光线受重力作用吗(会受重力影响吗)

有趣的是,前几天我正好回答了堆栈交换这个问题。这是由于光具有波动性质,而引力场是光速变化的地方。因此,光线向下倾斜,就像声纳波在海中向下倾斜一样:

光线受重力作用吗(会受重力影响吗)(1)

图解 :图片来自FAS和美国海军,见课本ES310第20章

这就像声在空气中波动的方式一样,晚上倾向于向下倾斜。

这也是为什么晚上更容易听到远处火车鸣笛声的原因之一。

光线受重力作用吗(会受重力影响吗)(2)

图解:图片来自罗德·纳夫的超物理现象,见声音的折射

参见爱因斯坦在1920年所说的话:“如简单的几何考量所示,光的曲率只会发生在光速在空间中不断变化的地方”。他还谈到了“引力场对光线的折射”。这就是为什么“引力透镜”一词很恰当的原因。牛顿也提到过折射问题,请参阅《光学期刊》第20期:“在空的空间中,这种空灵介质从水、玻璃、晶体和其他紧凑密致的物体中逸出时,越来越密集地成一定程度,这意味着折射光线不是在一个点上而是通过弯曲逐渐沿曲线向上移动吗?”以后有人告诉你牛顿光的偏转为零时,请记起这一点。

光线受重力作用吗(会受重力影响吗)(3)

不要将这些视为陈旧过时的东西。这不是。参照维基百科夏皮洛的文章:“因此,根据一般理论,光波的速度取决于其传播路径的重力势能。” 也可参见由《物理常见问题》杂志的编辑唐库可所编写的《光速在哪里都一样吗?》中的部分。他谈到了爱因斯坦、折射以及地板和天花板上光速的变化方式。另外参阅内德·赖特教授的“光的偏转和延迟”。他说:“从实际意义上讲,光线通过大物体时所造成的延迟是光线偏转的原因。”

光线受重力作用吗(会受重力影响吗)(4)

光不会弯曲,因为它遵循时空曲率。时空曲率与潮汐力有关,与重力无关。在橡胶板模拟中,由于橡胶板的曲率,大理石不遵循弯曲的路径。由于渐变,它遵循弯曲的路径;

光线受重力作用吗(会受重力影响吗)(5)

你可以通过一块硬板来鉴定。抬起硬板的一侧,然后在上面滚动弹珠。它遵循弯曲的路径是因为板是倾斜的,而不是因为板是弯曲的。这与你所在的房间类似。地板和天花板的重力是9.8 m/s²,因此没有可检测到的潮汐力,也没有可检测到的时空弯曲。但是你的铅笔仍然会掉落,这样你也就知道光线仍然会弯曲。

光线受重力作用吗(会受重力影响吗)(6)

光线不会弯曲,也因为一些等效原理,抑或因为光会沿着大地线传播。光线之所以会倾斜,正如爱因斯坦在1920年所说,光速在空间中传播是可变的,因为空间“既不是均匀的也不是各向同性的”。因此光转向了,就像遇到泥泞的道路,汽车会转向一样。更多相关详细信息和参考资料,请参见我的物理学侦探文章—《重力是如何工作的》。

光线受重力作用吗(会受重力影响吗)(7)

如果你向地面扔两件物品,轻重不同的物体会以同样的速度掉落。自从伽利略在比萨斜塔做了两个铁球同时着地的实验,我们就知道了这一点。

重力加速度与质量无关。因此,为什么需要质量来测验重力加速度?

光线受重力作用吗(会受重力影响吗)(8)

第二种思路:如何判断在盒子中的你朝黑洞坠落还是盒子中的自由空间朝外?

假设光线不受重力影响。我们来做一个实验,用光线照亮盒子边缘。当朝黑洞坠落时,随着速度向下加快,灯光似乎会向上移动。这种现象不会在自由空间发生。因此,如果光线不受重力场的影响,则可以区分这两种情况。

但是天才爱因斯坦的等价原理,就是促成其相对论的原理所述,你无法分辨自由落体引力场和身处太空之间的区,因此,光线必须向下倾斜以避免上述情况。

相关知识

光子是一种基本粒子,是电磁辐射的量子。在量子场论里是负责传递电磁力的力载子。这种作用力的效应在微观层次或宏观层次都可以很容易地观察到,因为光子的静止质量为零,它可以移动至很远距离,这也意味着它在真空中的传播速度是光速。如同其它微观粒子,光子具有波粒二象性,能够展现出波动性与粒子性。

光线受重力作用吗(会受重力影响吗)(9)

图解:光子从激光的相干光束中射出

参考资料

1.Wikipedia百科全书

2.天文学名词

3. quora-木楠楠

如有相关内容侵权,请于三十日以内联系作者删除

转载还请取得授权,并注意保持完整性和注明出处

,

免责声明:本文仅代表文章作者的个人观点,与本站无关。其原创性、真实性以及文中陈述文字和内容未经本站证实,对本文以及其中全部或者部分内容文字的真实性、完整性和原创性本站不作任何保证或承诺,请读者仅作参考,并自行核实相关内容。文章投诉邮箱:anhduc.ph@yahoo.com

    分享
    投诉
    首页