ヒッグス粒子等の質量の話は置いておいて、(ややこしくてよくわからない)
光は重力によって曲がるという話について
1 質量は空間を歪ませ、大きな質量は空間のゆがみが大きくなる
2 光は空間に沿って進むため、空間のゆがみにも沿って進む。
3 大きな質量によって歪んだ空間にそって進む光は、あたかも曲がったかの様に見える。
4 大きな質量の作り出す空間のゆがみは、一般には強い重力として観測される。
つまり、強い重力が観測される点では、光が曲がって進んでいるわけです。光に直接重力が作用しているわけではない、という考え方の方が近いかと思われます。
「水に赤外線が注がれると赤外線の持つ力が水に吸収されて水は重くなるが光と赤外線は別種。」
この現象、知りませんが。出典はどちらでしょうか。
赤外線は光そのものです。
電磁波を受けて、水の質量が大きくなる現象は初めて聞きました。
"光には質量がない"のに"光は重力によって曲がるという話"は矛盾していないかと不思議です。
万有引力の法則ではそういう疑問が出ますが、一般相対性理論では重力によって空間が歪んでいると考えます。歪んだ空間に沿って光は進むため、曲がっているように見えるのです。
ビッグバンの発生から1兆分の1秒以内だけ光速で運動できた物質がヒッグス粒子と融合し、
この現象から質と量、なり、質量が成立したということが分かりません。
ビッグバンの発生から1兆分の1秒以内は、すべての素粒子の質量がゼロでした。すべての素粒子は光速で運動が可能でした。
ところが1兆分の1秒を過ぎる頃に真空の相転移という現象が起き、真空はヒッグス粒子で満たされました。クォークやレプトンはヒッグス粒子と反応を起こしブレーキがかかるようになったため、これが「質量」と見なされるようになったわけです。
一方で光子はヒッグス粒子と反応しないため、今日まで質量はゼロのままです。
水に赤外線が注がれると赤外線の持つ力が水に吸収されて水は重くなる
水に赤外線を投射しても温度(エネルギー)が上がるだけで、質量は変わりません。
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matryosika ●70ポイント ベストアンサー |
1.光が重力場によって曲がるということについて
相対論では重力は力というよりも「時空の曲率」として表現されるため、光は曲率を持った(曲がった)時空に沿って進み、光自身も曲がります。正確に言うならば、光はフェルマーの原理に従って経路が決定されます。この原理は「到達時間が最小になるような経路を光が進む」というものです。
2.ヒッグス粒子について
現在の宇宙はヒッグス場なるものの影響を受けて素粒子が質量を獲得しています。「場」というものは説明がしづらいですが、磁力に置き換えると、磁石は磁場の影響を受けて磁力を生じます。ここにも場が存在するのです。磁場からは磁力、電場からは静電気力、ヒッグス場からは質量が生まれたのです。場は「場の量子論」によって粒子と等価になりますが、粒子よりも、広がりを持ったイメージの場のほうが説明しやすいので場で説明します。宇宙創成時は空間のヒッグス場の大きさが0だったのが、温度低下に伴って0ではなくなり、素粒子がヒッグス場の影響を受けるようになり、質量獲得につながったと考えられています。もちろん、ヒッグス場からの影響には粒子によって差があり、これにより、重い粒子も軽い粒子も質量がゼロの粒子も存在します。しかし、ヒッグス場はすべての質量獲得を説明できるわけではありません。ニュートリノやヒッグス粒子自身の質量はヒッグス場では説明ができないのです。これらについては量子重力理論の完成を待たなければならないようです。
3.光が当たると質量が増えるか?
赤外線が当たった水は熱を持ちます。熱は、分子運動と考えることができますが、運動している物体は特殊相対論によると(この場合はごくわずかですが)質量が増えます。これを運動質量と呼びます。