Massa van het licht

[Testudo]

waarom zou licht geen massa hebben maar wel worden gebogen door de massa van de zon tijdens de zonsverduistering in 1919. Waarom kan hij geen gelijk hebben?

Er zijn inderdaad fysici die opperen dat fotonen wellicht een heel erg kleine rustmassa hebben. Waar ze dat precies op basseren, weet ik niet. Maar je krijgt dan idd wel problemen met de relativiteitstheorie; je zult dan je principes moeten aanpassen.

Newton leerde ons dat zwaartekracht werkt tussen alles wat massa heeft. Einstein leerde ons dat zwaartekracht werkt tussen alles wat energie heeft. Daar is dus geen rustmassa voor nodig. Het is lastig om dit klassieke denkbeeld kwijt te raken, als je overstapt op de algemene relativiteitstheorie;'t zit er nogal diep in dat iets wat geen rustmassa heeft, geen zwaartekracht ondervindt. Maar da's dus niet waar.

Goed mogelijk dat deze massa bepaald is door de hoeveelheid energie die het geheele heelal bezat kort na de explosie.....

[FrankP]

Einstein leerde ons dat zwaartekracht werkt tussen alles wat energie heeft. Daar is dus geen rustmassa voor nodig.

Is er een experiment of waarneming die dit bevestigt? Wekt vrije energie wel een zwaartekrachtveld op? Ik kan me voorstellen dat dit moeilijk aan te tonen is omdat gravitatie zo'n zwakke kracht is, maar er is ook een fundamenteel tegenargument: straling is intrinsiek non-lokaal (en a-temporeel), waar zou de zwaartekracht dan moeten aangrijpen?

Kunnen de argumenten op http://www.people.cornell.edu/pages/jag8/l...lightfield.html weerlegd worden?

[Rudeoffline]

Einstein leerde ons dat zwaartekracht werkt tussen alles wat energie heeft. Daar is dus geen rustmassa voor nodig.

Is er een experiment of waarneming die dit bevestigt? Wekt vrije energie wel een zwaartekrachtveld op? Ik kan me voorstellen dat dit moeilijk aan te tonen is omdat gravitatie zo'n zwakke kracht is, maar er is ook een fundamenteel tegenargument: straling is intrinsiek non-lokaal (en a-temporeel), waar zou de zwaartekracht dan moeten aangrijpen?

Kunnen de argumenten op http://www.people.cornell.edu/pages/jag8/l...lightfield.html weerlegd worden?

Ik weet niet of er experimenten zijn die expliciet laten zien dat straling zwaartekracht uitoefent; daar is zwaartekracht denk ik idd te zwak voor.

Waar zwaartekracht zou moeten aangrijpen? Ik bekijk het iets anders: je hebt bijvoorbeeld een veld met energie, wat locaal is. Daar kun je een energie-impuls tensor voor opstellen, bijvoorbeeld voor het elektromagnetische veld; daar heb je de Maxwell-stress tensor. Vervolgens stel je dit gelijk aan de Einstein-tensor, en hieruit los je je metriek op. Wat ongetwijfeld een hels karwei is, en numeriek moet gebeuren. Maar dan kun je de trajecten van objecten in dat locale stukje ruimte-tijd berekenen. Bijvoorbeeld voor fotonen.

Je kunt met quantumveldentheorie en het concept van gravitonen meende ik aantonen dat 2 fotonen die in exact de tegenovergestelde richting reizen, gravitationele interacties met elkaar ondergaan. Als ze evenwijdig in de zelfde richting reizen, heb je die niet. Ik heb het argument hier nooit echt goed van onderzocht, dus pin me er niet op vast, maar er zal wel ergens een uitleg hierover zijn. Bovendien weet ik niet of je dit ook zonder quantumveldentheorie kunt aantonen.

[eendavid]

Kunnen de argumenten op http://www.people.cornell.edu/pages/jag8/l...lightfield.html weerlegd worden?

Wel, het lijkt me dat hij het moeilijk heeft met licht als een deeltje. Als je licht gaat meten is het een puntdeeltje. Een ruimtetijdsinterval=0 hebben wil niet zeggen dat je niet gelocaliseerd bent. Hierdoor vervalt zijn vooropgestelde bewering. Verder lijkt deze bewering:

Being non-local, light cannot provide a center for a gravitational field, and an uncentered gravitational field constitutes a violation of energy conservation (because of producing "net" energy).

onvoldoende aangetoond. Ik heb mijn twijfels bij deze uitspraak, maar luister graag naar een bewijs.

Experimenten, dat lijkt me inderdaad sterk.

[FrankP]

onvoldoende aangetoond. Ik heb mijn twijfels bij deze uitspraak, maar luister graag naar een bewijs.

Op een andere pagina wordt het argument iets meer omschreven, maar ik ben het met je eens dat het geen bewijs is.

"Non-local" energy forms (with intrinsic motion c) cannot produce gravitational fields because they cannot center them; an uncentered gravitational field violates energy conservation. Einstein's "zero Interval" statement for light is a symmetry condition of "non-locality" for free energy and the absence of both time and gravitational fields. If light did produce a gravitational field, the Universe would never have escaped a black hole at its birth; furthermore, if all forms of energy produce gravity, then there is nothing to distinguish a role for gravitation. So long as the scientific "establishment" continues to believe that free energy produces a gravitational field (for the insufficient reason that E = mcc), so long will it fail to achieve the unification of gravity with the other forces.  

Only when a photon is absorbed by matter does it become bound energy with a positive "Interval", and only then does it begin to produce a gravitational field - converting its intrinsic spatial motion into intrinsic temporal motion, creating a temporal entropy and a time dimension to service the energy conservation requirements of its new (bound and massive) inertial status. Although Einstein held that "gravity gravitates" (the "self energy" of a gravitational field itself produces more gravity and contributes to the total gravitational force), light does not similarly produce a metric stress or warpage of the spacetime metric - instead, light creates the metric, and gauges and establishes its symmetry.

[eendavid]

het schenden van energiebehoud wordt alleen (terug) geponeerd. Alleszins houdt het argument geen steek, want een foton kan zich wel degelijk gelocaliseerd gedragen (dat het ruimtetijdsinterval nul is heeft daar echt niets mee te maken). Het is trouwens niet "for the insufficient reason that E=mc²", maar "according to the basic equation of general relativity, \(G_{\mu\nu}=4\pi\frac{G}{c^4}T_{\mu\nu}\)." Het is overigens naar het oplossen van deze vergelijking dat rudeoffline verwees.

Het argument ivm met de Big Bang expansie is misschien wel interessant. Ik betwijfel sterk of het klopt. De expansie is een uitzetten van de ruimte, met als gevolg dat materie meebeweegt. Dit is refelijk moeilijk uit te leggen, maar dit zal duidelijk maken hoe ik dit juist bedoel. Die uitleg is m.i. wel enigszins speculatief, in de zin dat de gekozen vorm niet gekend is. Toch maakt hij duidelijk wat we bedoelen met expansie. De materie wordt dan mee uit elkaar getrokken en moet geen ontsnappingssnelheid hebben voor een eventueel "zwart gat". Je kan dit argument ook eenvoudiger weerleggen door op te merken dat zwarte gaten verdampen.

[Razerwint]

Ok, mijn verstand op het gebied reikt niet tot het punt dat ik zeker weet dat fotonen een relativistische massa hebben. Maar als het goed is is het aangetoond dat een foton zeker twee keer zoveel afbuigt bij een zwaartekrachtsveld dan mathematisch aan de kromming van de ruimte-tijd valt toe te schrijven. Wat dus betekent dat de zwaartekracht wel degelijk aan een foton 'trekt'. Zeggen dus dat een foton geen 'schijnmassa' heeft (zoals ik het noem, massa die veroorzaakt wordt door de snelheid van het foton) gaat volgens mij tegen de algemene relativiteitstheorie in, of iig het wiskundige gedeelte daarvan. Nu ben ik van dit alles dus niet zeker, vooral omdat ik dit wiskundige deel nog nooit onder ogen heb gehad. Maar het schijnt dus te zijn dat een foton teveel afbuigt en de enige conclusie die je daaruit kan trekken is dat een foton toch een soort van massa heeft. En ook ben ik het niet eens met ZVdp`s definitie van massa. Als massa alleen hetgene is dat weerstand biedt tegen versnelling, waar is dan het gedeelte gebleven over ruimte-tijd ombuiging? En ook het feit dat massa in feite energie is laat toch wel zien dat massa iets meer is dan alleen hetgene dat je tegen houdt als je wilt versnellen. Misschien is dat de klassieke definitie van massa, maar aangezien massa nog meer doet lijkt dat me slechts een eigenschap van massa en niet de definitie.

Ik denk trouwens niet dat Mellisa`s methode klopt, maar een foton heeft wel degelijk massa-achtige eigenschappen. (Voor zover ik het boek kan vertrouwen dat ik over de algemene relativiteitstheorie heb gelezen.) En met massa-achtige eigenschappen bedoel ik dus massa met de snelheid van het licht maar geen rustmassa.

[eendavid]

Het is een beetje gek dat in discussies 'licht heeft massa', het argument naar voor komt dat licht massa moet hebben omdat het wordt afgebogen door de zwaartekracht. Immers, de lichtafbuiging wordt berekend, onderstellend dat lichtdeeltjes massaloze testdeeltjes zijn. Bekijk het als volgt: geef een deeltje een zekere initiële snelheid, en laat het evoluëren onder invloed van gravitatie. Is de baan dan afhankelijk van de massa? Licht is hier een limiet van (met a=F/m krijg je 0/0, niet 0): dat licht massa 0 heeft, betekent niet dat het geen gravitatie ervaart. De baan is immers onafhankelijk van de massa, het enige revolutionaire aan de lichtafbuiging is het correct implementeren van banen met (initiële) snelheid c.

[Daisuke]

Toch nog een bedenking.

De formule van newton ivm gravitatie zegt dat een massa een veldsterkte heeft, namelijk een gravitatieveldsterkte.

Deze kan gevormd worden enkel en alleen als het voorwerp een massa heeft.

F: G. (m1 . m2 )/ r²

In het experiment van Eddington (zonsverduisteringsexperiment) heeft men duidelijk het licht zien afbuigen rond de zon. Dit wil dan toch zeggen dat de zon EN de fotonen een gravitatieveld hebben en dus ook een eigen massa.

De zon en het enkelinge foton trekken beiden met een zelfde kracht aan elkaar.

[mathfreak]

Toch nog een bedenking.

De formule van newton ivm gravitatie zegt dat een massa een veldsterkte heeft, namelijk een gravitatieveldsterkte.

Deze kan gevormd worden enkel en alleen als het voorwerp een massa heeft.

F: G. (m1 . m2 )/ r²

Dit is de klassieke opvatting van het begrip zwaartekracht, maar deze kan in het geval van sterke zwaartekrachtsvelden, zoals bij zwarte gaten, niet meer gehanteerd worden. Je zult dan een beroep moeten doen op de vergelijkingen uit de algemene relativiteitstheorie.

In het experiment van Eddington (zonsverduisteringsexperiment) heeft men duidelijk het licht zien afbuigen rond de zon. Dit wil dan toch zeggen dat de zon EN de fotonen een gravitatieveld hebben en dus ook een eigen massa.

De zon en het enkelinge foton trekken beiden met een zelfde kracht aan elkaar.

Zoals ik al aangaf gaat de klassieke interpretatie van de zwaartekracht bij de algemene relativiteitstheorie niet meer op. In dit geval gaat het om het volgende: als gevolg van de aanwezige massa vertoont de (vierdimensionale) ruimtetijd een bepaalde kromming. Een planeet (of een foton) in de buurt van de zon zal als gevolg van deze kromming, veroorzaakt door de massa van de zon een bepaalde baan (een zogenaamde geodeet) volgen, waarbij de afstand tussen 2 punten in de ruimtetijd minimaal is. Dit verklaart dus waarom licht onder invloed van een gravitatieveld zal afbuigen.

[Daisuke]

(y) bedankt!!

[mathfreak]

(y) bedankt!!

Graag gedaan.

[gouwepeer]

Ik heb niet alle berichten in dit topic gelezen (heeft een beetje te maken met liever lui zijn dan moe in vakantietijd) maar word een lichtstraal eenmalig gekromd of bij elke golfbeweging opnieuw? Dit laatste kan namelijk ook een reden zijn waarom licht zonder massa toch meer wordt afgebogen zonder dat de gravitatiekracht er aan "trekt".

[thermo1945]

Ik kom niet zo goed uit de voorgaande rijstebrij. Kan iemand mij beknopt en helder antwoord geven op deze vraag:

De energie van een foton is enerzijds hf en anderzijds mc²

Daaruit volgt, dat een foton de (relativistische) massa hf / c² heeft.

Op het forum wordt nogal eens beweerd, dat een foton geen massa heeft maar het voorgaande toont, dat er wel massa is

Stel ik iets fout of zie ik het correct? (Dat het geen rustmassa heeft, lijkt me correct.)

[Bart]

De energie van een foton is enerzijds hf en anderzijds mc²

Nope.

\(E^2 = m^2c^4 + p^2 c^2\)

Voor licht geldt m = 0, dus \(E = pc = hf\)