¿La gravedad afecta el movimiento de la luz?

Si.

Newton pensó que solo los objetos con masa podrían producir una fuerza gravitacional entre sí. Según la teoría de Newton, la fuerza de la gravedad no debería afectar a la luz. Einstein descubrió que la situación es un poco más complicada que eso.

Primero descubrió que la gravedad es producida por un espacio-tiempo curvo. Entonces Einstein teorizó que la masa de un objeto realmente curva el espacio-tiempo. La masa está vinculada al espacio de una manera que los físicos de hoy todavía no entienden completamente. Sin embargo, sabemos que cuanto más fuerte es el campo gravitacional de un objeto, más deformado está el espacio alrededor del objeto. En otras palabras, las líneas rectas ya no son rectas si se exponen a un campo gravitacional fuerte; en cambio, son curvas.

Dado que la luz normalmente viaja en un camino en línea recta, la luz sigue un camino curvo si pasa a través de un campo gravitacional fuerte. Esto es lo que se entiende por “espacio curvo”, y es por eso que la luz queda atrapada en un agujero negro. En 1919, un equipo dirigido por Sir Arthur Eddington demostró la teoría de Einstein cuando observaron la inclinación de la luz de las estrellas cuando viajaba cerca del Sol. Esta fue la primera predicción exitosa de la Teoría general de la relatividad de Einstein.

Una forma de imaginar este efecto de la gravedad es imaginar una lámina de caucho estirada. Imagina que pones una bola pesada en el centro de la sábana. El peso de la pelota doblará la superficie de la hoja cerca de ella. Esta es una imagen bidimensional de lo que la gravedad hace al espacio-tiempo en cuatro dimensiones. Ahora tome un poco de mármol y envíelo rodando de un lado de la lámina de goma al otro. En lugar de que la canica tome un camino recto hacia el otro lado de la hoja, seguirá el contorno de la hoja que está curvado por el peso de la pelota en el centro. Esto es similar a cómo el campo de gravitación creado por un objeto (la bola) afecta la luz (la canica).

Cuando piensas en cómo la gravedad afecta la luz, realmente necesitas pensar en términos de relatividad general, que describe la gravedad como el efecto de un espacio-tiempo curvo sobre las partículas en movimiento. Resumido por John Wheeler, la masa le dice al espacio cómo curvarse y el espacio-tiempo le dice a la masa cómo moverse.

Cuando aplicamos esto a la luz, comenzamos con el hecho de que la luz viaja en líneas rectas (geodésicas nulas). Sin embargo, cuando tenemos una gran masa (digamos el Sol), curva el espacio a su alrededor, por lo que nuestro rayo de luz seguirá una línea recta en este espacio-tiempo curvo. Este camino nos parecerá inclinado y conduce a los fenómenos de la lente gravitacional.

Por otro lado, esto también responde fácilmente a la pregunta de por qué todas las masas caen a la misma velocidad (o la masa gravitacional es igual a la masa inercial). Las partículas masivas también siguen la geodésica (líneas rectas) en este espacio-tiempo curvo, por lo que si arrojo dos objetos de diferentes masas con la misma velocidad inicial, seguirán la misma geodésica a través del espacio-tiempo, y vemos que ambos objetos tienen el misma aceleración

La fuente de gravedad en la relatividad general es un objeto llamado tensor de tensión-energía, que incluye densidad de energía, densidad de momento, flujo de energía, flujo de momento (que incluye tensión de corte y presión), etc. Obviamente, la luz tiene energía, por lo que actúa gravitacionalmente. en GR. Como E = mc ^ 2 vemos que la masa aporta una enorme cantidad de energía, por lo que los objetos masivos tienen campos gravitacionales muy fuertes, por lo que los otros términos son insignificantes, por lo que la ley de Newton funciona tan bien. Sin embargo, están allí, por lo que la luz tiene un campo gravitacional, a pesar de que tiene una masa cero.

Gracias

Sí, afecta el movimiento de la luz.

Según la teoría de la relatividad general de Einstein, la gravedad ya no es una fuerza. Es el resultado de la curvatura del espacio-tiempo. Todo asunto sigue una línea recta en el espacio-tiempo. Ahora, debido a cualquier masa, si el espacio-tiempo es curvo, el camino en línea recta también será curvo.

Esto no solo se aplica a la materia sino a todo, incluso a la Luz. La luz sigue el camino del espacio-tiempo, si el espacio-tiempo es curvo (que es la gravedad), el camino de la luz es curvo. Por lo tanto, el movimiento se ve afectado por la gravedad.

Es por eso que Light no puede escapar del Black Hole, ya que Black Hole tiene una gravedad muy alta.

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La luz, en un espacio dado, sigue lo que se llama geodésica. La geodésica entre dos pintas en el espacio es el camino más corto entre las dos. Por ejemplo, si considera un espacio bidimensional plano (euclidiano) (por ejemplo: la superficie del agua inmóvil tomada en un recipiente es un ejemplo de una superficie plana 2 D), la geodésica es una línea recta. La geodésica es una línea recta en cualquier espacio euclidiano N-dimensional, aunque para N> 3 no tenemos una visualización del espacio.

Si el espacio en sí es curvo, entonces la geodésica no es una línea recta, aunque aproximadamente puede ser para distancias pequeñas, algunas veces. Un ejemplo típico es la geodésica tomada por un avión al viajar de un lugar a otro, ya que pasa por la geodésica entre los 2 puntos, en la superficie esférica (aproximadamente) de la tierra.

Cuando se trata del problema de la gravedad, los problemas dinámicos deben abordarse por el hecho de que el tiempo y el espacio se influyen mutuamente, aunque en una situación ordinaria, este efecto no es visible. Por lo tanto, la geodésica en un espacio 3D por sí sola no tiene importancia física. Las ecuaciones de movimiento en el espacio en presencia de cualquier gravedad, por lo tanto, se especulan en un continuo espacio-tiempo imaginario de 4 dimensiones, en el que el tiempo es un cuarto eje, además de los ejes XYZ, tal como lo visualizamos en un espacio 3D. Además, la ecuación para la distancia entre dos puntos cercanos (en otras palabras, la llamamos ‘métrica’) no es para nada según el teorema de Pitágoras, ya que este espacio de 4 dimensiones es el espacio de Riemann (crédito de este descubrimiento es lo que pertenece a Albert Einstein, como su teoría de la gravedad), en lugar de ser euclidiano. Por lo tanto, la métrica implica que la geodésica de la luz en el espacio 4D no es una línea recta. Así también, la proyección de la geodésica en el ‘plano 3D’ que es el espacio en el que miramos, tampoco es una línea recta.

En general, la luz está influenciada por la gravedad, pero no de manera directa. La gravedad curva el espacio que viaja y, por lo tanto, su geodésica se decidirá por la naturaleza de la distorsión del espacio-tiempo.

Sí, puede tener un efecto tan grande que a veces ni siquiera permite que la luz se emita desde un cuerpo autoluminiscente.

¡Y en este caso el cuerpo se llama un agujero negro!

Sí, seguramente hay un efecto de la gravedad en la luz.

Pero es insignificante en nuestro campo gravitacional

Pero cuando nos referimos a un objeto masivo como el agujero negro, su atracción gravitacional es pesada

Esta atracción distorsiona el espacio-tiempo, por lo que podemos ver la luz que circula alrededor del agujero negro y no podemos escapar de su atracción.

No, (bueno, no mucho) ¿Por qué?

Porque la “gravedad” define la aceleración debida a la Tierra.

** – “Fuerza gravitacional” afecta el movimiento de la luz, no la “gravedad” – **

“Gravedad” es un nombre especial de aceleración debido a la fuerza gravitacional de la Tierra.

Si, lo hace!

Sí, la gravedad afecta la luz, pero la gravedad de la tierra es menor, por lo que su gravedad casi no tiene efecto sobre la luz.

Pero si aumenta la gravedad, digamos mil o millones de veces una estrella, no solo la doblará sino que la absorberá, y la luz no podrá escapar de esa gravedad. Esta es la razón por la cual los agujeros negros son absolutamente negros y no se pueden ver arrojando telescopios directamente.

Sí, por supuesto, la gravedad afecta el movimiento de la luz. El mejor ejemplo de este fenómeno se ve cerca del agujero negro, ya que la luz se desvía debido a la alta gravedad del agujero negro.

Sí, tiene efecto, pero al ser la gravedad una fuerza muy débil, no podemos sentir la diferencia que afecta, ya que en los agujeros negros la luz se atrae.

, si es un tirón gravitacional muy alto como el de los agujeros negros.

si pero es negligente

De hecho lo hace. La razón por la que está oscuro cerca de los agujeros negros es porque toda la luz es absorbida.