Strona głównaPytania → Czy pole grawitacyjne wpływa na...

Czy pole grawitacyjne wpływa na tor światła?

Pytanie

Pyta Wiktoria

Czy grawitacja może oddziaływać na masę relatywistyczną, czy jedynie na obiekty posiadające niezerową masę spoczynkową? Dokładniej rzecz ujmując, czy pole grawitacyjne wpływa na tor światła, skoro poruszający się foton ma masę relatywistyczną? Jeżeli tak, jak to się ma do zasady Fermata?

Odpowiedź

Odpowiada Andrzej Okołów

Według ogólnej teorii względności grawitacja wpływa zarówno na obiekty o zerowej jak i o niezerowej masie spoczynkowej. Oznacza to w szczególności, że grawitacja wpływa na ruch fotonu. W szczególności fakt ten jest podstawą zjawiska zwanego soczewkowaniem grawitacyjnym, czyli zakrzywiania promieni światła pochodzącego od odległych obiektów (np. kwazarów) w polu grawitacyjnym innych masywnych obiektów w kosmosie (np. galaktyk lub ich gromad). Analiza soczewkowania grawitacyjnego pozwala m.in. na wyznaczenie tzw. stałej Hubble’a oraz gęstości Wszechświata. Zjawisko to zostało opisane już przez samego Alberta Einsteina (publikacja w czasopiśmie Science z 1936 r.), choć po raz pierwszy zaobserwowano je dopiero w roku 1979.

Z równań opisujących wpływ grawitacji na ruch danego ciała wynika, że dwie cząstki (dwa ciała) będą poruszały się dokładnie w taki sam sposób, jeśli tylko zostaną wprawione w ruch w tej samej chwili, z tego samego punktu i z tą samą prędkością – masa spoczynkowa ani tzw. masa relatywistyczna (która tak naprawdę jest energią cząstki względem ustalonego obserwatora swobodnie spadającego w polu grawitacyjnym) nie mają tu znaczenia.

Jeżeli zaś chodzi o zasadę Fermata to nie dotyczy ona wpływu grawitacji na światło, lecz określa tor ruchu promienia świetlnego w ośrodkach materialnych.