Beweist GR, dass Licht korpuskular ist?

Die Allgemeine Relativitätstheorie sagt die Biegung des Lichts aufgrund der Schwerkraft voraus. Aber erfordert diese Erklärung, dass Licht korpuskular ist? Können die EM-Wellen des klassischen Elektromagnetismus in Einsteins Gravitation gebogen werden? Oder beweist die Tatsache, dass Licht allein aufgrund der Schwerkraft gebogen wird, dass es sich in der Allgemeinen Relativitätstheorie um Photonen (Korpuskeln) handelt?

Ich denke, beide Antworten verkaufen die Frage kurz. Die Frage bezieht sich nicht auf die Quantenmechanik. Der Punkt ist, dass die geodätische Gleichung, die zur Ableitung der Lichtbiegung verwendet wird, für punktförmige Teilchen gilt – es ist nicht sofort ersichtlich, dass sie auch für Wellen gilt. Sie können ein heuristisches Argument anführen, indem Sie sagen, Sie haben ein Wellenpaket, und die aufeinanderfolgenden Wellenberge biegen sich, indem Sie das Huygens-Prinzip aufrufen (wie es Feynman in seinen Vorlesungen zur Quantenmechanik in einem etwas anderen Kontext tut), aber Sie müssen hier einige echte Arbeit leisten.
@knzhou Die Qualität der Antworten spielt keine Rolle, wenn sich ein Haufen Experten gegenseitig abstimmen. Johns Antwort ist in Ordnung, aber über ein Dutzend positive Stimmen für die andere? Wow.
@safesphere Da liegst du falsch – die Upvotes sind darauf zurückzuführen, dass dies in die Hot Network Queue gelangt ist. Tatsächlich stammen 75 % der Upvotes wahrscheinlich von Leuten, die keinen Physikkurs über Mechanik im ersten Studienjahr belegt haben.
@knzhou Was ist "Hot Network Queue"?
Randbemerkungen: Die Gravitationsablenkung von Licht, das nahe an einem Stern vorbeigeht, ist laut GR etwa doppelt so groß, wie Newtons Theorie es für ein Teilchen mit winziger, positiver Masse vorhersagen würde, das sich mit einer Geschwindigkeit von bewegt C .

Antworten (2)

In der Relativitätstheorie (beide Geschmacksrichtungen) folgen Lichtstrahlen Null-Geodäten. Das heißt, wenn Sie die richtige Länge eines Teils der Lichtbahn berechnen, ergibt sich Null. Genauer gesagt wird die Flugbahn eines Lichtstrahls durch die geodätische Nullgleichung beschrieben.

Um also die Lichtbeugung zu berechnen, müssen Sie einfach die geodätische Nullgleichung lösen. Es ist kein Rückgriff auf die Quantenmechanik oder die partikuläre Natur des Lichts erforderlich.

Licht ist in dieser Hinsicht nicht einzigartig. In der schwachen Feldgrenze wird die Flugbahn von Gravitationswellen auch durch die geodätische Nullgleichung beschrieben. Tatsächlich folgen auch masselose Teilchen derselben Flugbahn, obwohl die Schlüsseleigenschaft hier nicht darin besteht, dass sie Teilchen sind, sondern dass sie masselos sind.

Beweist GR, dass Licht Photonen ist?

Nein, tut es nicht. Die Allgemeine Relativitätstheorie ist wie die Spezielle Relativitätstheorie eine klassische (Nicht-Quanten-)Theorie der Physik.

Sorry, aber das ist keine Antwort. Keine "echte".
@PhyEnthusiast Ja, es ist eine vollkommen gute Antwort. GR ist tatsächlich eine klassische Theorie und Photonen spielen darin keine Rolle. GR sagt voraus, dass elektromagnetische Wellen, klassische Lösungen der Maxwellschen Gleichungen, durch die Krümmung der Raumzeit beeinflusst würden.
@tfb Aber sollte eine Antwort nicht etwas mehr Details und ein wenig Intuition enthalten?
@PhyEnthusiast: Es ist alles in den verwendeten Schlüsselwörtern enthalten: Photonen sind Quantenfeldanregungen, die allgemeine Relativitätstheorie ist eine klassische (dh Nicht-Quanten-) Theorie, daher beschreibt die allgemeine Relativitätstheorie keine Quantenfeldanregungen, Photonen.
Dies ist eine vollständige Antwort, wie sie steht. Wie Sie vermutlich wissen, sind Photonen ein quantenmechanisches Konstrukt, also bedeutet die Tatsache, dass GR keine Quantentheorie ist, dass sie zu diesem Thema schweigt.
@PhyEnthusiast: Ich weiß wirklich nicht, was man mehr sagen kann als "Photonen sind kein Teil einer klassischen Theorie".
Herr. Isaac Newton würde hier dem Chor der Experten widersprechen. Die Frage impliziert nicht die Quantennatur von Photonen. Sie könnten kleine klassische Teilchen sein, die im Weltraum fliegen. Die Antwort ist immer noch nein, dasselbe Ergebnis für Partikel oder Wellen, aber das OP hat Recht, dass diese Antwort unvollständig ist.
Ich glaube, ich verstehe hier die Verwirrung. Als ich „Photonen“ sagte, meinte ich Teilchen irgendeiner Art, nicht unbedingt Quantenart. Ich habe den Unterschied nicht wirklich verstanden, bis Safesphere ausdrücklich darauf hingewiesen hat. Entschuldigung, ich denke, es war ganz allein meine Schuld
@safesphere - Newtons Korpuskulartheorie des Lichts hatte sich lange vor Einstein, der im Zusammenhang mit Maxwells Elektrodynamik arbeitete, als falsch erwiesen.
@DavidHammen Es spielt keine Rolle. Bei dieser Frage geht es nicht um Newton oder Maxwell oder darum, ob die Natur des Lichts klassisch oder quantenmechanisch ist. Die Frage ist, ob sich in GR Lichtstrahlen gleichmäßig beugen würden oder nicht, wenn Licht aus Teilchen oder Wellen bestünde. Und es ist nicht selbstverständlich, dass Wellen der Null-Geodäte folgen würden.
Eigentlich ist dies eine großartige Antwort. Warum mehrere Seiten schreiben, wenn ein einziger Satz ausreicht?
Nachdem die Frage bearbeitet wurde, ist diese Antwort nicht so toll, obwohl sie die ursprüngliche Version der Frage perfekt beantwortet.
Beweist GR, dass Licht korpuskular ist?
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