Kan licht versneld worden door gravitatie ?

[Paul_1968]

Het lijkt een simple vraag, maar is het antwoord dat ook ?
 
Denk aan
1.gravitationele lenswerking
2.constant waarde van c in special relativiteit
3.energiebehoud van massa/energie (licht)
4.gravitationele roodverschuiving
 

[die hanze]

kort antwoord: neen gravitatie versneld niet het licht maar ook ander voorwerpen worden niet versneld door de gravitatie.
gravitatie is een schijnkracht, het vervormd de ruimte en de deeltjes(ook licht) volgen gewoon de geodeten(nieuwe rechte lijnen) in deze gekromde ruimte.

[Professor Puntje]

Wat gebeurt er met een lichtstraaltje in een vrij vallende lift?
 
Volgens mij ziet een buitenstaander de lift inclusief lichtstraaltje versneld vallen. Of zie ik iets over het hoofd?

[Michel Uphoff]

In de speciale relativiteit is c constant, alle waarnemers zullen overal dezelfde vaste waarde meten.

Ook in de algemene relativiteit geldt dat de constante snelheid van c voor alle waarnemers ongeacht hun positie of snelheid gelijk is, maar alleen in een platte, niet gekromde ruimtetijd.

 

In de realiteit van de gekromde ruimtetijd (zwaartekracht, versnelling), zal je alleen lokaal altijd de vaste waarde voor c meten, ongeacht of je beweegt, versnelt.

Meet je de lichtsnelheid niet lokaal, maar verderop in de (daar anders) gekromde ruimtetijd, dan zal je andere waarden meten.

 

Als je bijvoorbeeld op forse afstand van een black hole de lichtsnelheid dicht bij de waarnemingshorizon meet, dan kom je tot een lagere snelheid dan c. Voor degene die bij die horizon vertoeft is er niets aan de hand, hij meet lokaal, dus de vaste waarde voor c.
 
De ruimtetijd is dicht bij die horizon veel sterker gekromd dan bij jou. Er zijn tussen jouw omgeving en de anders gekromde ruimtetijd bij het black hole belangrijke verschillen in afgelegde weg en tijd en daarmee in de waargenomen lichtsnelheid. Je meet met een andere klok en liniaal dan degene die daar bij het black hole gelden. Corrigeer je echter voor die verschillen, zodat je weer 'met dezelfde maat meet' dan komt er weer de vaste waarde voor c uitrollen.

 
Hier wordt het wat nader toegelicht.
 
Het belangrijkst is dat je lokaal altijd c meet voor de lichtsnelheid, ongeacht je snelheid, je versnelling, of je in vrije val bent of dat je je in een gravitatieveld bevindt.

[Paul_1968]

kort antwoord: neen gravitatie versneld niet het licht maar ook ander voorwerpen worden niet versneld door de gravitatie.
gravitatie is een schijnkracht, het vervormd de ruimte en de deeltjes(ook licht) volgen gewoon de geodeten(nieuwe rechte lijnen) in deze gekromde ruimte.

Ik denk dat je doelt op de nieuwe theorie van Erik Verlinde, waarin hij de zwaartekracht verklaart als een thermodynamisch verschijnsel.
Deze mooie verklaring verandert echter niets aan het feit of gravitatie iets wel of niet versnelt. Gravitatie vervormt ook niet de ruimte. Ruimtevervorming is de beschrijving die Einstein verzonnen heeft voor het verschijnsel gravitatie.
Het verschijnsel gravitatie versnelt dus nog steeds materie (en energie?) en kan dus o.a. beschreven worden in termen van ruimtevervorming en als thermodynamisch verschijnsel.

Wat gebeurt er met een lichtstraaltje in een vrij vallende lift?
 
Volgens mij ziet een buitenstaander de lift inclusief lichtstraaltje versneld vallen. Of zie ik iets over het hoofd?

Moet ik deze vraag interpreteren als een "Ja" op mijn vraag ?
Maar ik ben meer op zoek naar argumenten dan alleen een "ja" of "nee".

[Professor Puntje]

Moet ik deze vraag interpreteren als een "Ja" op mijn vraag ?

Maar ik ben meer op zoek naar argumenten dan alleen een "ja" of "nee".

 
 
Zie het eerder als een gedachte-experiment. De waarnemer in de vrij vallende lift verkeert in die lift in een inertiaalstelsel. Voor hem zal het licht dus rechtlijnig met snelheid c voortbewegen. Eventueel kan hij de lichtstraal ook door een horizontale rechte buis laten gaan zonder dat die lichtstraal daarvan de wand raakt. Iemand buiten de lift zal die lichtstraal dan ook door die samen met de lift vallende buis moeten zien gaan zonder de wand te raken. Ergo: voor de buitenstaander "valt" de lichtstraal samen met de lift. Het licht wordt dus volgens de buitenstaander door de zwaartekracht naar beneden afgebogen.

[Paul_1968]

In de speciale relativiteit ...

 
Hier wordt het wat nader toegelicht.

 
Dit is een mooi antwoord op mijn vraag Michel. Ik zou er graag nog iets dieper op in gaan.
 
Ik ben vooral geinteresseerd in een situatie die misschien te gebruiken is in een testbaar experiment. (misschien mbv GPS)
Ik wil dus zo veel mogelijk gebruik maken in de redenering van situaties die te testen zijn.
 
We leven in een gekromde ruimte en dus is algemene relativiteit een nodige aanvulling op de speciale relativiteit.
Ik verwacht dus niet altijd een constante (of beter :vaste) waarde van c te meten.
 
Het voorbeeld van het zwarte gat kan ik niet goed gebruiken als argument. We kunnen ze slechts indirect waarnemen en niet in de buurt komen. Ik had het voorbeeld van gravitationele lenswerking gebruikt omdat we dat direct waarnemen.

Mijn doel is dus niet een vaste waarde van c meten als ik me vlakbij een zwart gat bevind (o:
Ik ben op zoek naar een experiment dat licht in ons eigen gravitatieveld kan meten, zonder in een raket te hoeven stappen.
 
Punt 1. Gravitationele lenswerking vertelt mij bijvoorbeeld dat licht door gravitatie (vervormde ruimte) versneld kan worden (vrijwel loodrecht op de voortplantingssnelheid) Dat is een argument voor.
Punt 2. heb je mooi uitgelegd en is daarom geen argument tegen.
 
Punt 3. Als we een zaklamp loodrecht naar boven schijnen, wordt het licht dan afgeremd ? Maar hoe zit het dan met energiebehoud ?
Punt 4. Als we een zaklamp loodrecht naar boven schijnen, wordt het licht dan Rood- of Blauw verschoven ? (volgens Exp. Pound-Rebka roodverschoven)

 
 
Zie het eerder als een gedachte-experiment. De waarnemer ...

Ok, dan begrijpen we elkaar (o:  Bedankt voor je bijdrage.