光が重力中心に向け曲げられるって在り得るの？

質問

光が重力中心に向け曲げられるって在り得るの？

この質問に回答しようとされる方は以下のURLの質問・回答を全て理解できた方のみに限定させて頂きます。
重力レンズで光が分けられるってあり得るの？
http://okwave.jp/qa/q6175531.html
アインシュタインリングって存在するのでしょうか？
http://okwave.jp/qa/q6118855.html

「１９１９年５月２９日の皆既日食の日に、太陽の陰に隠れて見えないはずの金星が、太陽の引力で光が曲げられ、アインシュタインの予言通りに実際に観測され大騒ぎになった」という話はご存じだと思います。
太陽の光が金星に反射し、太陽の中心から外向きに進む光が、逆の内向きに曲げられ観測された結果です。
この時、金星は１つ観測されただけです。

銀河や恒星は光源として、金星は反射光源として”分かれた光”を放っています。
これらの分かれた光を集めない限り、同一天体を複数として観測することは不可能なので当然です。

現在、一般に、「光は重力の中心に向け曲げられる」と説明されています。
しかし、その場合、光を集めることは出来ず、同一天体を複数として観測することは不可能です。（図の上のライン）
「光が重力の中心の逆向きに曲げられる」のなら、同一天体を複数に観測可能です。（図の下のライン）

物理法則はその事象の、規模、位置、時間で変化しない不変的なものです。

光が重力中心に向け曲げられるって在り得るのでしょうか。

なお、本件の関連質問を以下のURLで行っております。
重力で空間が歪められるってあり得るの？
http://okwave.jp/qa/q6161055.html

回答No.22

Tacosan · ベストアンサー

なんというか, 「学びて思わざれば」が浮んでしまう....
(1)その中心点から直線を一本引き、その延長上に金星を点として描きます。
(2)そして、金星から太陽の外周に接する直線をもう一本引きます。(1)と(2)のなす角度の内側を進む光を「重力中心に向けに進む光」と表現します。
(3)もう一本、金星に接する(1)と(2)のなす角度より大きく、太陽の外周に接しない直線を引きます。
という文章に「観測者」は出てこないから, 普通はまず「観測者」を考えずに解釈しようとする. でそのような解釈に無理があればそのときになって「観測者」を導入するのだが (もちろんそのような文章が悪文であり排除されるべきものであるということは論を待たない), この文章において「観測者」を導入しないことによる無理は存在しない. ということは, この文章から「(1) と (3) のなす角」が「観測者」に依存するという解釈は全く不可能.
ちなみに忘却の彼方にあるのかもしれんけど, (3) のように進む光が「(1) と (3) のなす角度」だけ「内側」に曲がったとしたら, その進行方向は (1) と平行になるよ. 状況を描けば, 鋭い中学生には一瞬でわかる程度の話.
あと「もっと具体的に、部分と用い方を示して下さい。」とか書いてるけど, そんなの自分で調べろ. それでわからないなら「ここにこう書いてあるんだけど自分の使い方と区別ができない」と例示すれば, ひょっとすると答えるかもしれないし答えないかもしれない.

補足

いつも回答ありがとうございます。

＞なんというか, 「学びて思わざれば」が浮んでしまう....
学びて思い、思いて学び、そして行うべし。さらに、それを以て学ぶべし。

＞(3) のように進む光が「(1) と (3) のなす角度」だけ「内側」に曲がったとしたら, その進行方向は (1) と平行になるよ.
はい。平行になると理解しています。
だから、観測者と一直線上に前後に並ぶ２つの天体の、前者がブラックホールで無い限り、真後ろの天体を観測することは、不可能であると理解しています。

＞状況を描け…
捕捉では図を添付できませんので、一旦、本件質問の回答を締め切らせて頂き、改めて概念図を描き、質問させて頂きます。

＞「もっと具体的に、部分と用い方を示して下さい。」とか書いてるけど, そんなの自分で調べろ.
ネットで調べ確認した上、自分の用語の用い方の、どこが誤りなのか解らなかったので、お願いさせて頂きました。

とにかく、光が重力と逆に曲がらないと、アインシュタインクロスの５つの像は不可能でしょ？

光が重力中心に向け曲げられるって在り得るのでしょうか。

回答No.21

Tacosan

まず最初に「以後、Ｔ教授とさせていただいてもいいですね。」については慎しんで辞退します.

以下適当に
>＞物理学の既存の用語に対し勝手に都合のいい意味を乗せるのはやめてほしい.
>気をつけます。具体的にどの部分でしょうか。
「反作用」とか「相対速度」とか.

>＞・「この向きの角度はANo.12の補足(1)と(3)のなす角度と同じ。」: 数字で表すとどれだけ?
>金星の太陽面はあらゆる方向に反射光を放ってますし、観測位置でも変わりますので、「角度と同じ」としか…
この角度が「観測位置で変わる」ことはありえないはず. むしろ, なんで「観測位置」が影響する?
あと, 「太陽の中心から外向きに進む光(3)が、太陽の横（重力の中心近く）を通過するとき、(1)と(3)のなす角度分だけ内側に曲がる。」の「内側に曲がる」というのは, どの直線に対して「(1)と(3)のなす角度分だけ内側に曲がる」の? この「内側」というのは「太陽の方向」という意味だよね?

>光が重力中心に向け曲げられるって在り得るのでしょうか。
「１９１９年５月２９日の皆既日食の日に、太陽の陰に隠れて見えないはずの金星が、太陽の引力で光が曲げられ、アインシュタインの予言通りに実際に観測され大騒ぎになった」という話を, 「光が重力中心に向けて曲げられていない」として説明できる?

補足

いつも回答ありがとうございます。

＞>気をつけます。具体的にどの部分でしょうか。
＞「反作用」とか「相対速度」とか.
もっと具体的に、部分と用い方を示して下さい。

＞むしろ, なんで「観測位置」が影響する?
金星を、観測する国や地域で見える空に見える位置は違いますよね。
観測者の位置が違えば、それぞれ、金星の異なる入射角の光のを見るという意味です。

＞この「内側」というのは「太陽の方向」という意味だよね?
そうです。

＞「光が重力中心に向けて曲げられていない」として説明できる?
質問者様の今までの回答内容から演繹される結果は

大前提：光は重力の及ぼす作用を引力としてだけ受け、引力の中心に向けて曲げらる。
小前提：光は加速しない。
結論：光は重力の中心に曲げられ、加速しない。

光が、重力中心に向け曲げられ加速しないのなら、ひとたび太陽に近づいた金星の光は、重力の中心向けに進路を換え続け、二度と重力の中心から遠ざかることなく、最終的に重力源に降着します。
加速なしではスイングバイもないでしょう。

でも実際に金星は観測されていますから、前提の「一方か両方」が間違っていることになります。

「太陽の中心から外向きに進む光が、逆の内向きに曲げられ観測された」
これ以外に適切な説明の言葉がありますか。

とにかく、光が重力と逆に曲がらないと、アインシュタインクロスの５つの像は不可能でしょ？

光が重力中心に向け曲げられるって在り得るのでしょうか。

回答No.20

hxa

まず、重力で光が曲がるということについて。

一般相対論で重力とは時空間の歪みであるとされています。質量が集中した空間は時間が遅れます（なぜ遅れるかは解明されてません）時空間の歪みとは時間の遅れそのものです。
光は横波なので時間の遅れた方向に曲がります。まあ、結局重力で光は曲げられるわけです。

結果、太陽を地球から見ると太陽という天体を中心にした大きな凸レンズとして見ることができます。
ご存知のように？凸レンズは光を集める働きをします。これは望遠鏡の対物レンズと同じ仕組みで太陽後方の天体を拡大して見れるということです。
ただピントがぴったり合えばいいのですが相手は自然現象、そう旨くはいきません。それに真ん中の光は天体（太陽）に遮られてますから、ちょうど穴の開いた凸レンズでピントの合わない像を見ているかっこうになります。

あなたも実際に虫眼鏡の真ん中に丸く切り抜いた黒いビニールテープでも貼って電球の光を壁に映して見れば納得がいくでしょう。

アインシュタインリングは直線上に光源、天体、観測者が並んだ時に見えます。クロスの方は天体が歪な形（例えば楕円状とか）の時に見えます。直線上に無い時はリングが途切れたり単に本来の位置からずれた点像にしか見えないことになります。

物理は実験してみるのが一番。そしてなぜそうなるか光学の教科書で調べてみてください。

お礼

ご回答ありがとございました。
参考にさせていただきます。

回答No.19

Tacosan

もう 1つ余談:
光と「太陽との相対速度は０になります。」なんてこと, 絶対にありえない.

補足

いつもありがとうございます。
以後、Ｔ教授とさせていただいてもいいですね。

＞「光は、落下で加速され」ることはない.
ほんとですか!
どうやってそれを実現できるんですか？

＞・「光に対して働く、重力源が及ぼすattractionが、反作用として働く」: なんのこっちゃ.
attractionをun-attractionとし重力源が光に及ぼす、離れようとする作用のことです。

＞どうして「イメージ的に同じ」? …特殊な「リニアモーターカー」に限定されることは理解できてる?
物質の相対速度が増すほど、作用や反作用が増すという、私がもつイメージの1つだと理解しています。

＞・「この向きの角度はANo.12の補足(1)と(3)のなす角度と同じ。」: 数字で表すとどれだけ?
金星の太陽面はあらゆる方向に反射光を放ってますし、観測位置でも変わりますので、「角度と同じ」としか…

＞「独自の理論」(まあ, 一応「PC」ってのもあるしね) を展開するのは自由だが,
理論ではなく、あくまで、私の”理解”として書いたつもりです。
だから、「という理解です。」と付けました。

＞物理学の既存の用語に対し勝手に都合のいい意味を乗せるのはやめてほしい.
気をつけます。具体的にどの部分でしょうか。

＞光と「太陽との相対速度は０になります。」なんてこと, 絶対にありえない
どうやって相対速度０にならずに、太陽の横を通過できるのですか？

とにかく、光が重力と逆に曲がらないと、アインシュタインクロスの５つの像は不可能でしょ？

光が重力中心に向け曲げられるって在り得るのでしょうか。

回答No.18

Tacosan

ああ, 「1点だけ」と言って (ある意味) 面倒なところを指摘しちゃったかも.

もっと簡単な突っ込みどころはこの辺か:
・「光に対して働く、重力源が及ぼすattractionが、反作用として働く」: なんのこっちゃ. この「反作用」って, 何が何に及ぼすどのような作用に対する「何が何に及ぼすどのような作用」のこと?
・「イメージ的にはリニアモーターカーと同じです。
軌道上に並んだ各コイルの中心と、車両の磁石の相対速度が増せば増すほど、車両を軌道から遠ざけ、浮上させる力は増します。」: どうして「イメージ的に同じ」? 重力はどこにいった? そもそもここで書かれているのは特殊な「リニアモーターカー」に限定されることは理解できてる?
・「光は、落下で加速され、attractionをun-attractionとして受けて重力源からバウンド」: ない.
・「この向きの角度はANo.12の補足(1)と(3)のなす角度と同じ。」: 数字で表すとどれだけ?

なんというか, 「独自の理論」(まあ, 一応「PC」ってのもあるしね) を展開するのは自由だが, 物理学の既存の用語に対し勝手に都合のいい (そして一般には通用しない) 意味を乗せるのはやめてほしい.

回答No.17

Tacosan

面倒なので 1点だけ:
「光は、落下で加速され」ることはない.

回答No.16

Tacosan

「光の運動方向によって重力の働き方が違う」と思っているのでなければ, わざわざ「逆に曲がる」とか「金星の光が、外向きから内向きに曲がった」とかのようにあたかも「光の運動方向が意味を持つ」かのように書くことはないはず. 「逆」ってのは, もう明白に「運動方向」を意識した表現でしょ?

あと, 「相対速度で作用が変わる」というのは, きちんと書くと「何と何の」相対速度によって「何に働く」「何が及ぼす」「どのような力 (または何か) の」作用が変わる, といっているの?

補足

いつも回答ありがとうございます

＞もう明白に「運動方向」を意識した表現でしょ?
結果として運動方向が逆になったたことを意識して表現しました。

＞「相対速度で作用が変わる」というのは, …「何と何の」相対速度によって…作用が変わる, といっているの?
「光（速で運動する物質）と、と重力源の物質の相対速度によって、光に対して働く、重力源が及ぼすattractionが、反作用として働く」ということです。

イメージ的にはリニアモーターカーと同じです。
軌道上に並んだ各コイルの中心と、車両の磁石の相対速度が増せば増すほど、車両を軌道から遠ざけ、浮上させる力は増します。

ANo.12の補足に書いた線(3)の光の場合、太陽の真横に差し掛かる前（太陽の中心と線(3)に直角に交わる線上）、太陽との相対速度は０になります。
(1)そこで、光は太陽のattractionにより落下します。
(2)光は、落下で加速され、attractionをun-attractionとして受けて重力源からバウンド
(3)太陽の真横に至り、そこで再び太陽との相対速度は０になります。
(4)そして(1)(2)を経て太陽の横を通過。重力源は球体だから、結果として外向き光の運動方向は逆の内向きになる。
この向きの角度はANo.12の補足(1)と(3)のなす角度と同じ。

こういう理解です。

光が重力と逆に曲がるなら、アインシュタインクロスの５つの像は可能です。

光が重力中心に向け曲げられるって、在り得るのでしょうか？

回答No.15

Tacosan

同じ位置でも運動方向によって重力が違うなどというおかしなことが納得できるとは....
理解できん.

補足

ご回答ありがとうございます。

＞同じ位置でも運動方向によって重力が違うなどというおかしなことが納得できるとは理解できん.
「同じ位置なら運動方向によって重力が違う」とは信じていません。
太陽は球体だから、周囲の重力も均一で運動方向では変わらないと思ってます。
（相対速度で作用が変わると納得してますけど）

重力の方向に光が曲がるのなら、アインシュタインクロスの５つの像はどうして見えるんですか。
同じ重力で光が上下左右に曲がるのに、どうしてクロスの真ん中に像を結べるのですか？

回答者様は、それなりにお忙しいと方だと理解しておりますので、お暇なときにお願いします。

回答No.14

Tacosan

「(1)と(3)のなす角度分」がどうして出てくるのかさっぱりわからんのだが, さておき「光が重力に引っぱられて曲がる」ことは理解できたんですね.
よかったよかった.

補足

ご回答ありがとうございます。
＞「(1)と(3)のなす角度分」がどうして出てくるのかさっぱりわからんのだが
太陽に遮られることなく、地球に届く光と、太陽の重力の中心との角度っていうだけです。

＞さておき「光が重力に引っぱられて曲がる」ことは理解できたんですね.
はい。逆に曲がるんですよね。金星の光が、外向きから内向きに曲がったのと同じですね。

そうでないと、アインシュタインクロスの”５つの像はあり得ません”からね。

回答No.13

nananotanu

根本的に位置関係がおかしいです。
アインシュタインリングもクロスも、見えている天体と地球を結ぶ直線状に重力源があります。

重力源に隠されて見えないはずの天体が、光が曲がることで回りこんできて見えるんです。

回答No.12

Tacosan

えぇと, 話が面倒なので以下「金星」で通しちゃいますね.

``「逆向きに曲げる」作用の結果「内向き」になった。'' て....
状況が想像できん. 「逆向き」って, 何がどう「逆」なの?
ひょっとして「太陽の中心から外向きに進む光が、逆の内向きに曲げられ」ってところ? もしそうだとしたら, 「太陽の中心から」ってどういうこと? 金星に反射した光は「金星が発した」としていい. 「太陽の中心」が出てくる余地など, どこにもない.
「本来なら金星は太陽に隠されて見えない」ということは, 金星と地球を結ぶ線分上に太陽がいるってこと. その一方で「金星が見える」ってことは, 「金星から太陽の端をかすめて出ていく光 (従って本来は地球に届かない) がなぜか地球に届いた」ということだ. そのような光が「(本来の軌跡に対して太陽と) 逆向きに曲がった」と言える?

ちなみに計算上はセドナからなら「太陽の重力によって複数にわかれて見える天体」が存在するかもしれない. ただし, 少なくとも 500 AU くらい必要なので, セドナがその辺までいくのは紀元 5000年とか 6000年とか, そのくらいかもしれない.

補足

ご回答ありがとうございます。

＞ひょっとして「太陽の中心から外向きに進む光が、逆の内向きに曲げられ」ってところ?
＞もしそうだとしたら, 「太陽の中心から」ってどういうこと?

大雑把なイメージは以下の通りです。

先ず、太陽（重力源）として円を描きます。
(1)その中心点から直線を一本引き、その延長上に金星を点として描きます。
(2)そして、金星から太陽の外周に接する直線をもう一本引きます。(1)と(2)のなす角度の内側を進む光を「重力中心に向けに進む光」と表現します。
(3)もう一本、金星に接する(1)と(2)のなす角度より大きく、太陽の外周に接しない直線を引きます。
これ光を「太陽の中心から外向きに進む光」と表現しています。

太陽の中心から外向きに進む光(3)が、太陽の横（重力の中心近く）を通過するとき、(1)と(3)のなす角度分だけ内側に曲がる。というイメージです。

アインシュタインクロスの場合もこれと同様に、重力の中心に向け進む光が逆の外に曲がるとすれば、「重力の中心向きに光が曲がる」との説明では”あり得ない５つの像”によクロスが観測できます。
図の下の線が４本あればいいだけですから。