U svetu u kojem živimo, a posebno u svetu kvantne fizike i teorije relativnosti, foton zauzima posebno mesto. Da vidimo prvo šta je uopšte foton: to je čestica svetlosti, odnosno osnovni kvant elektromagnetnog zračenja. Iako svakodnevno osećamo posledice njegovog postojanja, od svetla do boja sveta oko nas, njegovi fizički atributi su krajnje neobični.
Jedno od najčešćih pitanja koje se postavlja u kontekstu fotona je koliki je životni vek fotona, a odmah zatim postoji li za njega uopšte vreme? Odgovori na ta pitanja vode nas pravo u srce moderne fizike.
Za sve čestice koje imaju masu, možemo definisati sopstveno, vlastito vreme, odnosno vreme koje meri sat koji se kreće zajedno sa česticom. Ali za foton to nije moguće, iz dva osnovna razloga. Prvo, foton se kreće brzinom svetlosti, i drugo, foton nema masu mirovanja!
U specijalnoj teoriji relativnosti, za objekte koji se kreću brzinom svetlosti, tj. iz perspektive samog fotona, ne protekne ni trenutak. Od trenutka kada je emitovan do trenutka kada je absorbovan, sve se za njega događa istovremeno. Put od milijardi svetlosnih godina za njega je bukvalno samo trenutak.
Međutim, sa stanovišta posmatrača u mirovanju, recimo nas na Zemlji, fotoni mogu putovati kroz svemir milijardama godina. Svetlost koju danas primamo iz udaljenih galaksija emitovana je pre skoro 14 milijardi godina i do nas je stigla bez ikakve promene u strukturi fotona.
Dakle, iako foton kao takav ne doživljava vreme, iz naše perspektive on postoji koliko god mu treba da pređe udaljenost od izvora do cilja.
Da vidimo sada zašto za foton vreme ne postoji?
U Ajnštajnovoj specijalnoj teoriji relativnosti, svaki objekat koji ima masu putuje kroz prostorvreme tako da se njegovo sopstveno vreme (vreme u njegovom referentnom okviru), može definisati i meriti. Ali, za čestice koje se kreću tačno brzinom svetlosti, kao što je foton, ne postoji važeći referentni okvir u kome je ta čestica u mirovanju. To znači da foton nema sopstveni koordinatni sistem u kojem bi se mogle meriti prostorne ili vremenske koordinate. Iz ovih razloga se za foton može reći da ne doživljava vreme.
U okviru takozvanog Standardnog modela fizike, foton je fundamentalna, stabilna čestica. To znači da se ne raspada spontano, da nema poznatu unutrašnju strukturu i da ne stari. Eksperimenti pokazuju da fotoni mogu da pređu kosmičke razdaljine bez ikakvih naznaka raspadanja. Ipak, neke teorije izvan Standardnog modela, sugerišu mogućnost da foton ipak ima izuzetno malu masu ili ograničen životni vek, ali nijedna od tih teorije do sada nije potvrđena eksperimentalno.
Da vidimo sada kako uopšte nastaje foton? Foton nastaje kada određena čestica, npr. elektron, pređe sa višeg na niži energetski nivo, a nestaje kada ga neka druga čestica apsorbuje. Dakle, ovo znači da foton ima svoj početak i kraj iz ugla kvantne mehanike, ali ne i unutrašnji tok vremena iz svoje perspektive.
Kao što smo videli, foton nema sopstveno vreme i može se reći da za njega vreme ne postoji niti protiče. Foton je stabilan i nema poznati ili teoretski ograničen životni vek u okviru savremene fizike. Za njega, ceo njegov put od zvezde do oka posmatrača, događa se trenutno.
Zbog ovih osobina, foton je ne samo nosilac svetlosti, već i jedan od najfascinantnijih entiteta moderne nauke - čestica bez mase koja postoji izvan vremena.
