Si la gravedad dobla la luz, ¿puede la luz doblar la gravedad?

En resumen, si.

El espacio-tiempo le dice a la materia cómo moverse; la materia le dice al espacio-tiempo cómo curvarse.
– John Archibald Wheeler

Probablemente hayas oído hablar de este famoso resumen de la teoría de la relatividad general antes (o al menos lo hayas visto en otras respuestas); pero la definición de “materia” aquí en algún momento puede ser un poco confusa para las personas que no están muy familiarizadas con la física. Aquí el “asunto” en realidad significa cualquier cosa con masa (bueno, eso es algo obvio); y esta masa significa masa gravitacional.

Un objeto puede tener tres “tipos” de masa: masa en reposo, masa inercial y masa gravitacional. Hablando en términos generales, la masa en reposo es la masa cuando el objeto no tiene energía cinética y potencial. Cuando la gente dice que los fotones (o la luz) tienen masa cero, significa que su masa en reposo es cero. La masa inercial caracteriza la inercia del objeto; es la masa que aparece en la segunda ley de Newton. La masa gravitacional, por otro lado, caracteriza la capacidad de inducir la fuerza gravitacional. Esta es la masa que aparece en la ecuación de gravitación de Newton, y es lo que nos interesa aquí. Un descubrimiento interesante es que la masa inercial y la masa gravitacional son siempre las mismas; y están dados por [math] mc ^ 2 = E [/ math]. (Aquí no escribí [matemáticas] E = mc ^ 2 [/ matemáticas] para ilustrar mejor que la masa está determinada por la energía total). Y para nuestro fotón, aunque no tiene masa en reposo, sí tiene una masa gravitacional distinta de cero, ya que tiene energía distinta de cero.

Ahora que sabemos que los fotones tienen masa gravitacional, es bastante obvio que la luz puede afectar la curvatura del espacio-tiempo (es decir, la gravedad de “flexión”) como cualquier otra materia. Sin embargo, este efecto suele ser débil, dado que la masa (gravitacional) del fotón es demasiado pequeña.

Como otros ya han escrito: sí, lo hace, pero hoy en día hay relativamente poca luz alrededor, por lo que el efecto es muy débil.

Sin embargo, durante los primeros 50,000 años después del Big Bang, la mayor parte del Universo (en términos de densidad) estaba hecha de fotones . Durante ese tiempo, la luz no solo afectó la gravedad, ¡fue la fuente dominante de gravedad!

Bien para ampliar las respuestas existentes. La luz puede doblar la curvatura del espacio-tiempo tanto que en realidad cae sobre sí misma y forma un agujero negro.

“En física teórica, un kugelblitz (alemán:” bola de relámpagos “, que no debe confundirse con la bola de rayos) es una concentración de luz tan intensa que forma un horizonte de eventos y queda atrapado: según la relatividad general, si hay suficiente radiación está dirigida a una región, la concentración de energía puede deformar el espacio-tiempo lo suficiente como para que la región se convierta en un agujero negro (aunque este sería un agujero negro cuya energía de masa original había sido en forma de energía radiante en lugar de materia).

Según la teoría general de la relatividad de Einstein, una vez que se ha formado un horizonte de eventos, el tipo de energía de masa que lo creó ya no importa. Un kugelblitz está tan caliente que supera la temperatura de Planck, la temperatura del universo 5.4 × 10−44 segundos después del Big Bang “.

“Gravedad” y “luz” no son conceptos simétricos. El análogo electromagnético a la gravedad sería el campo electromagnético; el análogo gravitacional a la luz sería ondas gravitacionales.

Hay una muy buena descripción de una oración de cómo funciona la gravedad en la relatividad general: “La materia le dice al espacio-tiempo cómo curvarse; el espacio-tiempo le dice a la materia cómo moverse”. En este contexto, “materia” incluye todo lo relacionado con la energía, incluidos los campos electromagnéticos y las ondas (incluida la luz) y, para el caso, incluso los campos y ondas gravitacionales (que también contienen energía).

Entonces el espacio-tiempo le dice a las ondas de luz y gravitacionales cómo moverse. Y tanto los campos electromagnéticos como los campos gravitacionales contribuyen a la curvatura del espacio-tiempo.

Aún así, la relación no es simétrica. Los campos electromagnéticos no influyen directamente en las ondas gravitacionales; lo hacen solo indirectamente, contribuyendo al campo gravitacional total a través de su contenido de energía. Por el contrario, los campos gravitacionales influyen directamente en la propagación de las ondas de luz y gravitacionales.

Esto se debe a que los campos electromagnéticos y la luz son campos que existen EN la geometría del espacio-tiempo; Los campos gravitacionales y las ondas SON la geometría del espacio-tiempo.

Gracias por A2A. Vitkor te dio la respuesta que necesitas. En cuanto a la curvatura de la luz por gravedad, los objetos astronómicos son una excelente manera de mostrar esto, como se ha hecho repetidamente. Mi favorito, vea la página siguiente en physicsworld.com:

Esta es una foto de la vista desde el telescopio Hubble. La inserción ampliada en la esquina superior derecha claramente tiene cuatro círculos amarillos visibles. Estas son en realidad cuatro vistas replicadas de una sola supernova. Las cuatro vistas son causadas por la gravedad de una galaxia densa entre Hubble y la supernova, que es la burbuja blanca que ves en el medio. La luz de la supernova se dobla hacia atrás alrededor de la galaxia a lo largo de múltiples caminos creando esta “cruz de Einstein”.

Los fotones no tienen masa en reposo, pero tienen una masa relativista. Así, en la relatividad general, contribuyen a la propiedad geométrica del espacio-tiempo. Intento escribir esto con cuidado, porque la gravedad es una fuerza clásica. En la relatividad general, la masa cambia la propiedad geométrica del espacio-tiempo.
Técnicamente, los fotones contribuyen al Tensor de Energía de Estrés en la ecuación GR.

De acuerdo con la ecuación de Einsteins [matemáticas] G _ {\ mu \ nu} = 8 \ pi G T _ {\ mu \ nu} [/ matemáticas] la curvatura espacio-tiempo en el lado izquierdo tiene una relación directa con el contenido energético del espacio-tiempo a la derecha lado. La luz tiene energía al igual que otras partículas e incluso puede usarse para formar un agujero negro con suficiente densidad de energía.

Una vista alternativa; La atracción gravitacional (gravedad) es un fenómeno aparente. Es relativamente un subproducto menor de acciones gravitacionales separadas en dos cuerpos de materia 3D. La gravitación es una propiedad de un medio universal que lo abarca todo, estructurado por cuantos de materia y llena todo el espacio fuera de las partículas de materia 3D básicas. Los corpúsculos de luz son las partículas de materia 3D más básicas: los fotones. Se crean a partir de cuantos libres de materia y se sustentan en la propiedad gravitacional del medio universal. Como la gravitación es la propiedad que crea luz, la luz no puede afectar la gravitación (o su fenómeno derivado de la atracción gravitacional: la gravedad). ver ‘MATERIA (reexaminada)’.

Cualquier masa afecta la gravedad. La luz tiene energía. La energía y la masa son básicamente lo mismo. Entonces, teóricamente, la respuesta es sí.

Pero la gravedad es tan débil que necesita enormes cantidades de energía para obtener un efecto medible. Incluso si pudieras enfocar toda la energía de una bomba nuclear de múltiples megatones, sería muy difícil medir cualquier efecto gravitacional.

Sí, la luz tiene energía, y cualquier cosa con energía puede afectar la gravedad.

Sí, no solo es posible, sino que hasta donde sabemos, así es como funciona. Por supuesto, es complicado, y puede que no funcione de la manera que piensas.

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