¿Qué significa la masa relativista de un fotón? ¿Este tipo de masa obedece las leyes de gravedad newtonianas?

Otro ejemplo de por qué “descansamos a los puristas de masas” odiamos la descripción de “masa relativista”. Es un intento de resucitar la concepción newtoniana del momento como masa multiplicada por la velocidad: decir: “Si la velocidad se duplica y el impulso es MÁS del doble, ¡entonces la masa debe estar aumentando!” No lo es No funciona de esa manera. El impulso NO es solo masa por velocidad. El momento es más fundamental que la velocidad en cinemática relativista; de hecho, la velocidad es un parámetro bastante extraño y esotérico en ese contexto, a saber. Las transformaciones de velocidad de Lorentz.

Entonces mi respuesta es que la “masa relativista de un fotón” es una descripción falsa; pero sí, los fotones se ven afectados por la gravedad al igual que todas las demás partículas. “Los fotones se caen”. Su impulso es desviado por la gravedad.

Existen leyes newtonianas (plural) y existe la ley de gravedad newtoniana (singular). La masa relativista de un fotón m = E / c ^ 2 = hf / c ^ 2 (donde m es masa, E es energía, f es la frecuencia del fotón, h es la constante de Planck yc es la velocidad de la luz) comprende su masa gravitacional y su masa inercial, que son iguales, pero que cumplen con dos leyes newtonianas diferentes. Su masa gravitacional determina cuánto es atraído y cuánto atrae otras partículas y cuerpos celestes, su masa inercial determina su impulso, la cantidad de impulso que puede intercambiar con partículas y cuerpos celestes con los que interactúa. Ambas son leyes newtonianas separadas que el fotón debe cumplir.

Parece que el término masa relativista ha quedado en desuso a favor de la energía (ya que eran casi lo mismo). Un fotón tiene energía e impulso, pero no tiene masa.

Recuerde que tenemos convenciones y mucha moda que es la sabiduría del cuerpo de practicantes.

Los fotones obedecen las leyes de la gravedad, pero desde Newton nuestro punto de vista sobre esto ha cambiado para que los cuerpos solo sigan las geodésicas del espacio-tiempo y la luz no se vea afectada por la gravedad: el espacio por el que viaja el fotón es pero el fotón no es 😉

Esta es solo una forma diferente pero equivalente de decir las cosas: resulta más fácil pensar que el espacio está modificado para que no tengamos que considerar cada tipo de cuerpo a su vez.

La masa relativista es m = p / v, donde en este caso p = E / c y v = c, entonces m = E / c ^ 2, como es de esperar. No es una cantidad especialmente útil y es probable que te laves la boca con jabón incluso por mencionarlo, pero eso es lo que es. La única regla newtoniana a la que obedece es la definición m = p / v. F = ma no es aplicable porque no puedes acelerar un fotón, y en relatividad no es cierto para otras partículas que puedes acelerar tampoco.

Para los fotones, la energía y el momento están relacionados por E = cp, donde c es la velocidad de la luz y p el momento, que aumenta linealmente con la frecuencia.