Свет и гравитация - искривление света вокруг массивного тела [дубликат]

Ну, как я читал, массивное тело может заставить свет искривляться вокруг себя из-за своего гравитационного притяжения. Чего я не понимаю, так это того, как ньютоновская формула силы гравитационного притяжения

Ф "=" г м 1 м 2 р 2 .
Поскольку у фотонов нет массы (покоя), не должно ли быть притяжения между светом и небесными телами и, следовательно, не должно быть изгиба? Конечно, я упускаю ключевой момент. Укажите на мою логическую ошибку?

Насколько нам известно, «правильная» теория гравитации — это общая теория относительности, а не ньютоновская гравитация, и общая теория относительности предсказывает, что каждое тело/частица, несущая энергию, испытывает гравитационные эффекты, а не только массивные тела, как это было в ньютоновской гравитации.

Ответы (4)

Недостаток в том, что вы пытаетесь смешать классические концепции с релятивистскими .

Гравитационное линзирование (это явление, о котором вы говорите) лучше всего описывается в рамках общей теории относительности. Массивные тела искривляют пространство-время, вызывая кривизну, которая описывается уравнениями Эйнштейна:

г мю ν "=" 8 π Т мю ν ,

где слева находится тензор Эйнштейна, содержащий информацию о кривизне, а справа — тензор энергии-импульса, содержащий информацию об энергии и материи. Из этого формализма можно вывести так называемые геодезические, которые представляют собой пути, которые объекты будут проходить через искривленное пространство-время.

Фотоны чувствуют эту кривизну и должны двигаться в соответствии с ней, что приводит к явлению, которое мы называем «изгибом». Ниже вы можете найти визуализацию эффекта:

введите описание изображения здесь

«Массивные тела искривляют пространство-время, вызывая кривизну, которая описывается уравнениями Эйнштейна: г мю ν "=" 8 π Т мю ν , где в левой части находится тензор Эйнштейна, который содержит информацию о кривизне». Это предложение находится в прямом противоречии с этим ответом здесь : «Таким образом, уравнения Эйнштейна в вакууме означают именно это: г мю ν "=" 8 π Т мю ν "=" 0 в области без массы-энергии». Очевидно, если г мю ν "=" 0 везде в вакууме (в том числе и вокруг массивных тел), то о кривизне это ничего не говорит.
@brightmagus Вы также должны прочитать следующее предложение в этом ответе. Вы явно что-то не так поняли.
Вы хотите сказать, что ноль 1 тысяча километров от поверхности Земли отличается от нуля 1 тысяча километров от поверхности Солнца?
«где слева находится тензор Эйнштейна, который содержит информацию о кривизне» ясно объясняет, что это не законы Ньютона, которые могут объяснить изгиб. Я понимаю, что "кривизна пространства" - это какой-то другой термин для уравнений Эйнштейна, которые отклоняются от уравнений Ньютона - даже (с той запутанностью), если энергия фотона, называемая релятивистской массой, подставляется под ньютоновскую массу, подверженную инерции и гравитации. .

Как уже говорили другие, общая теория относительности — правильная теория гравитации (насколько нам известно). Но даже в ньютоновской гравитации мы предсказываем искривление света. Дело в том, что для фотона массой м движущаяся вблизи Солнца массы М , это правда что Ф "=" г М м / р 2 ; но и для фотона Ф "=" м а . И что нас волнует, так это ускорение фотона, которое равно нулю силы, деленной на нулевую массу. Так что лучше объединить два уравнения и получить, что для любого объекта его ускорение в гравитации Солнца определяется выражением а "=" г М / р 2 . Это предсказывает искривление света Солнцем.

К сожалению, величина отклонения света, которую он предсказывает, оказывается не той величиной отклонения света, которую мы наблюдаем (наблюдая за положением звезд во время затмений и используя радиоинтерферометрию). На самом деле, если вы проработаете это с теорией гравитации Эйнштейна, вы обнаружите, что свет отклоняется ровно вдвое больше, чем предсказывал Ньютон, и это согласуется с экспериментом. Дополнительное искривление возникает из-за искривления пространства (искажающего геометрию вокруг Солнца) в дополнение к искривлению времени в пространстве, из-за которого вещи (включая свет) падают.

Но правильно ли это с математической точки зрения? Вы отменяете нулевой коэффициент с каждой стороны.
если вы действительно хотите быть точным, примите предел как м доходит до нуля, то работает.

Ситуация немного сложнее. В случаях скоростей, приближающихся к скорости света, ньютоновская механика на самом деле не работает. Такие ситуации требуют использования уравнений специальной теории относительности. Но даже учета эффектов специальной теории относительности недостаточно для решения задач, в которых также действует гравитация. Условия специальной теории относительности в присутствии гравитации могут быть правильно обработаны только общей теорией относительности.

Общая теория относительности не работает, создавая силы на точечных массах для создания ускорения. Скорее, общая теория относительности работает с массами, движущимися линейно в искривленном пространстве-времени. Линейные движения в искривленном пространстве-времени называются геодезическими. На практике для вычисления траектории требуется использовать очень сложные дифференциальные уравнения. Как нефизики, мы можем представить это так:

введите описание изображения здесь

Конечно, вы можете рассчитать искривление света, как если бы это были точки массы, движущиеся со скоростью света в нерелятивистской Вселенной. Но расчет не будет соответствовать экспериментальным результатам.

Практически первым экспериментальным доказательством, подтверждающим общую теорию относительности, было то, что искривление звездного света гравитацией Солнца не было таким, как мы рассчитываем по ньютоновской механике. Результаты Эйнштейна отличаются примерно на 50% от результатов Ньютона, и в этом эксперименты согласуются.

Интересно, какую массу Ньютон предполагал для фотона определенной длины волны. - Разве Эйнштейн не предполагал многого, но объяснил и математически описал эмпирическое открытие, что скорость света не может быть ускорена, но все же может быть искривлен, применяя свою мудрость, что энергия может быть эквивалентна массе? Как это происходит: Является ли слово "кривизна" менее обманчивым, чем приведенная выше картинка, так как на самом деле существует несоответствие между "искривлением" света и неускорением (скоростью). Не поддавайтесь кривизне... в вашем сознании должно быть не тяжелое, легкое.

В вашей логике нет недостатков, вы просто используете неправильные формулы. Согласно закону всемирного тяготения Ньютона

Ф "=" г м 1 м 2 р 2

только массивные тела чувствуют силу тяготения, а так как частицы света - фотоны - не имеют массы, то и силы тяготения они не ощущают.

Эйнштейн обобщил понятие гравитации геометрическим способом, названным общей теорией относительности. В общей теории относительности вы не можете различить, находитесь ли вы в ускоренной системе отсчета или находитесь под действием гравитации. По сути, вы не можете сказать, находитесь ли вы в покоящемся лифте на земле или в ускоряющемся лифте далеко от любого гравитационно взаимодействующего объекта. Поскольку свет искривляется в ускоряющейся системе отсчета, он также должен искривляться из-за гравитации. См., например, картинку здесь:

введите описание изображения здесь

Это известное следствие общей теории относительности. Вскоре после теории был измерен эффект искривления фотонов во время солнечного затмения, и этот аспект общей теории относительности был подтвержден. Не следует, однако, забывать, что закон всемирного тяготения Ньютона все еще является очень хорошим приближением, но он не может объяснить искривление легких частиц, как вы правильно указали.

Итак, если мы сможем разогнать ракету/лифт достаточно быстро, мы увидим, как свет изгибается вниз? Лазерный луч изгибался бы вниз в форме дуги? И еще один вопрос, если мы возьмем общую теорию относительности Эйнштейна, остается ли в силе 3-й закон движения Ньютона? Поскольку ускорение лифта заставляет свет наклоняться вниз, тем самым воздействуя на фотоны, будут ли фотоны также оказывать равную и противоположную силу на ускорение лифта? Приведут ли они к уменьшению ускорения?
На фотоны не действует никакая сила. Они будут двигаться прямолинейно, но, поскольку мы находимся в ускоренной системе отсчета, мы увидим искривление света (как на правом рисунке выше).
Так это псевдосила? Его на самом деле не существует, но мы его только видим? Странно, однако... Кое-что, что пришло мне на ум: не должно ли существовать определенное ускорение/гравитационное притяжение, которое заставит свет начать движение по орбите вокруг себя?
Представьте, что вы находитесь в лифте с окном. За окном стоит твой друг. Теперь вы ускорены вверх. По вашему восприятию, в вашей системе отсчета ваш друг с ускорением движется вниз, хотя на него не действует никакая сила. Здесь нет ничего странного: это просто то, что вы наблюдаете, находясь в ускоренной системе отсчета.
Если двое двигаются, они могут согласиться с третьим как с неподвижным, на которого нужно смотреть. Даже в лифте без окон какая-нибудь музыка может объявить, что свет «не степлер».
Свет и гравитация - искривление света вокруг массивного тела [дубликат]
СпросиСетьПолитика конфиденциальности1y, 0v