Механизм гравитационного поля, создаваемого фотонами

Этот вопрос следует из обучения, которое я получил в этой теме.

Я понял, что фотоны не взаимодействуют с гравитацией, кроме тех случаев, когда они спонтанно превращаются в пару частица-античастица. Таким образом, эквивалентность Е "=" м с 2 означает только то, что фотон может превратиться в массивную частицу.

Видимо я ошибаюсь; @JohnRennie лаконично пишет:

Источником кривизны является тензор энергии-импульса , и это не делает различия между массой и энергией. Они рассматриваются как родственные известным Е "=" м с 2 .

Это круто, потому что Е "=" м с 2 может действовать как своего рода отношение неопределенностей; если у вас есть популяция фотонов с энергией Е , они порождены массой Е с 2 , что бы ни говорила моя интуиция. (Это правильно?)

Итак, мой реальный вопрос заключается в том, может ли в любой модели взаимодействия частиц фотон непосредственно генерировать гравитационное поле? Например, что-то вроде диаграммы Фейнмана с фотоном и массивной частицей, связанной с гравитоном. Подозреваю, что ответ отрицательный.

Вы, кажется, зациклены на идее, что масса производит гравитацию — с чего разумно начать, поскольку это именно то, что сказал Ньютон, — но эта идея обобщается в общей теории относительности. Тензор энергии-импульса является фундаментальным источником гравитации в ОТО, и свет влияет на него.
Нет, я зациклен на идее, что энергия непосредственно производит гравитацию.
Позвольте мне сказать так: в ядерной физике и физике элементарных частиц (мое дело) мы знаем, что энергия связи действует как масса. Мы можем измерить эти эффекты. В частности, большая часть массы протонов и нейтронов — это энергия связи, а не масса кварков, а масса Земли — это в основном масса протонов и нейтронов, и ньютоновская гравитация прекрасно с этим справляется. Энергия является источником гравитации и всегда им была, хотя Ньютон этого не знал.

Ответы (3)

Это круто, потому что Е "=" м с 2 может действовать как своего рода отношение неопределенностей; если у вас есть популяция фотонов с энергией Е , они порождены массой Е с 2 , что бы ни говорила моя интуиция. (Это правильно?)

Нет, это не совсем так. В теории относительности оказывается, что энергия и импульс являются частями одного четырехмерного вектора, образно называемого «четырехимпульсом», а масса — это просто длина этого вектора. Общие отношения таковы ( м с 2 ) 2 "=" Е 2 − ( п с ) 2 , что упрощает до Е "=" м с 2 только в случае нулевого импульса.

Таким образом, если у вас есть фотоны в одном направлении, то каждый из них имеет энергию Е "=" п с , а массы нет. Но если у вас есть фотоны в противоположных направлениях, но с одинаковой энергией, то общий импульс равен нулю, и у вас есть полная масса.

Интуитивно представьте себе коробку с незначительной массой и заполните ее большим количеством фотонов с нулевым общим импульсом. Если вы попытаетесь ускорить коробку в каком-либо направлении, то фотоны, идущие с одной стороны, будут смещены в красную сторону, таким образом, сталкиваясь с меньшим импульсом с этой стороны, а с другой стороны будут смещены в синюю сторону. Таким образом, для его ускорения потребуется сила, поэтому мы можем измерить положительную массу заполненного ящика (больше, чем пустого).

Однако ваша главная ошибка в том, что вы думаете, что масса — это гравитационный заряд. Вопреки ньютоновскому мышлению это не так — на самом деле это энергия . Просто каждая масса имеет энергию м с 2 и это обычно доминирует над всеми другими формами энергии при нормальных условиях. Однако, поскольку гравитационное поле имеет спин-2, важна не только энергия — см. тензор энергии-импульса.

Итак, мой реальный вопрос заключается в том, может ли в любой модели взаимодействия частиц фотон непосредственно генерировать гравитационное поле? Например, что-то вроде диаграммы Фейнмана с фотоном и массивной частицей, связанной с гравитоном.

Уравнение поля Эйнштейна совершенно классическое, поэтому в нем даже не упоминаются гравитоны. Но фотон может генерировать гравитационное поле, потому что у него есть энергия, то есть гравитационный заряд.

Это похоже на то, как уравнения Максвелла не заботятся о том, откуда берется электрический заряд, является ли он непрерывным или состоит из дискретных частиц, или какие обменные взаимодействия происходят под капотом — они просто говорят, что если у вас есть такие- и-такое распределение заряда, то электромагнитное поле будет связано с ним таким-то и таким-то образом.

«Однако ваша главная ошибка в том, что вы думаете, что масса — это гравитационный заряд. Это не так, вопреки ньютоновскому мышлению — на самом деле это энергия. Просто каждая масса имеет энергию. м с 2 и это обычно доминирует над всеми другими формами энергии при нормальных условиях». Вот и все. Это то, чего мне не хватало — в ОТО энергия — это гравитационное изменение .
«Таким образом, если у вас есть фотоны в одном направлении, то каждый из них имеет энергию E=pc, и массы нет. Но если у вас есть фотоны в противоположных направлениях, но с одинаковой энергией, то общий импульс равен нулю, и у вас есть иметь полную массу». Это отличный способ объяснить это!
@Ryan На самом деле импульс и некоторые другие вещи также являются частью гравитационного заряда. В общей теории относительности Эйнштейна это тензор энергии-импульса, связанный с кривизной пространства-времени (также известной как гравитация). См. en.wikipedia.org/wiki/Stress%E2%80%93energy_tensor
Да, это пары, хотя обычно никто не называет импульс гравитационным зарядом больше, чем электрический ток не называет электрическим зарядом. Четырехтоковый Дж мю и энергия стресса Т мю ν аналогичны и для частиц построены практически одинаково.
«Но если у вас есть фотоны в противоположных направлениях, но с одинаковой энергией, то общий импульс равен нулю, а у вас есть общая масса», почему мы можем использовать полную энергию и полный импульс для 2 фотонов в формуле м 2 "=" Е 2 − п 2 ?
> «Но если у вас есть фотоны в противоположных направлениях, но с одинаковой энергией, то общий импульс равен нулю, и у вас есть полная масса». - это не имеет никакого смысла. Релятивистский аналог гравитационной массы — это тензор, а не вектор. Пространственно-пространственный блок этого тензора для фотона имеет неотрицательный след — следовательно, никакая комбинация фотонов не будет гравитационно эквивалентна покоящейся частице.

Здесь имеется классическая трактовка гравитационного поля фотона . Должен признаться, что подробности мне не по плечу, но в основном гравитационное поле фотона выглядит как гравитационная волна. Это имеет смысл, поскольку фотон движется со скоростью с и, следовательно, таким должен быть его гравитационный потенциал. Разумно, что результат будет выглядеть как гравитационная волна, распространяющаяся на с .

Если вы спрашиваете о квантовом описании, то я не думаю, что на него есть ответ, поскольку у нас нет теории квантовой гравитации.

Если бы это было классическое лечение, то оно должно было бы иметь дело с ЭМ волнами, а не с фотонами :). (Я не удосужился прочитать статью. Просто интересно)
Классически фотон можно смоделировать как солитон, то есть локализованную электромагнитную волну.

Что вы подразумеваете под «отношением неопределенности»? Кажется, я не понимаю.

В любом случае, фотоны могут напрямую генерировать гравитационное поле и должны быть связаны с массивными (или любыми другими частицами с энергией) частицами через гравитон на диаграммах Фейнмана. Все, что имеет энергию, взаимодействует с гравитацией. Такая диаграмма Фейнмана должна быть возможна. Кстати, вы, наверное, в курсе, что в настоящее время не существует общепризнанной квантовой теории гравитации.

Кроме того, фотоны НЕ порождаются массой. Они взаимодействуют посредством гравитации посредством своей ЭНЕРГИИ.

«Что вы подразумеваете под «отношением неопределенности»? Кажется, я не понимаю». Я знал, что писать было ошибкой! Я имел в виду это очень свободно; в основном, то, что все продолжают повторять, что энергия создает гравитационное поле , это то, чего мне не хватает, и что я должен поглотить.
@Ryan Что вы имеете в виду от энергии до «отношений неопределенности»?
Я не... я неправильно понимал, насколько тесно связаны между собой масса и энергия. Даже при таком недоразумении я не путал его с концепцией Гейзенберга. Просто используя ненормативную лексику.
Механизм гравитационного поля, создаваемого фотонами
СпросиСетьПолитика конфиденциальности1y, 0v