Wenn die Bewegung eines Photons (Lichts) eine 'gleichförmige' (Geschwindigkeits-)Bewegung wäre, dann wäre ihre messbare Geschwindigkeit für verschiedene Beobachter in unterschiedlichen Geschwindigkeiten relativ zur Richtung des Photons und des Beobachters unterschiedlich. Aber…. Der Wechsel von positiv zu negativ und von elektrisch zu magnetisch ist eine sich ändernde Bewegung (auch bekannt als Beschleunigung). Das Photon ist masselos und ermöglicht eine sofortige Beschleunigung, die dann eine durchschnittliche Bewegung (Geschwindigkeit) ergibt, die seiner Beschleunigung entspricht.

„Hält das Photon auch den Rekord für die schnellste Beschleunigung?“ ~ Sooo…. Am schnellsten hat mehrere mögliche Definitionen. A. Geschwindigkeit B. Beschleunigung C. Geschwindigkeit über eine bestimmte Entfernung D. Geschwindigkeit durch ein bestimmtes Medium (oder dessen Fehlen). Ein Photon ist die schnellste Bewegung, die wir durch den Raum (ein reibungsfreies Medium) beobachtet haben. Wenn ein Photon durch ein Medium geht, wird es vom Elektron eines Atoms absorbiert, dann absorbiert und dann ausgestoßen, um immer wieder absorbiert und ausgestoßen zu werden. Aufgrund der sympathischen Wellenlänge treten je nach Medium unterschiedliche Wellenlängen in unterschiedlichen Winkeln ein und aus.

„Unter Berücksichtigung dieser Fragen möchte ich weiter nachforschen und fragen, ob eine augenblickliche Beschleunigung tatsächlich nach den Gesetzen der Physik möglich ist?“ ~ oben beantwortet 👆🏽