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昔から疑問なのですが、重力は質量のある物質のみに働く力ですが、
質量ゼロである光子も太陽などの重力の影響を受け、太陽の裏にある星が日食のときなどに見えるという減少はよく知られています。
これはいったいどういうことなのでしょうか?
恐らくニュートン力学ではなく一般相対論でないと分からないことなのだと思いますが、どなたか簡単に説明頂けないでしょうか?
一般相対論では時空の湾曲により重力が働くと考えるわけですが、質量ゼロの物質でも働くのであれば、有限の質量をもった物質ではその相互作用が発散してしまいそうに思うのですが、なぜそうならないのでしょうか?

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A 回答 (5件)

一応誤解を解いておこう.


これは以前にも書いたことがあるんだけど, 実は特殊相対論でも「光は重力で曲がる」ことになっています. さらにいうと, 光を「そのエネルギーに相当する質量を持つ」と考えることもできて, この前提の下では当然ながらニュートン力学で考えても重力で光を曲げることができます. しかも, そう考えたときの曲がりの量は特殊相対論で求めた曲がりの量と正確に一致します (これは一般相対論による値の半分).
一般相対論での考え方は #3 のとおりです. 光はその周囲の時空に対しまっすぐ進んでいます. ただ, 重力があれば「時空がゆがみ」, それでも光は「そのゆがんだ時空に対して」まっすぐに進みます. これを「時空はまっすぐで光が重力によって曲がった」と解釈するか, 「光は直進していて時空がゆがんでいる」と解釈するかということ.
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これ、慣性系のみに言及しているように思えます。


(一番下)
http://ja.wikipedia.org/wiki/%E7%89%B9%E6%AE%8A% …

ここでは光子のエネルギーや運動量テンソルを
相対論での光速とまとめ、定数と認識しているようです。

重力波では時空の曲率となっております。
http://ja.wikipedia.org/wiki/%E9%87%8D%E5%8A%9B% …

ですので、時空の湾曲=重力波とここでは認識している訳です。
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重力とは何か、一般相対論では考え方を変えなければなりません。


重力とは空間の歪です。
つまり、光はまっすぐ進んでいるつもりでも空間が歪んでるために曲がって進んでると同じ効果が現れると言うだけです。
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重力は質量のある物質のみに働く力ですが


→これは、ニュートンの万有引力の式を見て言っていると思いますが、もともとこの式は、質量のある物体(惑星)の運動から求められているものですから、この式に光が当てはまるとは限りません。この式を拡張して、エネルギーのあるものどうしは引き合う、ということだと解釈すれば、光に重力が働いても不思議ではありません。一般相対性理論では、そう考えます。
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>重力は質量のある物質のみに働く力ですが、・・・



確かに、ニュートン力学ではそうですが、相対性理論では違います。
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