光と光の間に重力は働く？

質問

光線が2本あったとします。
それぞれを光(1)・光(2)とします。

双方の光は、進んでいるのですが、(1)と(2)の相互間には、重力作用が発生し引力が働くのでしょうか。

回答No.4

noel_lapin

重力が発生し２本の光線は引き合うように曲がります。

／／／／／

その光の曲りは、ごく微小であり、計算に使う重力理論は精度の高いものが必要になります。

ここで精度の高い重力理論とは、アインシュタインの一般相対性理論のことです。
アインシュタインの重力理論（一般相対性理論）は、ニュートンの重力理論（万有引力の法則）よりも精度が高いことが、実験で確認されています。

ニュートンの重力理論では、質量の間にだけ重力が働き、運動量（単純には質量X速さ）の間には重力が働かない、と考えます。これだと、質量ゼロの光には重力が働かないことになってしまいます。

それに対しアインシュタインの重力理論では、質量と運動量の双方に重力が働くと考えます。これならば、光の質量間には重力が働かなくても、運動量の間に重力が働きます。

光の質量（物理で質量というと、ふつう静止質量を指します）はゼロです。
運動量は光のエネルギーEを光速ｃで割った値Ｅ／ｃで、ゼロではありません。

光のエネルギーＥは、ある単位の大きさwの整数倍で（光は光子の集合です）、その単位のエネルギーは、光の振動数にｈという定数を掛けたものになります。Ｅ＝整数 x w＝整数 x h x 振動数　です。

／／／

説明は以上ですが、補足を述べます。

星からの光が、太陽の重力でどのくらい曲がるか、が観測されています。

このとき、「光のエネルギーを光速cの２乗で割った質量」が仮にあるとして（Ｅ＝ｍｃ^2）、その仮の質量の粒子の進路を、ニュートンの重力理論で計算すると、観測された光の太陽による曲りのちょうど半分の値になります。

正しく光の運動量を考え、アインシュタインの重力理論で計算すると、ニュートンのちょうど２倍の曲りが計算され、観測値と良く合います。

質問者さんの場合、太陽と星からの光ではなくて、２本の光の引き寄せを計算することになります。

お礼

御回答ありがとうございました。

回答No.3

tetsumyi

光に重力が働くことはありません。
重力下で光が曲がって見えるのは、重力場で空間が歪んでいるからです。
光同士が相互に干渉したり影響を及ぼすことはありません。
光同士がぶつかることもありません。
光に質量があるとは、エネルギーを持ち質量に換算できるということです。

お礼

御回答ありがとうございました。

回答No.2

kagakusuki

光線が通過している空間には、光のエネルギーが存在しています。
　そして、エネルギーと質量は等価ですから、エネルギーが存在しているという事は、即ち、質量が存在しているという事になります。
　質量が存在していますと、その周囲の時空が歪みますので、その歪んだ時空の中を通過する物体は真っ直ぐに運動する事が出来ずに、軌道はが曲げられてしまいます。
　重力は本当は力などではなく、この時空の歪みによって運動する物体の軌道が曲げられてしまう事が、見かけ上、重力の効果として表れているのです。
　光には静止質量はありませんが、先述しました様に、重力は力ではなく時空の歪みなのですから、質量の有無には関係なく、光の軌道をも曲げてしまいます。
　従いまして、(1)と(2)の相互間には、重力作用が発生して、光線の向きが双方とも、極々わずかながら曲がるものと思われます。

　尚、回答No.1様が仰っておられる「光には質量が無い」という話は、正確には「光には静止質量が無い（光の静止質量は0である）」という意味であり、光は常に高速で進み続ける存在であって、静止する事はあり得ませんから、御質問のような状況にはあまり関係のある話ではないと思います。

お礼

エネルギーと質量は等価ですね。
質量は、ヒッグス場の影響により、光速以下になった物の場合発生するようですね。
　質量が存在すると周囲時空歪みが発生し運動物体の軌道が曲げられてしまう事が、見かけ上、重力の効果として表れているんですね。

回答No.1

nekonynan

光には質量が無いので重力は発生しない。

お礼

光に質量はありませんね。
光にはエネルギーはあります。