如果光沒有品質,為什麼它會受到重力的影響,例如它會被黑洞吞噬?
考慮這個問題時,可以用到兩種方法(更準確來說,是讓我嘗試用兩種方法):
2. 由E=mc2得出,光子確實有動能品質。“動能品質”這個術語現在已經過時了,但幾十年來許多物理學家都是在這一術語影響下來看待光子的。
如果光子是無品質的,那麼物理學家真的不知道該如何回答“為什麼光會受到重力影響”這個問題。是的,光子是有品質的,否則很多理論就都說不通了。但這並不能回答光是如何與引力場相互作用的。
更糟糕的是,物理學家不知道品質是如何產生引力場的。說品質彎曲時空不算是一個答案…品質彎曲時空的機制是什麼?如果時空彎曲,那麼它又是由什麼組成的?
《戈登的萬物理論》解釋了時空的構成及其結構。書中解釋了光子和電子分別是什麼及它們的內部能量構造。這給奠定了整個物理學基礎的模型提供了一個前所未有的角度。
光包含E1能量(參見其他關於能量等級和上帝方程式的帖子)。時空是由E0能量組成的。根據戈登的萬物理論定義,光速是能量必須通過能量的速度。時空中的能量越大,光速就越慢。如果時空中的E0能量增加,光速就會相對降低。如果一個光子的一側有較多的能量,那麼它的移動速度會相對變慢,並且它會向能量較大的一側彎曲。
我們永遠無法體會相對光速的變化和我們所擁有的E0能量的變化。這就是我們可以得到邁克爾遜-莫雷實驗結果的原因。然而,品質代表E2能量和粒子能量(包括品質在字面上和物理上的無限延伸)。在光子的時空路徑上,什麼型別的能量並不重要;它可以是E0、E1或E2能量。引力場是由E2能量與時空E0能量共存而產生的。
當光子通過一個有引力場的區域時,它是通過E2能量運動的。如果沿著光子的路徑橫向有一個E2能量梯度,那麼在E2能量較高的一側,光子的速度會相對較慢,並且其路徑會彎曲。
所有這些回答都與彎曲時空的廣義相對論原理有關,但它實際上卻簡單得多。伽利略可能會這樣回答:這是錘子和羽毛問題(在這裡,羽毛代指光子)。
這是1971年在月球上的演示:
伽利略很清楚,受重力影響的物體,無論其品質如何,其加速度都是一樣的。
現在假設我向太陽扔了一把錘子(但是稍微偏向一側,以免它撞到太陽表面)。再假設投擲的速度是光速。當它經過太陽時,它的運動會受到太陽引力的輕微影響。用比第一個小100倍的錘子重複以上實驗。太陽引力對實驗會有影響嗎?不會,參見“錘子和羽毛”原則。無論品質如何,引力都會以同樣的效果加速所有物體。用比第二把輕10萬億倍的錘子重複以上實驗,你會看到與第一次實驗相同的結果。繼續實驗,在沒有品質極限的條件下,被拋向太陽的粒子仍然會因太陽引力而偏轉。
在牛頓物理學中,人們常說引力不能影響無品質粒子,因為牛頓認為萬有引力與品質的乘積成正比。零品質意味著零重力。但這只是一個數學體系的幻覺。我們只關心加速度,當萬有引力方程式與牛頓第二定律相結合時,落體的品質就會抵消。這就是牛頓公式解釋品質無關緊要這一簡單事實的方式。不管測試粒子的品質有多小,產生的加速度都是一樣的。如果你以接近光速將戰艦、錘子、低能電子和無品質光子拋過太陽,你會發現它們都以完全相同的小角度發生偏轉。
並不是時空的曲率保證了無品質粒子和有品質粒子一樣受到引力的影響,而是等效原則。萬有引力像參考系的加速度一樣影響所有的運動。錘子和羽毛以同樣的加速度落下。光子也是。區別在於光子總是以光速運動,所以“下落”對其運動的影響通常只是輕微的偏轉。
最後,值得注意的是,牛頓的萬有引力理論雖然確實預測了光因太陽而發生的偏轉,但卻把這個數字弄錯了2倍。當愛丁頓在日食期間觀測到太陽引力使星光偏轉,世界為愛因斯坦引力理論的證明而歡呼時,這一切歸結為這個“2倍”。偏轉本身並不能證明什麼,但偏轉的具體大小卻改變了世界…
參考資料1.維基百科全書
2.天文學名詞
3. quora- LindaF
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