Was würde mit 2 getrennten Photonen auf einem ununterbrochenen Weg passieren?

Das ist eine aufschlussreiche Frage. Um den ersten Teil vollständig zu beantworten, wäre eine Menge Mathematik erforderlich. Ihr Grundgedanke ist richtig: Photonen würden sich gravitativ anziehen. Die Anziehungskraft wäre jedoch sehr gering; viel zu klein, um sie mit jedem erdenklichen Instrument zu beobachten oder zu messen. Der zweite Teil Ihrer Frage ist

Wenn dies passieren würde, wären wir nicht in der Lage, diese Kombination aus zwei Photonen von einem einzelnen Photon außer seiner erhöhten Energie als einem normalen Photon und seiner erhöhten Anziehungskraft zu unterscheiden.

Wenn es ein Paar gravitativ gebundener Photonen gäbe, würde ein Detektor vermutlich ein doppeltes Ereignis aufzeichnen, das die doppelte Energie eines Einzelphotonennachweisereignisses hätte. Es ist jedoch nicht bekannt, ob es möglich ist, dass zwei Photonen gravitativ gebunden werden. Einige relevante Diskussionen finden Sie hier .

Lassen Sie uns hier die Teilchenbasis berühren, denn Sie sprechen von Photonen und nicht von Lichtstrahlen.

Es gibt einen großen Unterschied zwischen einem Lichtstrahlverhalten, weil es ein klassisch gut modellierter Zustand ist, es einen Spannungsenergietensor hat und der Geodäte der allgemeinen Relativitätstheorie folgen würde. Wie S. McGrew feststellt, wäre die Anziehungskraft sehr, sehr gering, da die Schwerkraft eine schwache Kraft ist.

Aber wenn wir von Photonen sprechen, befinden wir uns nicht mehr im klassischen Regime, sondern im quantenmechanischen Rahmen. Selbst wenn man die Schwerkraft ignoriert, sind Photon-Photon-Wechselwirkungen sehr unwahrscheinlich, obwohl sie existieren. Wikipedia hat einen Artikel dazu. Dies führt auch dazu, dass Lichtstrahlen nicht interagieren, sondern nur mit einer Überlagerung durcheinander gehen, die Wechselwirkungen würden durch einzelne Photonen von jedem Strahl stattfinden und wären von sehr geringer Wahrscheinlichkeit.

Ein Feynman-Diagramm (Kastendiagramm) für Photon-Photon-Streuung, ein Photon streut von den transienten Vakuumladungsschwankungen des anderen

Dieses Diagramm ist ein Rezept zur Berechnung des Integrals, das die Wahrscheinlichkeit einer Wechselwirkung zwischen zwei Photonen aufgrund des elektromagnetischen Felds berechnet. Die Wahrscheinlichkeit ist klein, weil die Scheitelpunkte wie beitragen$(1/137)^2$multiplikativ zum Integral.

Was die Gravitation betrifft, so wissen wir noch nicht, dass die Gravitation quantisiert ist und das äquivalente Teilchen zum Photon hat, das Graviton. Es ist effektiv quantisiert und es wird akzeptiert, dass das Graviton existiert, aber es gibt keine endgültige endgültige Theorie für die Quantisierung der Gravitation, der Beweis dafür ist Teil des aktuellen heiligen Grals für die theoretische Physik.

Wenn das Graviton existiert, wird die Gravitationsanziehung auf der Photonenebene durch ein ähnliches Diagramm berechenbar sein, in dem der Beitrag der Gravitation an jedem Scheitelpunkt exponentiell klein wäre, da die Gravitationskonstante um Zehnerpotenzen kleiner ist als die elektromagnetische Konstante, die ergibt Anstieg der Anziehungskraft auf Teilchenebene.

Wenn die beiden Photonen mit einem Graviton-Zwischenprodukt streuen, ändern sie bestenfalls nur die Richtung, aber die große Wahrscheinlichkeit ist, dass sie nicht gravitativ interagieren.

Wie Photonen den klassischen Strahl aufbauen, der von großen Gravitationsfeldern gebogen wird, ist eine Geschichte, die viel Mathematik erfordert, um sie zu verstehen. Man muss vorsichtig sein, wenn man von Photonen und Licht spricht, Photonen sind keine Bausteine, die Licht aufbauen, sie werden durch komplizierte komplexe Funktionen modelliert , die überlagert die klassische Lichtwelle aufbauen.

Zwei Photonen können nicht "ein Photon" werden, sie werden durcheinander gestreut und bewegen sich weg, wobei Impuls und Energie in der Wechselwirkung erhalten bleiben. Die Streuung kann in die "attraktive" Richtung gehen, aber es kann kein "Beitreten" geben.

Photonen bewegen sich immer mit der Geschwindigkeit c. Es gibt ein Massenschwerpunktsystem für Ihre beiden Photonen, aber sie können niemals eins sein, da ein einzelnes Photon aufgrund der Energie- und Impulserhaltung aufgrund seiner c-Geschwindigkeit keinen Massenschwerpunkt hat.

In Anbetracht von oben sehen wir Ihre Frage:

würden 2 Photonen auf einem ununterbrochenen und vollständig isolierten Weg schließlich aufeinander zu gravitieren und aneinander vorbeigehen,

Nein. Sie können aufgrund des Gravitationsaustauschs nur mit einer sehr geringen Wahrscheinlichkeit streuen, das Elektromagnetische würde dominieren, aber es wird immer noch sehr klein sein.

dann wieder oszillierend anziehen, während der Abstand von einem imaginären Mittelpunkt langsam abnimmt.

Nein, sie streuen mit Lichtgeschwindigkeit c.

Wenn dies passieren würde, wären wir nicht in der Lage, diese Kombination aus zwei Photonen von einem einzelnen Photon außer seiner erhöhten Energie als einem normalen Photon und seiner erhöhten Anziehungskraft zu unterscheiden.

Dies kann, wie oben gesagt, nicht passieren.