Strona głównaPytania → Czy światło zmieniając kierunek ruchu...

Czy światło zmieniając kierunek ruchu przyspiesza?

Pytanie

Pyta Józef Ciupalski

Czy światło zmieniając kierunek ruchu przyspiesza? Na przykład odbijając się od lustra, poruszając w polu grawitacyjnym wielkich mas, lub w przypadku efektu tzw. soczewkowania grawitacyjnego…

Odpowiedź

Odpowiada Andrzej Okołów

Przyspieszenie jest rozumiane jako zmiana prędkości obiektu podczas jego ruchu. W chwili odbicia światła od zwierciadła następuje zmiana kierunku ruchu światła, a więc i zmiana kierunku jego prędkości i tą zmianę można uznać za przyspieszenie.

Natomiast w przypadku ruchu światła w polu grawitacyjnym w ogólnej teorii względności (OTW) sytuacja ulega komplikacji – otóż w tym przypadku pojęcie prędkości jako wektora o trzech składowych nie jest naturalnym pojęciem ze względu na wymiar czasoprzestrzeni (który jest równy 4), ani użytecznym ze względu na fakt, że w OTW równania ruchu zapisywane są za pomocą obiektów związanych z czterowymiarową geometrią czasoprzestrzeni. W OTW światłu przypisujemy tzw. czterowektor energii-pędu, którego pierwszą składową jest energia, pozostałe trzy składowe to składowe pędu. Zamiast więc pytać o zmianę prędkości światła podczas jego ruchu możemy spytać o zmianę jego czterowektora energii-pędu. Ale tu też sprawy się komplikują – otóż ze względu na zakrzywienie czasoprzestrzeni zmianę czterowektora definiuje się inaczej niż zmianę prędkości ciała w mechanice newtonowskiej. Efekt jest taki, że w sensie tej niestandardowej definicji, czterowektor energii-pędu światła pozostaje niezmienny podczas ruchu (niezależnie od natężenia pola grawitacyjnego, w jakim porusza się światło). W tym sensie ruch światła w polu grawitacyjnym OTW odbywa się bez przyspieszenia.