重力で空間が歪められるってあり得るの？

重力で空間が歪められるってあり得るの？

「１９１９年５月２９日の皆既日食の日に、太陽の陰に隠れて見えないはずの金星が、太陽の引力で光が曲げられ、アインシュタインの予言通りに実際に観測され大騒ぎになった」という話はご存じだと思います。

観測時に存在したのは、３つの天体と、物質の存在しない真空の宇宙空間だけです。

アインシュタインは「質量とエネルギーは等価」と言っています。
「物質間の、時間と速度は相対的」とも言っています。
つまり、物質が存在しない限り、質量もエネルギーも時間も速度も存在しないのですが、

存在しない物質の、何がどの様に歪んだのでしょう。
存在しないエネルギーの、何がどの様に歪んだのでしょう。
存在しない時間の、何がどの様に歪んだのでしょう。
存在しない速度の、何がどの様に歪んだのでしょう。


仮に、「空間が歪む」とした場合、球体の太陽の周囲の歪みは均一で、どの方向の光も曲がるはずですが、以下の図の手書きの矢印の光は、結局、直進します。曲がりません。
「太陽に遮られて見えない」と説明するのなら、金星も同様に太陽に遮られて見えなかったはずです。


重力で空間が歪められるってあり得るのでしょうか。


本件に関連する質問は以下のURLでしています。
http://oshiete.goo.ne.jp/qa/6118855.html

No.4 回答者： tekaratigadeta 回答日時： 2010/09/05 22:19

宇宙空間は真空で何もなくても（真空中には観測できない物質によって満たされているという説もあります）空間は存在します。

空間は質量によって歪みます。
惑星や恒星などの巨大な質量によって周囲の空間は歪みます。
この歪みを私たちは重力や引力として感じるのです。
図では私たちの空間を二次元空間として例えています。
この二次元空間に質量のあるものが存在すると図のように歪みます。
この歪みは二次元空間に対して三次元方向に歪んでいます。
三次元空間を理解できる私たちはこの歪みを認識できますが二次元空間の住人は高さの概念が無いため歪みを認識できません。
私たちの空間でも同じようなことが起こっており、私たちにとってなんでもない場所が光にとっては歪んでいます。
光は直線（直線とは二点間の最小距離です。）に沿って進みます。
つまり光はある目的地までの最短距離（厳密には所要時間が最短）の経路を通過しようとします。（行ったこともない場所までの最短距離をなぜ光が知っているのかは謎）
このとき進行上に歪みが存在すると距離がかさむためよけていきます。
これが光が曲がる原理です。
質問者さんが言う通り太陽に直進する光は遮られてしまいます。
しかし太陽の近くを通過し本来地球に到達するはずのない光が捻じ曲げられて到達したものが観測されるのです。

この回答への補足

ご回答ありがとうございます。

＞光は直線（直線とは二点間の最小距離です。）に沿って進みます。
＞このとき進行上に歪みが存在すると距離がかさむためよけていきます。
光は進行先の歪みを、どの様にして「予め知る」ことができるのでしょうか。
重力による空間の歪みの説明としての関係性が読み取れません。

＞これが光が曲がる原理です。
空間が歪む原理はなんでしょう？

補足日時：2010/09/07 20:29

No.3 回答者： juyjuy 回答日時： 2010/09/05 21:59

No.1の回答者様への補足ですが、質問者様はまだ誤解されているようです。

質量のあるところは物質またはエネルギーの存在している場所で、そこを中心に「重力場」というものが出来ます。
質問者様がいることであなたの周りの空間はひずんでいます。ただ目に見えない程度の話なので気がつかないだけです。あなたの質量と地球の重力場の相互作用があなたの体重として観測されます。

重力場（電磁場も同じですが）は無限に光の速さで伝わっていくので、質量が動くと「空間」の中を重力場が波のように伝わっていきます。

質量（またはエネルギー）は特定の場所にあるもので、空間にあるのはその質量（またはエネルギー）によって出来た重力場です。質量（またはエネルギー）と重力場の相互作用が重力として観測されます。

遠方からの「光」が太陽のそばで曲がるのは「光」はエネルギーで質量と例のアインシュタインの式
E=ｍｃ2
で等価だからです。太陽の周りには比較的強い重力場があるからです。

大規模なものは「重力レンズ」といって銀河団の重力場でもっと遠くの銀河が円弧状に見えます。
天体の写真のある本をちょっと立ち読みすればすぐ出てきます。

地球は太陽の重力場の中を公転の遠心力とバランスを取りながら回っています。
質問者様は地球の重力場の「ひずみ」にとらえられて地球から離れられないのです。

No.2 回答者： kgrjy 回答日時： 2010/09/05 20:50

すでに引かれてあった白の輝線がそうですよ。

白線と黒線の交点に金星があるとしましょう。地球から見て太陽の縁ぎりぎりにかすめてとおった白線（光線）が本来地球にとどかないはずなのに、まげられて地球に届いた（白線が写真底辺中央に届いてる）ことをイメージしています。太陽の縁ぎりぎりにとおって曲げられずに直進したとすれば、底辺右隅にむかってることになるので、地球には届かず金星は見えないわけです。

なお、質問者さんの出題は、黒の矢印端点位置に地球があるとのことですから、太陽質量程度では太陽が間にあるので見えることもありません。そういう位置関係にあり、かつ太陽位置にある物体質量が強大なら、直線上に強大物体の向こう側にある金星が見えます。すなわち白線がさらに曲げられ黒線矢印位置まで達するからです。それは直線上を直進した光でなく、地球から見て強大物体の縁をとおって曲げられて地球に届く光です。実際重力レンズとして天文観察されています。

この回答への補足

＞白線と黒線の交点に金星があるとしましょう。
＞黒の矢印端点位置に地球があるとのことですから…
白線は曲げられてはいますが、地球のある矢印端点位置に届いていませんよね？

＞…太陽位置にある物体質量が強大なら、「直線上に」強大物体の「向こう側」にある金星「が見えます」。
当然、そう見えると理解しています。
しかし、実際には「直線上に見えることはなく、その周りにリング状に見える」と説明される方が大勢いらっしゃいますが、回答者様の説明は正しいのでしょうか？

補足日時：2010/09/05 21:36

この回答へのお礼

ありがとうございます。

よろしければ、質問者様の専門分野等を教えてくださいますか。

お礼日時：2010/10/15 12:40

No.1 回答者： kiyokato_001 回答日時： 2010/09/05 20:41

＞つまり、物質が存在しない限り、質量もエネルギーも時間も速度も存在しないのですが、

勘違いなさっているようですね。
確かに昔は
物質が存在しないところには空間もない
だから宇宙はエーテルで満たされている
なんて発想がありましたよね。

＞重力で空間が歪められるってあり得るのでしょうか。


これは全く逆なんですよ。

質量があるところは空間が歪みます。
光の進みやその他のモノの動きは
空間に対して最短に動く性格があります。
その結果見かけ上発生するモノを重力と呼んでいます。

ですので話の順序は全く逆なんですよ。

この回答への補足

＞質量があるところは空間が歪みます。
回答者様は、「宇宙空間は質量で満たされている」と回答されたわけですけど、それはエーテルですか？

補足日時：2010/09/05 21:09