گرانش فوتون

[d.shakeri]

درود

ایا بین ذرات فوتون در یک دسته شعاع نور گرانش ( جاذبه) وجود دارد.؟ لصولا یک فوتون بخودی خود نیروی گرانشی دارد.؟

[Paradoxy]

ازونجایی که جرم فوتون به سمت صفر میل میکند، اگر جاذبه ای باشد، آنقدر ناچیز است که میتوان آنرا صفر در نظر گرفت.

[candle]

درود

ایا بین ذرات فوتون در یک دسته شعاع نور گرانش ( جاذبه) وجود دارد.؟ اصولا یک فوتون بخودی خود نیروی گرانشی دارد.؟

گرانش نتیجه اثر جرم بر فضا-زمان است. فوتون هم دارای جرم (سکون) صفر است.

اصولا گرانش در سطح مولکولی اثری ندارد، حتی داخل یک سلول که از میلیونها مولکول و ماکرو مولکول تشکیل یافته، باز هم شرایط جاذبه صفر حاکم است.

[sunrise]

این گفتاری کاملا اشتباه است که فوتون را بدون جاذبه (!) دانست

زیرا در واقعیت و بدور از "خیالپردازی" فوتون دارای جرم هست پس یقینا دارای جاذبه ای نیز هر چند بسیار ناچیز می باشد !.....

[You-See]

فوتون با میدان هیگز هیچ تعاملی ندارد و بنابراین جرمی هم ندارد.
جرم کم نیست، دقیقا صفره، برای همین گرانش نداره.

[jhvh]

با یک سری نظرات خام کل نجوم و کهکشان این ور اون ور میشه

[Paradoxy]

فوتون با میدان هیگز هیچ تعاملی ندارد و بنابراین جرمی هم ندارد.
جرم کم نیست، دقیقا صفره، برای همین گرانش نداره.

سخن شما صحیحه،اما ازونجایی که جرم رو هم تراز با انرژی میگیرن، و ازونجایی که فوتون های نور از انرژی ساخته شدن، میشه گفت فوتون های نور جرم دارن ، جرمی ناچیز که به شدت به صفر نزدیکه، حتی میتونیم بگیم صفر مطلقه، در هر صورت جواب همینه که جاذبه ای وجود نداره، خلاصه از دید فیزیک کوانتوم جرم دقیقا صفره اگه اشتباه نکنم و از دید نسبیت عام جرم بینهایت به صفر نزدیکه.

[رامتین قاسمی نژاد]

سلام دوستان
میخوام کلا یه جمع بندی کنم و این تاپیک رو ختم به خیر کنم !!!
به طور کلی نظریه ماکسول به امواج الکترومغناطیسی و انتشار نور میپردازه ، در سمتی دیگر بخشی از نظریه کوانتوم هم ، برهمکنش نور و ماده و جذب و یا انتشار اون رو به خوبی توضیح میده . از این رو با اتحاد و پیوند این دو نظریه ، شاخه ای بسیار محکم و بدون تناقض بوجود میاد که میتونه به بهترین نحو پدیده های نوری و مربوط به نور رو توضیح بده .
خب " جرم سکون " نور که صد در صد صفره اما طبق این نظریه " جرم نسبی " مثبت داره یعنی بر اساس این تئوری میشه انرژی نور رو به تکانه و در نتیجه جرم معادل آن مرتبط کرد . ( با استفاده از فرمول معروف انیشتین میشه گفت که انرژی با جرم هم ارز هستند یعنی هر چیزی که انرژی داره ، به تناسب اون جرم داره و چون طبق این تئوری نور انرژی داره ، پس میشه اون رو توی معادله انیشتین قرار داد و جرم نسبی اون رو بدست آورد ) .
با کلی محاسبات جرم نور حدودا میشه : 6.6256*10^-34 ( 6.6256 ضربدر 10 به توان منفی 34 که خب عدد خیلی کوچیکی میشه )
و چون طبق این نظریه نور جرم داره ، پس گرانش هم داره و در نتیجه حتما میتونه میدان گرانشی ( هرچند کوچک ) داشته باشه و توی برهمکنش های گرانشی شرکت کنه و بر همه چیز اثر بذاره . پس طبق این نظریه فهمیدیم که : آره ، نور نیروی گرانشی داره .

اما چیزی که من خودم فکر میکنم اینه که : نور اصلا انرژی نداره !!! بلکه فقط انرژی رو منتقل میکنه ! نور فقط بسته های کوچک انرژی رو منتقل میکنه . اگر خودِ نور انرژی داشت اون وقت در هر مقطعی از تابش اون نور قابل برداشت و قابل مشاهده بود اما فقط وقتی به چیزی برخورد میکنه و یا با چیزی تعامل پیدا میکنه ( مثل دستگاه های اندازه گیری ) میتونیم اون رو حس و مشاهده کنیم . درواقع در هنگام تعامل نور با چیزی ، این بسته های بسیار کوچک انرژی ( فوتون ها ) به صورت انرژی گرمایی آزاد میشن . پس خود نور رو که به عنوان موج الکترومغناطیس باید بشناسیم ( امواج درواقع جرم ندارن بلکه اجرام یا انرژی رو فقط انتقال میدن ) باید فاقد جرم دونست بنابراین به خودیِ خود اثر گرانشی نداره .

اما چطور این ایده ی من میتونه توضیح بده که نور چطور تحت تاثیر نیروی گرانش قرار میگیره : خیلی ساده ! همونطور که انیشتین گفت میدان گرانشی فقط یه فرو رفتگی توی فضا-زمان هست . و نیازی نیست که حتما دو جسم که الزاما هر دو دارای جرم باشن بر هم تاثیرات گرانشی بزارن چون نور درواقع توی فضا-زمان حرکت میکنه و همیشه همگام با اونه و چون فضا-زمان در میدان گرانشی خم میشه ، حرکت نور هم که توی اون حرکت میکنه خم میشه.

[You-See]

اگر به فرض نور انرژی رو منتقل می کنه بنابراین باز اون انرژی منتقل شده باید جرم هم ارزی و گرانش داشته باشه.
یا در بند آخر این انرژی بتونه فضا زمان رو کمی خم کنه.
بهتره به جای بازی با کلام، از اساتید یکی بیاد توضیح مکفی بده. ممنون

[رامتین قاسمی نژاد]

منظورم اینه که : بله ، فوتون انرژی داره پس حتما جرم داره و در نتیجه میدان گرانشی داره . اما خود موج الکترومغناطیسی که این فوتون ها رو انتقال میده جرمی نداره . اما دلیل این که تحت میدان گرانشی قرار میگیره اینه که ، همگام با منحنی فضا-زمان حرکت میکنه .

[candle]

جرم همانطور که دوستان هم اشاره کرده اند، حاصل تعامل ذره هیگز با میدان هیگز است که خاصیتی مربوط به ماده و پاد ماده است. درست است که بنا به تئوری نسبیت خاص، انرژی با جرم هم ارز است، اما چیستی، ماهیت، برونداد و عملکرد آنها یکسان نیست.
شما برای اینکه بگوئید انرژی، فضا - زمان را ژئودزیک می کند؛ نیاز دارید تا ماهیت انرژی (انرژی تاریک و انرژی قابل مشاهده)،
بافتار فضا-زمان و همچنین ماهیت گرانش و روابط حاکم بین همه آنها را به صورت ریاضی و فیزیکی تبیین کنید. مثلا در رابطه نیوتن، دو جرم بر یکدیگر نیرو وارد می کنند، شما چطور می خواهید اثبات کنید که دو بسته انرژی، از راه دور به یکدیگر نیرو وارد می کنند؟ (البته بحث خم شدن پرتو نور در مجاورت ماده دارای جرم، بحث دیگری است)
تا جائی که یادمه؛ حتی در پیشروترین نظریه ها، مثل کوآنتوم نسبیتی، الکترودینامیک کوآنتومی، نظریه استرینگ و CPH Theory، چنین برداشتی ارائه نشده بود. بنابراین به نظر من، اینکه بخواهیم خیلی ساده قضاوت کنیم که: «چون انرژی با جرم هم ارز است در نتیجه، انرژی گرانش ایجاد می کند»، کمی شتابزده می نماید.

[Hollywood Undead]

بنابراین به نظر من، اینکه بخواهیم خیلی ساده قضاوت کنیم که: «چون انرژی با جرم هم ارز است در نتیجه، انرژی گرانش ایجاد می کند»، کمی شتابزده می نماید.

در هوپا یک سال و نیم پیش توضیحاتی در این مورد دادم.

کد: انتخاب همه

http://www.hupaa.com/forum/viewtopic.php?f=23&t=30041&p=441266#p494361

در تایید سخنان شما و پاسخ به سوال تاپیک:
چند نقل قول از مدیران ِ یکی از معروف ترین فاروم های فیزیک جهان.

----------------------------------------

مدیر Dale:

According to GR the source of gravity is the stress-energy tensor. There are 10 independent components in the stress-energy tensor. Energy is only one of those 10 components.

با توجه به نسبیت عام منبع میدان گرانشی تانسور ضربه ای
تکانه و انرژی است که انرژی تنها یکی از آن 10 جزء است.

We do not have a working theory of quantum gravity at the time so I cannot answer your question wrt photons, however I can answer it wrt classical pulses of light. Pulses of light have energy, they also have momentum, so several of the components of stress energy tensor will be non-zero. So light can be a source of gravity.

از آنجا که یک تئوری گرانش کوانتومی کارگر نداریم, پس نمی توانم
پاسخ سوال شما را بدهم. اما پرتوهای نور به معنای کلاسیکی
(با فوتون ها به عنوان ذرات بنیادین اشتباه نشود) چون انرژی و تکانه
دارند چندی از اجزای تانسور انرژی و تکانه غیر صفر خواهند بود
بنابراین یک پرتوی نور میتواند گرانش ایجاد کند.

-----------------------------------------------------------------
مدیر jtbell:

Because gravitation depends not only on energy, but also on momentum, via the stress-energy tensor that was mentioned previously in this thread. A beam of light has non-zero net momentum in the direction the beam is traveling, and that comes into play in the Einstein field equations of GR.

از آنجا که گرانش نه فقط به انرژی بلکه به تکانه از طریق تانسور ضربه ای
انرژی و تکانه وابسته است یک پرتوی نوری (با فوتون اشتباه نشود) مجموع
تکانه غیر صفر دارد که میتواند در معادلان میدانی انیشتین نقش بازی کند.

----------------------------------------------------------------------

مدیر Dale:

Again, we are talking not about photons but about classical EM radiation. The spacetimes produced by the presence of EM radiation are called pp-wave spacetimes, and there are several different solutions corresponding to different configurations of radiation:

مکان_زمان ایجاد شده توسط امواج الکترومغناطیس موج های PP نامیده میشوند.

http://en.wikipedia.org/wiki/Pp-wave_spacetime

-----------------------------------------------------------------

مدیر Dale:

تاکید به فشار و تکانه و ضربه در معادلات میدان های انیشتین.

You are correct, you cannot plug the energy into Newton's law to get the behavior of massless radiation. We don't have a quantum theory of gravity yet, so nobody can really answer your question. However, the Aichelburg-Sexl Ultraboost would be the spacetime produced by a very brief pulse of light.

Einstein's field equations do apply for energy in any form, but Einstein's field equations also include terms for momentum, pressure, stress, and energy flux. When you are dealing with massless radiation the momentum terms are not negligible. The general class of spacetimes dealing with massless radiation is called pp-wave spacetime with the specific one for a brief pulse being the ultraboost that I linked to earlier.

کد: انتخاب همه

https://www.physicsforums.com/threads/the-gravity-of-photons.381246/

کد: انتخاب همه

https://www.physicsforums.com/threads/do-photons-create-gravity.442266/

کد: انتخاب همه

https://en.wikipedia.org/wiki/Aichelburg%E2%80%93Sexl_ultraboost

-----------------------------------------------------

In particular, the curvature of spacetime is directly related to the energy and momentum of whatever matter and radiation are present.

کد: انتخاب همه

https://en.wikipedia.org/wiki/General_relativity

-----------------------------------------------------

[d.shakeri]

درود دوستان گرامی
یک سوال دیگه هم در خصوص فوتون ها برام پیش اومد گفتم تو همین تاپیک بزارم.

چرا یک دسته نور که از چراغ خارج میشه بتدریج که دور میشه از منبع پخش میشه منظورم اینه که وقتی از یک چراغ قوه دستی به قطر مثلا
2 سانت نور ساطع میشه اگر روی یک زمینه به فاصله نزدیک ( حدود یک متری ) بتابه قطر شعاع نوری نزدیک همون 2 سانته ولی هرچی دور تر میشه قطر این شعاع نور بیشتر میشه. حتی با چراغ های لیزری خیلی قوی هم امتحان کنیم در فاصله های دور تر باز قطر دایره نوری خارج شده بزرگتر میشود.؟ لطفا اگر دلیل علمی وجود داره ممنون میشوم تو این تاپیک پاسخ داده شود.

[arash47]

یکی از دلایل علمی بخاطر این هست که کاسه رفلکتور چراغ قوه نمیتونه پرتو های نور را کاملا موازی رفلکت کند در مورد لیزر هم نقص ایینه ها از نظر موازی نبودن کامل و همینطور از نظر ساختار ایینه ها

[You-See]

البته بهترین نور لیزر هم توسط خود فضا زمان بعد از مدتی واگرا می شه (منبع = استادم)
احتمالا به دلیل زوج ذراتی که هاوکینگ ازش صحبت می کرد.