¿La luz tiene alguna masa? ¿Es aplicable la ley universal de gravitación de Newton en un agujero negro?

Este es uno de esos conceptos que golpea nuestro sentido común en la cara. Para entender esto, debemos cambiar nuestros propios conceptos de masa.

Según la mecánica newtoniana, la masa es simplemente la medida de la inercia de un cuerpo. Sin embargo, en la teoría de Einstein, la masa es simplemente una forma de energía.

Un protón no tiene masa en reposo. Pero mientras está en movimiento, adquiere impulso, algo que generalmente asociaría con una partícula masiva. Esto se debe a la energía de un fotón. La energía da un fotón, por así decirlo, una masa relativista. Es difícil entenderlo, lo sé.

En cuanto a la Ley de Gravedad de Newton, es fundamentalmente defectuosa. Verás, si miras la fórmula,

F = GMm / (r ^ 2)

Puedes ver fácilmente por qué. La ley básicamente establece que la fuerza gravitacional entre dos cuerpos cualquiera es directamente proporcional solo a sus masas y al inverso del cuadrado de la distancia entre ellos.

Esto significa esencialmente que la interacción gravitacional puede viajar entre dos cuerpos instantáneamente, es decir, a una velocidad infinita . Esto está prohibido por los principios más básicos de la relatividad especial, que establece que nada puede exceder la velocidad de la luz en el vacío c.

Sin embargo, la ley de gravitación de Newton es una buena aproximación para los objetos que se mueven a velocidades mucho más bajas que la velocidad de la luz y, por lo tanto, generalmente se usa. Sin embargo, a velocidades comparables a la velocidad de la luz, o para una fuente de gravedad anormalmente poderosa como un agujero negro, la ley de gravedad de Newton se rompe por completo. Podemos aplicar otras leyes científicas especializadas para describir eventos hasta cierto punto hasta que el cuerpo golpee la singularidad en un agujero negro. En la singularidad, todas las leyes conocidas de la ciencia se rompen, por lo que muchos científicos se sienten incómodos con el bit de singularidad.

¡Espero que esto ayude!

La luz consiste en fotones, partículas sin masa. Sin embargo, tiene impulso. Y así es como la luz interactúa con la materia, y también está influenciada por las fuerzas de un agujero negro. La ley universal de Newton no es aplicable cerca de un agujero negro, sino lejos de él. Esto se debe a que se desarrolló en un escenario con campos gravitacionales débiles como la tierra (la ley se desarrolló cuando newton comparó los efectos de la gravedad en los objetos de la luna con los de la tierra). Cuando hay campos gravitacionales más fuertes, la ley universal de la gravitación no se sostiene mucho como resultado de los efectos de la relatividad. Los objetos orbitan alrededor de un agujero negro a casi la velocidad de la luz antes de ser arrastrados. como resultado de los efectos cuánticos (como Einstein describió correctamente … efectos fascinantes).

¡No completamente! La ley gravitacional universal de Newton cuantifica la fuerza gravitacional entre dos cuerpos que es directamente proporcional al producto de sus masas e inversamente proporcional al cuadrado de la distancia entre ellos. Esta ley es verdadera universalmente y es aplicable en todas partes (¡al menos en este Universo!) Pero la mecánica newtoniana no funciona a nivel astronómico, y ahí es donde aparece la Relatividad General de Einstein.

Esta es la respuesta a su segunda pregunta y sobre la primera pregunta, ¡Sí! La luz tiene una naturaleza dual de onda y partícula. Si consideramos cada quanta de esa naturaleza de partículas (es decir, fotón), entonces debe tener masa. Cuando un fotón está en reposo, tiene masa, que llamamos masa en reposo.

No, las leyes de gravitación de Newton no son aplicables cerca de un agujero negro. Veamos por qué:

Newton dijo que la masa atrae. Pero observamos que Mercurio no es como debería ser de acuerdo con las leyes de gravitación de Newton. Entonces Einstein propuso una nueva teoría sobre la gravedad. Para visualizar su teoría, imagine que nuestro espacio-tiempo es un tejido. Y ahora coloque una esfera en esa tela, puede ver que esa tela se dobla. Ahora, si tomas una bola más pequeña y lanzas ese cráter formado, gira alrededor de esa esfera. Ahora reemplace la bola grande con sol y la bola pequeña con tierra. Así es como lo explicó (no es tan simple, implica cálculos mucho más complicados). Fuente: El genio de Einstein cambió la percepción de la ciencia sobre la gravedad.

Ahora volviendo a su pregunta, los agujeros negros tienen gravedad INMENSA, por lo que incluso algo tan rápido como la luz no puede escapar. Se atasca en este cráter, así que para nosotros parece que ese agujero negro está en una bolsa hecha de luz (lo llamamos lentes gravitacionales). De esto podemos decir que solo las leyes de gravitación de Einstein funcionan cerca del agujero negro. Aquí hay una imagen del agujero negro: Aviso de redireccionamiento

La luz tiene una masa en reposo de cero.

Según la teoría especial de la relatividad de Albert Einstein;

= m = m0 / √1-v ^ 2 / c ^ 2

Por esta fórmula;

Es el denominador v ^ 2 / c ^ 2 = 1.

Entonces √1–1 = 0.

Entonces m × 0 = m0

Entonces la masa de luz en reposo es cero.

La Ley Universal de Gravitación de Newton cortada por la Teoría General de la Relatividad de Albert Einstein.

Para esto, Einstein imagina un experimento mental.

Si el Sol desaparece repentinamente, entonces ¿Qué le sucedió a la Tierra? De acuerdo con la Ley Universal de Gravitación de Newton: la Tierra se mueve en tangente con una diferencia de cero segundos por el Sol estalla, pero según la Teoría Especial de la Relatividad de Einstein, nada se mueve más rápido que la velocidad de la luz La luz tarda unos 8 minutos en viajar del Sol a la Tierra y luego, ¿cómo la gravedad tarda cero segundos por segunda vez? Luego, refuta la Ley Universal de la Gravitación de Newton y propuso que todas las cosas en el Universo se atraen entre sí porque por una masa de espacio-tiempo o tejido de la tela. Cosmos se dobla. La misma razón en el caso del Sol y otros planetas. Según el Albert Einstein, si el Sol desaparece repentinamente, el tiempo que tarda el espacio-tiempo en volver a su posición inicial es tomado por la ondulación gravitacional que la atracción gravitatoria que tiene también velocidad Igual a la velocidad de la luz. Eso refuta la Ley Universal de Gravitación de Newton.

Entonces, la Ley Universal de Gravitación de Newton no funciona o no es aplicable en un Agujero Negro.

La gravedad del agujero negro se produce mucho debido a la gran curvatura del espacio-tiempo o la tela del cosmos.

La luz se comporta como una partícula y onda. Cuando viaja en ‘c’ no tiene masa y se comporta como una ola. En cualquier medio se comporta como masa o partícula.

La luz es forma de energía. Si arrancaste una cuerda. Que el peso no aumenta sino que crea olas en él.

Ninguna luz es básicamente fotones viajando a 3 × 10 ^ 8 ms-1, son partículas sin masa.

La ley de Newton no explica la física del agujero negro. Los agujeros negros se explican por la teoría general de la relatividad.

Los fotones tienen masa, ya que la masa es solo energía congelada.

Y no para la segunda parte de tu pregunta.