كيف يتسارع الفوتون إلى سرعة الضوء بهذه السرعة؟

لا يتسارع فوتون الضوء إلى سرعة الضوء. بدلاً من ذلك ، يسافر الفوتون بالفعل بسرعة الضوء c عندما يتم إنشاؤه. ليس الأمر وكأن الفوتون يقفز من سرعة صفر إلى سرعة الضوء على الفور. بدلاً من ذلك ، يسافر الفوتون دائمًا في c ، منذ لحظة إنشائه. إذا كنت تفكر في الفوتون على أنه كرة صلبة ، فمن حقك أن تجد أنه من السخف أنه يمكن بالفعل أن يكون قد تحرك بسرعة عالية لحظة تكوينه. على سبيل المثال ، قبل أن تدور كرة الطين في الهواء ، عليك أن تشكل الكرة من بركة طينية ثم ترميها لتصل إلى السرعة.

المفتاح هو أن الفوتون ليس جسيمًا تقليديًا. بل هو كائن كمي ، وهو موجة جزئية وجسيم جزئي. عندما يتم إنشاء الفوتون ، فإنه يتصرف في الغالب مثل الموجة ، ولا تواجه الموجات مشكلة في التحرك بسرعة معينة من لحظة تكوينها. على سبيل المثال ، حرك يدك لأعلى ولأسفل على سطح البركة الثابت وستخلق موجات مائية تموج بعيدًا عن يدك. لا تبدأ موجات الماء بلا حراك ثم تزداد سرعتها ببطء أثناء انتقالها بعيدًا. تسافر موجات الماء بالفعل بسرعتها الاسمية في اللحظة التي تبدأ في تكوينها. هذه هي الطريقة التي تتصرف بها الموجات.

يتم إنشاء الموجات لأن التشوه في وسط المادة أو في وسط المجال يتسبب في عودة الوسيط إلى حالة التوازن ، ولكنه يتجاوز هذه الحالة ، وبالتالي ينتهي به الأمر بالتأرجح ذهابًا وإيابًا ، وكل ذلك أثناء تحريك المناطق المجاورة في نفس الحركة . لذلك يتم تحديد سرعة الموجة من خلال قدرة الوسيط على العودة ، وليس بواسطة عامل خارجي يدفع الموجة لتسريعها إلى سرعات مختلفة. الضغط بقوة على الوسط يجعل قمم الأمواج أطول. لا تجعل الموجة تنتقل عبر الفضاء بشكل أسرع. إذا كان الوسط ثابتًا عبر منطقة من الفضاء وعبر جميع ترددات الحركة ، فستكون سرعة الموجة ثابتة عبر هذه المنطقة. في منطقة ذات وسط منتظم ، لا يمكن للموجة أن تتسارع. لذلك إذا تم إنشاء موجة في مثل هذه المنطقة ، فيجب إنشاؤها بسرعة الموجة في تلك المنطقة.

هذا ليس مجرد مفهوم كمي. إنه ينطبق على جميع الموجات ، من الموجات الزلزالية ، وأمواج المحيط ، وموجات الصوت ، إلى الموجات على وتر البيانو. يقول بعض الناس أن سبب انتقال الفوتون بسرعة الضوء لحظة تكوينه هو أنه جسيم عديم الكتلة ، وبالتالي يجب أن ينتقل دائمًا بسرعة الضوء. في حين أنه من الصحيح أن الفوتون عديم الكتلة وبالتالي يسافر دائمًا عند c في جميع الأطر المرجعية ، فإن هذا ليس السبب في أنه تم إنشاؤه بالفعل بسرعة. السبب ببساطة هو أنها موجة. الأجسام الكمومية الأخرى مثل الإلكترون لها كتلة. ولا توجد مشكلة في تكوينها بسرعة غير صفرية دون الحاجة إلى التعجيل بهذه السرعة. جميع الأجسام الكمومية عبارة عن موجات جزئية ، وبالتالي يمكن أن يكون لها سرعة لحظة تكوينها. على سبيل المثال ، يتحلل النيوترون الحر في النهاية إلى بروتون ويخلق إلكترونًا ونيوترينوًا مضادًا في هذه العملية. وقد لوحظ هذا الاضمحلال تجريبيا عدة مرات.

ينطلق الإلكترون الذي تم إنشاؤه في هذه العملية بسرعة معينة لديه لحظة تكوينه ، دون أن يتسارع على الإطلاق. يمكن للإلكترون القيام بذلك ، على الرغم من امتلاكه كتلة لأن خصائصه تشبه الموجة.