ננסח את שאלתך באופן יותר מדוייק. למעשה התכוונת לשאול: מדוע פוטון שהוא חסר מסה מושפע מכוח הגרוויטציה?
תורת היחסות הכללית מסבירה לנו כיצד כוח הכבידה משפיע על אור.
העניין הוא שיש להבין שאמנם לפוטון אין מסה אך כן יש לו "תנע". מכאן אנו למדים שאור אכן יכול להשפיע על חומר. תורת היחסות הכללית מלמדת אותנו שפוטונים מושפעים משדות גרויטציונים (כבידה) לא בגלל העובדה שלפוטון יש מסה, אלא בגלל ששדות כבידה חזקים משנים את את המרחב-זמן. כידוע, מרחב-זמן הינו "המרחב" שבו אנו חיים, 3 מימדי אורך ומימד זמן אחד (מרחב 4 מימדי). למעשה, הפוטונים מגיבים לעקמומיות של המרחב-זמן ולא (באופן ישיר) לשדה הכבידה.
לצורך המחשה, נניח שאור עובר ליד כוכב. שדה הכבידה החזק של הכוכב משנה את מסלולן של קרני האור במרחב-זמן ממסלולן שהיה אמור להיות אלמלא נוכחותו של הכוכב. המסלול של האור מתעקם במקצת אל תוך משטח הכוכב. אנו צופים באפקטים שכאלו כאשר אנו צופים בכוכבים רחוקים ביקום.
הרשת מייצגת את המרחב-זמן
כאשר הכוכב מתכווץ, שדה הכבידה שלו נהיה חזק יותר ועל כן מעקם את האור יותר.
מצב עניינים שכזה גורם קושי לקרני האור (הפוטונים) להמלט מהכוכב ועל כן זה נראה לנו שהכוכב הינו 'עמום'.
אם הכוכב מתכווץ לרדיוס קריטי מסויים, שדה הכבידה נעשה כה חזק עד שמסלול קרני האור מתעקם פנימה באופן משמעותי כך שהאור חוזר לכוכב עצמו והאור למעשה אינו יכול להמלט מהכוכב.
כידוע, על פי תורת היחסות, שום דבר אינו יכול לנוע יותר ממהירות האור C. על כן, אם אור אינו יכול להמלט אזי שום דבר אינו יכול להמלט. כל דבר נמשך פנימה על ידי שדה הכבידה החזק. אזור זה במרחב הינו חור שחור.
נסכם אם כן, הפוטון אמנם חסר מסה אך עקמומיות המרחב-זמן, עקב שדות גרויטציה חזקים, משפיעים על מסלולו.
מאת: חיים ברק
המחלקה לפיזיקה של חלקיקים ואסטרופיזיקה
מכון ויצמן למדע
הערה לגולשים
אם אתם חושבים שההסברים אינם ברורים מספיק או אם יש לכם שאלות הקשורות לנושא, אתם מוזמנים לכתוב על כך בפורום. אנו נתייחס להערותיכם. הצעות לשיפור וביקורת בונה תמיד מתקבלות בברכה.
