Wie sich die Welt aus der Sicht eines Photons verändert [Duplikat]

Ganz einfach: Es gibt nur zwei elementare Aktionen, die einem Photon widerfahren können – es wird an einer Stelle erzeugt und an einer anderen verbraucht. Sein ganzes Leben besteht nur aus diesen beiden Ereignissen, zwei "Momenten", wenn Sie so wollen - die "Reise" ist wirklich nur die Verzögerung zwischen diesen beiden Ereignissen in Bezug auf alle anderen. Zwei Augenblicke, jeder von Null Dauer, umfassen Null Zeit:$0 \cdot 2 = 0$.

Aus diesem Grund hat es nicht die Fähigkeit , eine "Erfahrung" zu definieren, die mehr als diese beiden Ereignisse ist - und daher können Sie ihm keine "Ansicht" des Universums zuschreiben. Aus diesem Grund können Sie in gewisser Weise keinen Referenzrahmen für ein Photon definieren, der "Sinn ergibt", da Sie darauf stoßen. Das „Weltbild“ ist „Ich werde ausgesendet, ich werde absorbiert“. Boom. Das ist es.

Eine andere Sache, die oft übersehen wird, ist, dass "Referenzrahmen" nicht als eigenständige Einheit existieren, abgesehen von der Raumzeit und ihren Inhalten. Was sie stattdessen sind, sind nur Koordinatensysteme, dh Möglichkeiten, Ereignisse zu benennen, dh Punkte in der Raumzeit, und in diesem Fall völlig willkürlich. Die Lorentz-Rahmen in der speziellen Relativitätstheorie sind willkürlich - was nicht der Fall ist, sind die Lorentz-Symmetrien , die sie in Beziehung setzen, die Selbstabbildungen der Punkte auf der Raumzeit als Punkte sind, unabhängig von Bezeichnungen, und die Tatsache, dass die Dynamik , die Physik, auf dieser Raumzeit, Respektieren Sie diese Symmetrien, was bedeutet, dass wir, wenn wir die Sicht eines sich bewegenden Beobachters auf die Welt beschreiben wollen, dies tun können, ohne die Form der Gleichungen zu ändern, die wir bereits verwendet haben - so kann man hypothetisch sprecheneiner Lorentz-Symmetrieverletzung, ohne dass sie in einem Widerspruch über sich selbst stolpert. (Beachten Sie, dass Sie in jeder Art von Universum, das eine Vorstellung von Raum und Zeit hat, immer einen "beweglichen Referenzrahmen" erstellen können , aber es kann sein, dass Sie andere "Physik" verwenden müssen, um darüber zu sprechen: Spielzeugbeispiel ist Conways Spiel des Lebens. Seine Regeln sind in keiner Weise bewegungssymmetrisch.)

Und um das wieder mit der Idee der „Erfahrung“ zu verknüpfen, kann jede „Art der Erfahrung“ der Raumzeit mit einem Koordinatensystem in Beziehung gesetzt werden. Tatsächlich ist der Lorentz-Rahmen nicht die Erfahrung eines Menschen mit der Raumzeit: Was Sie stattdessen wollen, ist ein „Lichtkegelrahmen“, bei dem die „Gegenwart“ als vergangener Lichtkegel genommen wird . Die Lorentz- Symmetrie bezieht sich immer noch auf den bewegten Fall, aber die Koordinaten sind alle unterschiedlich und die Symmetrie nimmt eine andere Form an. (Wessen Erfahrung ist es? Nun, weil seine "Gegenwart" das Wissen von raumartig getrennten Ereignissen beinhaltet, kann ein Teil davon nur von einem Beobachter weit in die Zukunft der fraglichen Ereignisse gesehen werden, der die Sicht aus geeigneten Beobachtungen rekonstruiert hat .)

Das Versagen der Lorentz-Transformation, einen Rahmen sinnvoll zu definieren, bedeutet daher, dass die Situation im Fall eines Photons grundlegend anders ist als die Situation im Fall aller anderen, und seine Erfahrung ist ebenfalls anders.

Es gibt verschiedene Möglichkeiten, darauf zu antworten. Siehe Würde die Zeit einfrieren, wenn Sie mit Lichtgeschwindigkeit reisen könnten?

Ich stimme der Antwort von David Z zu, aber ich würde es anders ausdrücken. Kurz gesagt, es gibt keine Sicht auf die Welt, wie sie von einem Photon gesehen wird.

Es gibt ein Argument, dass, wenn die Geschwindigkeit eines Objekts in Bezug auf mich zunimmt, seine Uhren in Bezug auf meine langsamer werden. Ein schnelleres Objekt ist näher daran, ein Photon einzuholen. Ein Photon muss wie die Grenze solcher Objekte sein. Seine Uhr muss angehalten werden.

Dieses Argument ist irreführend. Die Grenze zu nehmen, führt zu nichts Physischem. Es gibt kein Photonenbild der Welt. Das heißt, es gibt kein inertiales Bezugssystem, in dem ein Photon ruht. Zu sagen, dass die Zeit nicht in diesem nicht existierenden Rahmen vergeht, ist falsch.

Sie können einen Hinweis darauf bekommen, wenn Sie Photonen in unserem Rahmen betrachten. Aus klassischer Sicht hat Licht eine Wellenlänge und eine Frequenz. Licht wandert und die Phase ändert sich dabei. Dies ist nicht damit vereinbar, dass Photonen unsere Welt als zu einer Ebene komprimiert sehen und keine Zeit haben.

Die Quantensicht ist ein wenig anders, aber das gleiche Argument kann angewendet werden.

Das soll nicht heißen, dass es sich bei der Frage um eine völlig unphysikalische Situation handelt. Stellen Sie sich ein Atom vor, das in ein Schwarzes Loch fällt. Wenn es den Ereignishorizont überquert, sendet es ein Photon direkt nach oben aus.

Sie können die Welt aus der Sicht dieses Atoms betrachten. Aber das Atom bewegt sich nicht zusammen mit dem Photon. Das Atom wird in das Schwarze Loch gesaugt. Naiverweise schwebt das Photon für immer aus der Sicht eines entfernten Beobachters. Was das wirklich bedeutet, dass das Photon den Beobachter erst nach unendlicher Zeit erreicht.

Der Beobachter kann dem Ereignishorizont Koordinaten zuordnen. Es bleibt an einem konstanten Ort in seinem Rahmen. Aber er kann sich nicht verwandeln, um am Horizont einen momentan mitbewegten Trägheitsbezugsrahmen zu finden. Er bekommt eine Koordinatensingularität, wenn er es versucht.

Ein kleiner Punkt ist, dass ein Photon nicht nur in einer Ebene existiert. Es wird durch eine Wellenfunktion beschrieben, die teilweise innerhalb und teilweise außerhalb des Ereignishorizonts liegen würde. Somit hätte es eine Wahrscheinlichkeit, eingesaugt zu werden, und eine Wahrscheinlichkeit, zu entkommen. Eine lange Fluchtzeit entspricht dem Aufenthalt in einer engen Region knapp über dem Horizont. Unendlich lange zu dauern bedeutet, sich in einem unendlich engen Bereich zu befinden. Die Wahrscheinlichkeit geht zu$0$wenn die Zeit zur Flucht vergeht.

Es gibt eine Sicht auf die Welt als ein Blockuniversum. Die Zeit fließt in dieser Ansicht nicht. Das stimmt mit der Physik überein. Siehe Was ist Zeit, fließt sie und wenn ja, was bestimmt ihre Richtung? Aber das ist auch eine Ansicht, in der die Zeit fließt .