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.

8 תגובות

  • שמרי'הו הראל

    עניין המסה של הפוטון

    ב"ה
    ההסבר על השפעת מרחב הזמן מקום על מסלול הפוטונים לגמרי לא ברור ולא מקבלים כאן את התמונה מה באמת קורה לאלומת הפוטונים

  • אברהם בלוך

    כח המשיכה

    שלום לכם,
    שאלתי היא האם יש כח משיכה בין שתי מסות או כח המשיכה הוא אשליה ולמעשה יש רק התעקמות של המרחב

    תודה

  • שרי

    שדה חשמלי על פניו של מוליך טעון

    מדוע המטענים על פניו של מוליך טעון חיובית לא נדחפים החוצה ממנו,שהרי השדה החשמלי על פניו פונה כלפי חוץ?

  • אלון

    אולי איינשטיין טעה - אולי פוטון לא נע

    שאלה נוספת וקשה במיוחד
    חשיבה שונה על אותו רעיון
    1.
    אולי פוטון לא נע (0) בכלל אלה נימצא בכל בקום
    כלומר בריק (כל מקום חסר מסה ביקום)
    והאור (אנרגיה) נע דרכו כמו במים
    הוא מעביר אנרגיה של אור (וכל אנרגיה אחרת) דרכו ( גם חשמל , קול, )

    כלומר: מישהו ראה בכלל פוטון בודד נע
    2.
    האם פוטון שיש לו אנרגיה גם הוא גם חסר מסה?

    ואלי כוח הגרוויטציה משנה את כיוון האנגיה של הפוטון (משנה את הזרימה של האנרגיה)

    שנה טובה

  • אלון

    "תנע".

    "תורת היחסות הכללית מלמדת אותנו שפוטונים מושפעים משדות גרויטציונים"
    יש ניסוי שנעשה במעבדה שמוכיח את זה?
    (לא הניסוי המפורסם של איינשטיין)

    וגם עם לפוטון יש "תנע". זה אומר שהיה לו מסה?
    כי אני לא מבין איך גוף חסר מסה יש לו "תנע"
    http://he.wikipedia.org/wiki/%D7%AA%D7%A0%D7%A2

    ובתמונה רואים את המרחב-זמן כחד מימדי
    וזה לא ניראה הגיוני...

    זה מעניין אבל מאוד קשה להבנה

  • מתניה

    תצפיות שתומכות -

    ניסויים יזומים בנושא לא נעשים במעבדה כי זנה עניין של מסה עצומה. יש תופעה של גלקסיות כפולות שהם בעצם אותה גלקסיה בתמונת מראה .
    זה קורה כי קרני האור עוברות משני צדדים של גוף כבד ומתעקמות חזרה לכיוננו וכך אנו רואים אותם מכיוונים שונים

  • דוד

    שאלה נוספת.

    תודה רבה על ההסבר . אך לא הבנתי את המשפט
    "שדות כבידה חזקים משנים את את המרחב-זמן"
    האם הכבידה מקווצת את המרחב ? ואיך ?

  • מנהל

    אפשר להבין את הכבידה כעקמומיות במרחב-זמן ולא ככוח שפועל בין גופי

    שלום דוד,

    כבידה הינה 'כוח גיאומטרי' בניגוד לשלושת הכוחות האחרים בטבע.
    מסה, מכתיבה למרחב-זמן איך להתעקם ובו בעת עקמומיות המרחב-זמן אומרת לחומר (מסה) איך לנוע.

    מכיוון ששאלתך חשובה, אתה מוזמן לשאול שאלה זו באתר 'שאל את המומחה' ואענה לך בפירוט
    בכדי שגם יתר הקוראים ייחשפו לשאלתך החשובה.

    תודה