Si un fotón no tiene masa, ¿cómo puede ser atraído por el Sol?

Question

Leí que el fotón no tiene masa, pero mi maestro dice que el fotón tiene masa porque el sol puede atraerlo (como en los experimentos para probar la teoría de la relatividad).

Creo que hay otra razón para explicar eso. ¿Cómo puedo explicar que el fotón no tiene masa y que el sol atrae a los fotones?

Answer 1

Para entender correctamente lo que está pasando en la que usted necesita para comprender la relatividad general. Partículas sin masa, como los fotones, los viajes en el nulo geodesics y la masa dobla el espacio-tiempo por lo que el null geodesics no son líneas rectas. El problema es que ni a usted ni a su maestro a entender la relatividad general, así que esto no es muy convincente argumento. Pero aquí es un argumento para demostrar que los fotones son atraídos por la gravedad, incluso en Newtoniana de la gravedad.

Si usted tiene una gran masa $M$ atrayendo a una pequeña masa de $m$, y la distancia entre las dos masas es$d$, a continuación, la fuerza entre ellos está dada por Newton la ecuación:

$$ F = \frac{GMm}{d^2} $$

Para obtener la aceleración $a_m$ de la masa pequeña $m$ usamos la segunda ley de Newton $F = ma$ así:

$$ a_m = \frac{F}{m} = \frac{GMm}{md^2} = \frac{GM}{d^2} $$

Tenga en cuenta que la masa del objeto pequeño que se ha cancelado, por lo que la aceleración no depende de la $m$ a todos. Eso significa que un objeto sin masa, como el fotón, experiencias exactamente la misma aceleración de un objeto masivo. Así que incluso en Newtoniana de la gravedad esperamos que la trayectoria de un rayo de luz se desvía por la gravedad. De hecho, con algunos rascarse la cabeza la ecuación de la deflexión esperada puede ser derivado, y es:

$$ \theta_{Newton} = \frac{2GM}{c^2d} $$

donde $d$ es la distancia más cercana de enfoque y $\theta_{Newton}$ es el ángulo que forma el rayo de luz se dobla.

Como mencioné al inicio, para describir adecuadamente el rayo de luz que necesita la relatividad general y el uso de este nos encontramos con que la deflexión en realidad es dos veces tan grande como la de Newton, la gravedad predice:

$$ \theta_{GR} = \frac{4GM}{c^2d} $$

Answer 2

Lo que has leído es correcto. No estoy seguro de si esas fueron las palabras exactas de su maestro, pero de acuerdo a la teoría general de la relatividad, el sol no "atraer" el fotón (o de cualquier otro organismo, para el caso). En el hecho de que la gravedad no es aún una fuerza real.

Permítanme brevemente el estado de lo que la teoría de la relatividad tiene que decir acerca de la gravedad y sin entrar en matemáticas complicadas. Imagine que trata de medir la distancia entre dos puntos en la superficie de la tierra. en general, la distancia más corta entre dos puntos es una línea recta. Pero debido a que la tierra es una esfera (más o menos) y por lo tanto, la superficie es "curvo", la distancia más corta entre dos puntos no es realmente una línea recta. De hecho, nunca se puede dibujar una línea recta en una superficie curva.

El señor Einstein dice que, al igual que las dos dimensiones de la superficie de la tierra tiene una geometría de cuatro dimensiones "espacio-tiempo", también tiene una geometría. la geometría del espacio-tiempo es generalmente plana, pero en la vecindad de un objeto con una importante masa, la geometría es curvo. Es la curvatura del espacio-tiempo que llamamos gravedad.

Sabemos de la mecánica clásica que un objeto en movimiento tiende a seguir moviéndose en línea recta con una velocidad constante. Esto es cierto en la teoría de la relatividad, pero debido a que un objeto masivo curvas en el espacio-tiempo, una línea recta a través del espacio-tiempo no es siempre recto. Cuando un objeto en movimiento está cerca de un cuerpo masivo, se cae en la barra curva en la región y por lo tanto se inclina hacia ella y parece ser que es "atraído" por ella.

Espero que esto responda tu pregunta.