ブラックホールはあまりにも重いために回りの質量に及ぼす万有引力の値がとてつもなく大きくなるため周りの物質は外へ出てこれないと聞きました。光も出てこれないので、黒く見えるのだと。
しかし、いくら本を探しても光子の質量は0と書いてあります。万有引力の方程式からいくと力は0になるのではないでしょうか?
太陽の周りを通過するとき光は曲がると言う現象が観測されているのも、聞いたことがあるのですがあれは何の力ですか?
磁場ですか?光は電荷を帯びているのですか?
ぜんぜん、分からないので回答をお願いします。

A 回答 (3件)

ブラックホールに対するあなたの認識は正しいです。

確かに光に質量はありません。従って質量に対して万有引力(ニュートン力学)が働くという考え方が間違っているのです。この問題はアインシュタインの重力場の方程式(一般相対性理論)によって修正されました。結論から言うと物質の周りは質量に比例して時空が曲がっていて、物体はその曲がり方に沿って運動をするのです。よって光もそれに沿って伝わるのです。また一般相対性理論によると、重力が強ければ強いほど時間がゆっくり進みます。ブラックホールは時空の曲がりが無限に大きいため、ある程度近づくと(事象の地平線という)時間が止まってしまうのです。時間が止まっているので入ったら出て来れませんよね。
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この回答へのお礼

確か量子力学の次に場の理論(?)ってのがあるんですよねぇ。それで解決するのでしょうか?相対性理論は最近、間違っているのでは?って声がありますが、一回ちゃんと勉強してみようと思います。
万有引力が間違っている!・・・高校で教えられたのに・・・。でも、高校で教えていることって矛盾していますよねぇ。例えば、E=MC^2と質量保存則とか。質量保存してないし。でも、大きな単位で使うには問題ないってことですね。そういう風に一言ことわってほしいものです。

お礼日時:2002/01/25 23:54

実は、Newton力学でも光は重力場のまわりでまがります。


それは、運動方程式が光子の「質量」によらない形にかけるからです。
また、特殊相対論の範囲では、光は「質量」をもちます。
それは、光子はエネルギーhνを持つからです。
(ただし、「静止」質量ではないです。)
ですから、定性的にはどの理論でも説明がつくのですが
定量的に計算すると、どちらも一般相対論とは定数倍違う結果が出ます。
どの理論が正しいかは観測により、決めることですが、
最終的には、一般相対論が勝利したというわけです。
一般相対論で光がまがる理由は、先にどなたかが説明されたとおりです。
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すでに的確な回答がありますが、質量の周りで空間が曲がっていて、光はその空間の中で最短距離(=直線)を進んでいるんだけれど、それを外の座標系から見ると曲がっているように見える、ということですね。

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*答は3.6*10^-47[N]です。

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  電子の質量: 9.1093826×10^(-31) [kg]
  万有引力定数:6.67259×10^(-11) [Nm^2/kg^2]

 Wikiの万有引力定数も使って出すと、概ね近い値が出ますよ。
  3.6*10^(-47) [N]

http://ja.wikipedia.org/wiki/%E9%99%BD%E5%AD%90
http://ja.wikipedia.org/wiki/%E9%9B%BB%E5%AD%90
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 前にも質問されていた方でしょうか。光の相対論的質量を考えても、v=cである物体(粒子)の静止質量が0であることは出てません。

 まず、相対論的なエネルギーEと運動量pと静止質量m(0)の関係式は以下のようなものです(導出は割愛)。

 E^2=(cp)^2+(m(0)c^2)^2

 これより、m(0)=0であるとき、

 E=cp

が出ます(ちなみに、v=0→p=0より、E=m(0)c^2が出る)。相対論の解説では、普通はここまでです。

 これに例えば物質波の解説、

http://ir.lib.hiroshima-u.ac.jp/metadb/up/81936204/RefdeBroglie.pdf

にある、式(4):v=E/pを使えば、

 v=E/p=cp/p=c

が出ます。これの前提はm(0)=0だけだったのですから、静止質量が0なら常に光速度で運動するということになります。


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