Не должен ли фотон, пересекающий вакуум, всегда ассоциироваться с гравитационной волной?

При внимательном рассмотрении линеаризованного уравнения Эйнштейна оказывается, что даже классическая электромагнитная плоская волна всегда должна быть связана с тензорным возмущением фонового пространства-времени. Для волны в направлении «z» скажите:

∂ α ∂ α час г г "=" к Т г г

где плоская электромагнитная волна имеет Т г г как единственная ненулевая компонента тензора энергии напряжений и час мю ν — возмущение фоновой метрики.

С качественной точки зрения они никогда не могли бы разделиться, поскольку волна всегда вызывала бы такое возмущение вокруг себя, когда пересекает вакуум. Чтобы быть последовательным, эффекты расширяющейся Вселенной должны были бы «смещать в красную сторону» обе волны точно так же.

Так ли это? И почему я никогда не вижу упоминания об этом? Кажется странным или, скорее, фундаментальным, что электромагнитное распространение всегда должно быть связано с этим.

Для этого я бы сказал... «В теории нет разницы между теорией и практикой. На практике она есть». -- Йоги Берра. Да, должна быть какая-то связь... но ее совершенно невозможно измерить.
Короткий ответ: да. Если у вас ненулевое T, вам не следует работать в плоском пространстве. В этом различии между бесконечно малым и 0 и заключается анализ.
@AHusain Я полагаю, хотя это и не указано явно, мне было интересно, должно ли это также идти другим путем, то есть: не должна ли гравитационная волна, пересекающая вакуум, всегда быть связана с ненулевым тензором напряжения ( EM является единственным в этом есть смысл?
@R.Rankin Я подозреваю, что тот факт, что гравитационные волны возникают только из квадрупольных и более высоких моментов, играет роль в подавлении этой связи.
@probably_someone Еще раз спасибо .. Не похоже, что вы действительно не можете рассматривать это как связь, хотя это требование уравнений поля Эйнштейна, не больше, чем вы бы назвали гравитационное поле Земли и планету Земля «связанными». Скорее, они оба являются результатом равенства, которым является EFE. Или, может быть, лучше, поля E и B волны, вы не можете отделить их, не разрушив волну. то же самое здесь

Ответы (2)

То же верно и для всего, что движется в вакууме: оно возмущает локальное пространство-время. Все несет с собой такое возмущение пространства-времени. И подобные вещи возникают в чисто электромагнитных эффектах: каждый заряженный объект возмущает электромагнитное поле там, где он находится.

Вклады в общую динамику, возникающие из-за такого рода эффектов, обычно собираются под названием «самосила». Название относится к вкладу в чистую динамику, который возникает из-за изменений, создаваемых обсуждаемым объектом. Это эффект второго порядка и поэтому обычно невелик. В случае электромагнитных волн и гравитации она особенно мала, потому что гравитация слаба.

Теперь возникает вопрос, действительно ли луч света находится в свободном падении (и, следовательно, следует нулевой геодезической) или нет? Ответ заключается в том, что слабый пучок света находится в свободном падении, а достаточно интенсивный пучок света — нет. Однако гравитационное воздействие луча света на самого себя таково, что не производит ни чистой фокусировки, ни расфокусировки в первом порядке по возмущению метрики, что уже является довольно интересным наблюдением.

Наконец, красное смещение, связанное с космическим расширением, является прежде всего эффектом свободного падения, поэтому его можно рассчитать, как обычно, для слабого луча света. Я подозреваю, что для достаточно интенсивных лучей потребуется какая-то поправка, но я не видел, чтобы она вычислялась. Возможно, люди, работающие над гамма-всплесками, обнаружили, что им необходимо провести такой расчет.

Я займусь этим, и, пожалуйста, кто-то с лучшим пониманием должен поправить меня.

Начнем с того, что в заголовке говорится о «фотоне, пересекающем вакуум», а содержание касается только классических электромагнитных волн и гравитационных волн.

В рамках частиц, предполагая эффективное квантование гравитации, следует рассматривать взаимодействия «фотон-гравитон». В плоском пространстве фотон будет двигаться прямо, не взаимодействуя. На уровне частиц, если искривление существует, возникает вопрос: существует ли взаимодействие фотонов с гравитоном в искривленном пространстве? Из того, что я вижу в поисках, не существует окончательного предположения даже для эффективной квантованной гравитации. Есть люди, изучающие это ( пример) , где вводятся комптоновские рассеяния, но ни в коем случае нельзя считать эталоном. Конечно, из-за слабости гравитационного взаимодействия это будет очень-очень небольшой эффект, за исключением близких горизонтов черных дыр.

В рамках теории частиц ответ заключается в том, что в искривленном пространстве должны быть гравитоны, которые будут обмениваться с фотонами, но это будут виртуальные гравитоны вне массовой оболочки. Если происходит взаимодействие комптоновского типа с гравитоном кривизны, то один гравитон сработает, а фотон потеряет энергию.

Классическая электромагнитная волна состоит из миллионов фотонов, и предполагается, что и гравитационная волна состоит из миллиардов гравитонов. Разница в муфтах порядка 10^-37. Таким образом, на каждые 10^37 фотонов может приходиться гравитон, который сложным образом суммируется с гравитационной волной, полученной из фотонного луча в искривленном пространстве.

Вышеизложенное приводит меня к утверждению, что только в искривленном пространстве фотонный луч может генерировать коррелированный гравитационный луч.

Забудем про фотоны и гравитоны и возьмем уравнения Максвелла в искривленном пространстве-времени. Да, будет тензор энергии напряжения, связанный с лучом света, но, как правило, и в электромагнетизме, и в общей теории относительности волны генерируются только за счет ускорений. Здесь есть обзорная беседа . . Плоская электромагнитная волна не испытывает ускорения в плоском пространстве только потому, что она имеет тензор энергии напряжений.

Если предположить, что электромагнитная волна создается ускоряющимся электроном, то у вас также есть ускоряющаяся масса (электрон) и (необнаруживаемая) гравитационная волна.
Классическое предположение @RWBird. электроны являются квантово-механическими объектами, и каждый отдельный электрон излучает не классический свет, а отдельные фотоны. Он также будет излучать отдельные гравитоны (если они существуют) с очень малой вероятностью, как указано в ответе.
Не должен ли фотон, пересекающий вакуум, всегда ассоциироваться с гравитационной волной?
СпросиСетьПолитика конфиденциальности1y, 0v