Ist die Schwerkraft des Lichts gleich der Schwerkraft der Masse unter E=mc2E=mc2E=mc^2?

Unter E = M C 2 , 1kg Materie hat 9 × 10 10 Joule Energie. Also, wenn ich nur das Licht aus leuchten hätte 9 × 10 8 100-Watt-Glühbirnen, hätte dieses Licht die gleiche Schwerkraft wie 1 kg Materie?

Ich glaube nicht, dass Licht selbst Schwerkraft hat. Da Licht aus Photonen besteht und Photonen masselos sind, hat Licht keine Masse. Licht erzeugt also keine Schwerkraft.
Wenn Sie zu diesem Link gehen, heißt es, dass Energie Schwerkraft hat: van.physics.illinois.edu/qa/listing.php?id=28195 Insbesondere heißt es, dass die Allgemeine Relativitätstheorie besagt, dass jede Form von Energie eine Quelle der Schwerkraft ist. Stellen Sie sich eine Tasche aus Licht vor, die sich in alle Richtungen bewegt, sodass sie keinen Nettoimpuls hat. Von außen hat diese Tasche Energie, aber keinen Impuls, genau wie ein Teilchen mit Ruhemasse, das sich nicht bewegt (in unserem Rahmen). Sein Gravitationsfeld sieht genauso aus wie das einer Ruhemasse. Ich denke, ich sollte die Frage anpassen, um Licht und Wärme von meinen Glühbirnen einzubeziehen.

Antworten (1)

Nein, ein Photon mit Energie E verhält sich gegenüber der Schwerkraft anders als ein sich langsam bewegendes Massenobjekt M = E / C 2 tut.

Tatsächlich stand dieser Unterschied hinter einem der ersten Tests der Allgemeinen Relativitätstheorie. Die Allgemeine Relativitätstheorie stimmt fast mit der Newtonschen Gravitation überein, wenn es um sich langsam bewegende Objekte in unserem Sonnensystem geht. Wenn Sie jedoch die Newtonsche Schwerkraft verwenden und ein an der Sonne vorbeiziehendes Photon als Massenobjekt behandeln E / C 2 , der Betrag, um den das Photon abgelenkt werden sollte, ist um einen Faktor von abweicht 2 von dem, was die allgemeine Relativitätstheorie vorhersagt. Während der Sonnenfinsternis von 1919 führte Arthur Eddington Messungen der Ablenkung von Sternenlicht durch, das nahe an der Sonne vorbeiging. Seine Ergebnisse stimmten mit der allgemeinen Relativitätstheorie überein und widersprachen den Vorhersagen mit der Kombination aus Newtonscher Gravitation und E = M C 2 .

Licht verhält sich auch anders als eine sich langsam bewegende Masse, soweit es eine Quelle der Schwerkraft ist. Die Allgemeine Relativitätstheorie beschreibt die Schwerkraft als die Krümmung der Raumzeit. Die Quelle dieser Krümmung ist der Spannungs-Energie-Tensor , der 16 Komponenten hat, anstatt nur eine Zahl (Masse) zu sein, die die Quelle der Schwerkraft gemäß der Newtonschen Schwerkraft ist. Die Energie und der Impuls eines Photons tragen anders zum Spannungsenergietensor bei als ein Objekt mit einer Ruhemasse ungleich Null.

Wenn das fragliche Licht jedoch in einer perfekt verspiegelten Box herumspringt und die interessierenden Längen und Zeitskalen groß sind im Vergleich zur Größe der Box und wie lange es dauert, bis das Licht von einer Seite der Box zur anderen springt Anderenfalls würde es ja funktionieren, das Licht einfacher als stationäre Gravitationsquelle mit einer Masse von zu behandeln E / C 2 .

Wollen Sie damit sagen, dass das Licht etwa die Hälfte der Schwerkraft der 1-kg-Masse haben wird? Mit den anderen 15 Komponenten des Spannungs-Energie-Tensors?
Dies ist wahr, aber nicht unbedingt vollständig. Wenn Sie eine gespiegelte Box in Ruhe haben, in der etwas Licht reflektiert wird, trägt dieses Licht genau wie E / c 2 zur Masse der Box beiE/C2 .
@foolishmuse Ein Lichtstrahl wird von der Sonne doppelt so stark abgelenkt wie von der Newtonschen Schwerkraft und E = m c 2 vorhergesagtE= mC2 , aber es wäre eine zu starke Vereinfachung zu sagen, dass "Licht die doppelte Schwerkraft seiner äquivalenten Masse hat". "Wie viel Schwerkraft ein Objekt hat" ist im Allgemeinen komplizierter als das, was durch eine einzelne Zahl ausgedrückt werden kann. Und wenn Sie sich die Bewegung eines Teilchens in der Nähe eines Gravitationskörpers ansehen, verhält sich die Schwerkraft nicht einmal wie eine Kraft, dh sie verhält sich nicht so einfach wie F = m aF= m ein , auch nach Berücksichtigung von SR. Allgemeine Relativitätstheorie und Newtonsche Gravitation sind völlig unterschiedliche Bestien.
@Rococo Das ist mir natürlich bewusst. Ich nehme an, es wäre nützlich gewesen, das zu erwähnen, aber die Frage fragt nicht nach Licht, das in einer verspiegelten Box herumspringt, also habe ich diese Situation nicht angesprochen.
@ Rococo Äh, ich habe meine Meinung geändert. Worauf Sie hingewiesen haben, wäre ein nützlicher Teil der Antwort, daher werde ich es meiner Antwort hinzufügen.
@RedAct: Danke dafür. Jetzt müssen wir wissen, ist die Trägheit unserer Lichtbox die gleiche wie die Trägheit meiner ursprünglichen 1-kg-Masse?
Ist die Schwerkraft des Lichts gleich der Schwerkraft der Masse unter E=mc2E=mc2E=mc^2?
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