Si la luz no está viajando, sino simplemente transfiriendo energía, ¿la velocidad de la luz se debe a la máxima transferencia de energía de una partícula a otra o de una subpartícula a otra?

Answer 1

Estoy de acuerdo con Toufeeq Syed en que en la teoría cuántica de campos no hay partículas, solo campos diferentes; Lo que llamamos partículas son excitaciones de los campos subyacentes. Sin embargo, no estoy de acuerdo con la forma en que describe cómo se propagan estas excitaciones de campo, mediante una serie de saltos. Para citar de mi libro (ver Entender la física a través de la teoría cuántica de campos):
—-
Los cambios en un campo se propagan de manera “laboriosa”, con un cambio de intensidad en un punto que causa un cambio en puntos cercanos, de acuerdo con las ecuaciones de campo. Considere la ola creada cuando suelta una piedra en el agua: la piedra genera una perturbación que se mueve hacia afuera cuando el nivel del agua en un punto afecta al nivel en otro punto, y no hay nada que podamos hacer para acelerarlo. O considere una onda de sonido que viaja a través del aire: la perturbación en la presión del aire se propaga a medida que la presión en un punto afecta la presión en un punto adyacente, y no podemos hacer nada para acelerarla. En ambos casos, la velocidad de viaje está determinada por las propiedades del medio de transmisión: aire y agua, y hay ecuaciones matemáticas que describen esas propiedades.
Los campos también se describen mediante ecuaciones matemáticas, basadas en las propiedades del espacio. Es la constante c en esas ecuaciones la que determina la velocidad máxima de propagación. Si el campo tiene masa, también hay un término de masa que ralentiza aún más la velocidad de propagación. Dado que todo está hecho de campos, incluidos protones y naves espaciales, está claro que nada puede ir más rápido que la luz. Como [el premio Nobel] Frank Wilczek escribió: ” Uno de los resultados más básicos de la relatividad especial, que la velocidad de la luz es una velocidad límite para la propagación de cualquier influencia física, hace que el concepto de campo sea casi inevitable”.

Answer 2

Según la teoría cuántica de campos, no hay partícula. Todo lo que hay son campos diferentes y lo que vemos son partículas que no son más que la excitación del campo al que pertenecen.

De acuerdo con una interpretación, QFT trata la propagación de partículas de una manera similar a la que ha planteado en la pregunta, utilizando operadores de creación y aniquilación. Podemos decir que la luz no transfiere energía de una partícula a otra, sino que la cantidad de luz [llamada fotón] se destruye en un punto del espacio y se crea en un lugar adyacente, y este proceso recurrente conduce a la propagación de la luz.

Así que podemos decir que la velocidad a la que se produce esta “transferencia” es la velocidad máxima posible de transferencia de energía. La cantidad de energía transferida en cada salto no es máxima, ya que un fotón puede tener una energía extremadamente grande sin ningún límite aparente (quizás haya un límite, pero eso no tiene nada que ver con la velocidad de la luz).