No estoy de acuerdo con Jason, donde dice que “la gravedad de una masa no cambia la dirección de un haz de luz. La gravedad deforma el espacio-tiempo, a lo largo del cual viaja el haz de luz …”
Es razonable decir que la gravedad deforma el espacio-tiempo, pero la misma línea de razonamiento se aplica a la forma en que las masas gravitacionales en caída libre cambian las trayectorias de cada una. Y allí podemos ver que de hecho se afectan dramáticamente entre sí en función de sus masas, velocidades y distancias relativas. Esa deformación es la razón por la que nos estamos moviendo alrededor del sol, por ejemplo, y permaneciendo en nuestro planeta.
El argumento de que “los objetos en sí mismos no le están haciendo nada al fotón que simplemente sigue el camino del espacio-tiempo” parece atractivo, pero debería aplicarse igualmente a los cuerpos masivos que siguen el camino.
Es cierto que los fotones tienen masa en reposo cero, pero definitivamente tienen impulso, p = E / c, y en consecuencia tienen una equivalencia de masa a pesar de que su masa en reposo es cero. Esa es una pequeña equivalencia de momento y masa, pero es real, por lo que el cambio de momento al ser desviado por el campo gravitacional de la masa debe a su vez desviar la trayectoria de la masa. Esa desviación podría ser muy, muy pequeña, posiblemente demasiado pequeña para medir, especialmente porque el cuerpo está siendo desviado en otras direcciones por otra luz al mismo tiempo, pero es tan real como cualquier otra distorsión gravitacional.
Si la gravedad de una masa puede cambiar la dirección de un haz de luz, ¿significa que la masa ganaría impulso en la dirección opuesta de acuerdo con la conservación del momento?
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Para ampliar la respuesta de Jon Richfield a Si la gravedad de una masa puede cambiar la dirección de un haz de luz, ¿significa que la masa ganaría impulso en la dirección opuesta de acuerdo con la conservación del impulso ?, sí, la presencia de un El fotón deforma el espacio-tiempo, por lo que tiene un impacto gravitacional (pequeño) en su entorno. Como usted (el autor de la pregunta) notó correctamente, dicho efecto es necesario para conservar el impulso.
En el Universo de hoy, no hay suficiente luz alrededor para que los campos gravitacionales de los fotones sean muy relevantes, por lo que generalmente los descuidamos. Sin embargo, en el Universo temprano (digamos, los primeros cien mil años más o menos), ¡la mayor parte de la energía en el Universo estaba en forma de fotones , por lo que los fotones eran la fuente dominante de gravedad! Es difícil de imaginar, pero de nuevo, también lo son muchas cosas sobre el Universo temprano.
Soy un poco parcial, soy matemático por formación y no físico.
Pero creo que gran parte de la confusión que Eric, John y Jason han descubierto en la formulación del problema se ve mejor como no centrada en la física per se. ¡Realmente se trata de geometría no euclidiana y de lo que se entiende por distancia, caminos mínimos, “líneas rectas” y otras cosas en estas extrañas construcciones matemáticas!
Realmente es necesario, pero muy difícil, digerir completamente la geometría algebraica, antes de poder hablar sobre cómo el espacio-tiempo deformado influye en las leyes de la física.
Una manera muy simple de ver esto es usando una esfera. La distancia geodésica entre dos puntos se muestra fácilmente que es proporcional al arco coseno del producto interno entre ellos. Lo diferencia para obtener la velocidad del movimiento constante, etc. A diferencia del espacio euclidiano donde la derivada de la velocidad lineal es constante, la derivada ahora es bastante desordenada y no lineal. Por lo tanto, se debe tener cuidado al realizar un seguimiento de todo. La rareza sucede! Pruébalo y verás!
La gravedad de una masa no cambia la dirección de un haz de luz. La gravedad deforma el espacio-tiempo, a lo largo del cual viaja el haz de luz. La luz en sí misma no está realmente “cambiando de dirección”, sino que viaja a lo largo del espacio-tiempo, que a su vez cambia por la influencia de la gravedad.
No es una metáfora perfecta, pero piense que el espacio-tiempo es como una carretera y que un fotón es como un automóvil que siempre sigue la carretera. El camino va relativamente recto y también el fotón. Cuando el camino se acerca a los objetos masivos, se dobla alrededor de ellos y el fotón sigue esas curvas alrededor de los objetos masivos. Los objetos en sí mismos no le están haciendo nada al fotón que simplemente está siguiendo el camino del espacio-tiempo.
Dado que no existe una interacción directa entre los objetos masivos y el fotón sin masa, no se conserva ningún impulso (como en la masa que se dobla en sentido opuesto o somesuch).
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