Como una breve vista previa de la respuesta más completa, un fotón tiene energía, que es equivalente a la masa, y por lo tanto interactúa por gravedad con todo lo demás.
Gran parte de la confusión surge porque la palabra “masa” se ha utilizado de dos maneras diferentes en física. La “m” en E = mc ^ 2
es (como la ecuación deja en claro) simplemente otro símbolo de energía, expresado en diferentes unidades. Esta misma “m” también aparece en la ecuación para el momento p = mv, donde v es la velocidad. La luz tiene energía e impulso, por lo que tiene “m” en este sentido. Esto es lo mismo que aparece en la Relatividad General (o incluso la gravedad newtoniana) como la fuente de los efectos gravitacionales. Entonces la luz definitivamente se ve afectada por la gravedad. Como la luz tiene energía, también es una fuente de efectos gravitacionales en otros objetos, aunque no es muy fuerte en circunstancias normales.
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Ahora, cuando las personas describen la “masa” de diferentes objetos, incluidas las partículas, es mucho más conveniente hablar de la masa en reposo, también llamada “masa invariante”, la masa que tiene una partícula en un marco en el que su impulso es cero. De esa manera, no tiene que preguntar qué marco de referencia está utilizando, y simplemente puede dar una masa específica para cada objeto. En ese sentido, la masa de un fotón es cero. Sin embargo, ese no es el término que entra en las ecuaciones gravitacionales.
Aunque la “masa invariante” es invariable bajo la elección del marco de referencia, no lo es bajo la elección de cómo agrupar las cosas en objetos. Por ejemplo, tome dos destellos similares de luz viajando en direcciones opuestas. Cada uno tiene energía E, momento | p | = E / c, y una masa invariante de cero. Como los momentos son opuestos, ya estamos usando el marco de referencia en el que el momento del objeto de dos puntos es cero. La masa invariante del objeto de dos puntos es entonces 2E / c ^ 2
, no cero. Incluso cuando las cosas no tienen interacción, la masa invariante de la suma no es la suma de las masas invariantes. Una gran caja de fotones tiene energía, momento de impulso promedio cero y, por lo tanto, tiene una masa invariable. Actúa gravitacionalmente como cualquier otra cosa con la misma energía y sin impulso.
