Гравитируют ли фотоны?

[Alex_Ra]

Уважаемый Munin, я понял Вашу точку зрения. То есть можно сделать вывод, что нет грвитационного взаимодействия между фотонами. (В рассматриваемом приближении).
Уважаемый myhand! Во-первых фотоны существуют, а вот насчет волн - некоторое сомнение. Так как наблюдать волну мы не можем, а можем наблюдать только взаимодействие фотонов с веществом. (Пример - красная граница фотоэффекта).
А во - вторых меня интересует - этот эффект - взаимодействия фотонов можно наблюдать экспериментально? Или это чистая теория о том , что было много лет назад, но точно нам не известно.

[Шимпанзе]

(Скрыто мной, whiterussian)

А я со своей стороны поблагодарю whiterussian за проявление терпимости и трепетности к работе. Иной модератор давно бы меня казнил. И "научной истины" так бы никто не узнал. Разве лишь посмертно….

[Someone]

myhand в сообщении #378845 писал(а):

Someone в сообщении #378837 писал(а):

Вообще-то, в ОТО фотонов нет. А гравитационное взаимодействие отрезков световых лучей рассматривается в книге Р.Толмена "Относительность, термодинамика и космология, §§ 111 - 115.

Ну, теоретически рассмотреть и не такое можно. Тут речь немного о другом - какие экспериментальные или наблюдательные данные говорят в пользу этого? Вот есть мнение, что космология. Аргументация - см. выше. Что скажете?

Да, в начале этого обсуждения я понял, что речь идёт не о теоретических, а об экспериментальных вопросах, но потом как-то об этом забыл. Но в любом случае моё сообщение было ответом на реплику Шимпанзе:

Шимпанзе в сообщении #378804 писал(а):

Все же склоняюсь к своей гипотезе. Элементарно просто даже для школьников. Чтоб два фотона притягивались они должны испускать гравитоны . И как фотон может что –то испустить, причем за конечное время(?!), если он замер на века? Времени для него не существует. Другое дело, если окажется, что скорость света не максимальная скорость...и скорость гравитации выше, тогда притяжение фотонов возможно.

Его рассуждения не работают, поскольку в ОТО гравитационное взаимодействие световых сигналов есть.

Что касается космологических подтверждений, то я здесь не очень хорошо знаком с вопросом. При высоких температурах в горячей модели Вселенной тензор энергии-импульса вещества имеет такую же структуру, как и тензор энергии-импульса изотропного излучения с $p=\frac{\varepsilon}3$, поэтому отличить одно от другого вряд ли можно. Нужно искать какие-то тонкие эффекты в процессах нуклеосинтеза и, возможно, развития неоднородностей. И то, и другое, если не ошибаюсь, чувствительно к соотношению между плотностями вещества и излучения.

Шимпанзе в сообщении #378804 писал(а):

kolas в сообщении #378923 писал(а):

Вот если запустить пучок фотонов далеко далеко, и вернуть их назад, если они програвитируют между собой,

Р. ТОЛМЕН в своей книге "ОТНОСИТЕЛЬНОСТЬ , ТЕРМОДИНАМИКА и КОСМОЛОГИЯ " доказывает , что для приведенного Вами случая никакого гравитационного взаимодействия между лучами не возникает.

Это неправда. Либо Вы умышленно искажаете то, что написано у Толмена, либо Вы смотрите в книгу, а видите, извините, известный фрукт: kolas пишет о взаимодействии встречных пучков, а такие пучки гравитационно влияют друг на друга. Влияние это состоит в том, что изменяется скорость их распространения: формула (113.3) в обсуждаемой книге Толмена.

Нужно также учитывать, что Толмен рассматривает задачу в линейном приближении и пренебрегая целым рядом факторов, которые обсуждаются в § 113, и которые разрушат всю картину гораздо раньше, чем удастся заметить влияние лучей друг на друга.

kolas в сообщении #378923 писал(а):

В общем дело ясное, что дело темное. Вот если запустить пучок фотонов далеко далеко, и вернуть их назад, если они програвитируют между собой, то их энергия увеличиться, следовательно произойдет смещение спектра в фиолетовую область.

На основании чего Вы решили, что их энергия увеличится? А вдруг уменьшится? Это нужно проверять расчётами, а не ограничиваться декларациями, непонятно на чём основанными.

Алия87 в сообщении #379149 писал(а):

Я так поняла, что в первом и во втором случае гравитационное взаимодействие между лучами будет?

Да.

Alex_Ra в сообщении #379151 писал(а):

То есть можно сделать вывод, что нет грвитационного взаимодействия между фотонами. (В рассматриваемом приближении).

Нельзя сделать такой вывод. Взаимодействие отсутствует только в одном особом случае, когда лучи параллельны и направлены в одну сторону. В других случаях взаимодействие есть (уточню, что речь идёт об ОТО). Также нужно учитывать те предположения, которые делает Толмен при выводе формул. Вполне может оказаться, что при более точном рассмотрении (с учётом членов более высокого порядка малости) взаимодействие появится.
Кроме того, гравитационное влияние луча на покоящиеся частицы есть в любом случае.

[whiterussian]

(Шимпанзе)

Шимпанзе
Вы мне льстите. Я лишь, как и все модераторы в этой теме, выполняю свои функции. Но все равно, спасибо, очень приятно.

Тем не менее, прошу вас быть терпимым к мнению собеседника, когда бы это ни было. Резкость в тоне не помогает, а мешает выяснению истины. Вы в этом сами неоднократно убеждались. Я думаю что эта тема показала - насколько продуктивно (для всех участников дискуссии!) можно общаться, если просто быть терпимым и вежливым к собеседнику.

Еще раз, спасибо за оценку моей работы.

[Munin]

whiterussian в сообщении #379133 писал(а):

совершенно напрасно. Так как именно в деталях вы и не правы. (Скорее всего, просто не разобрались... Ну да это со всеми бывает.)

Я считаю иначе, что Шимпанзе, как раз, в деталях иногда бывает прав, а вот в целом - неправ. Например, он пишет, что на его взгляд, "далеко неочевидны" элементарные и общеизвестные факты, следующие из ОТО, и неизменные даже в случае принятия другой теории гравитации. Пускай - но это его личные проблемы, что не даёт ему права излагать его личные взгляды в виде консультации людям, задающим вопросы по физике.

myhand в сообщении #379138 писал(а):

Во-вторых. Нету никаких фотонов в классических уравнениях Эйнштейна. Фотон - понятие из квантовой теории поля, оно неклассическое.

Это, конечно, очень неаккуратный жаргон с точки зрения квантовой теории поля, но в классической ОТО часто произносят "фотон", подразумевая безмассовую точечную частицу, или иногда (когда важна электромагнитная природа объекта) электромагнитный волновой пакет пренебрежимо малых размеров.

Алия87 в сообщении #379149 писал(а):

Я так поняла, что в первом и во втором случае гравитационное взаимодействие между лучами будет?

А вот потренируйтесь, откройте Толмена, и сформулируйте свой ответ. Вам это будет полезней, чем про отрицательные массы фантазировать :-)

(правильный ответ)

Правильный ответ: в обоих случаях да.

Alex_Ra в сообщении #379151 писал(а):

Уважаемый Munin, я понял Вашу точку зрения. То есть можно сделать вывод, что нет грвитационного взаимодействия между фотонами. (В рассматриваемом приближении).

Нет, очень жаль, что вы меня так "поняли" (это ещё дурнее, чем то, что пишет Шимпанзе). Нет гравитационного взаимодействия только между летящими точно в одну сторону фотонами.

Alex_Ra в сообщении #379151 писал(а):

Уважаемый myhand! Во-первых фотоны существуют, а вот насчет волн - некоторое сомнение. Так как наблюдать волну мы не можем, а можем наблюдать только взаимодействие фотонов с веществом. (Пример - красная граница фотоэффекта).

На эту тему открывайте отдельный топик, можете там изложить свои сомнения. В процессе обучения такие сомнения - нормальное явление, но в полной теории (давно сформулированной и изложенной в учебниках) таких сомнений нет, и мы поможем их вам развеять.

Alex_Ra в сообщении #379151 писал(а):

А во - вторых меня интересует - этот эффект - взаимодействия фотонов можно наблюдать экспериментально? Или это чистая теория о том , что было много лет назад, но точно нам не известно.

Мне интересно, вы тему с начала читали, или нет?

[whiterussian]

(Munin)

Munin в сообщении #379165 писал(а):

Я считаю иначе, что Шимпанзе, как раз, в деталях иногда бывает прав, а вот в целом - неправ.

Детали бывают большими и маленькими

[Munin]

(whiterussian)

Ну, если деталь имеет размеры "плевал я вообще на всю вашу физику", она, мне кажется, достаточно большая, чтобы подивиться, а чего это такой человек тогда вообще отвечает другим людям на физические вопросы.

[myhand]

Alex_Ra в сообщении #379151 писал(а):

а вот насчет волн - некоторое сомнение

Не сомневайтесь. А коли сомневаетесь - добро пожаловать в увлекательный мир классической электродинамики (думаю, Вам можно посоветовать ФЛФ, фейнмановские лекции по физике). Надеюсь, что существование радиоволн хоть у вас не вызывает сомнений? :)

Alex_Ra в сообщении #379151 писал(а):

А во - вторых меня интересует - этот эффект - взаимодействия фотонов можно наблюдать экспериментально?

В классической физике - эффект очень мал, он существенно нелинейный (естественно, речь идет не о взаимодействии фотонов, а о взаимодействии отдельных пучков света). Кроме того, есть куда более сильные эффекты (поляризация вакуума) в электродинамике, которые приводят к аналогичному "взаимодействию" пучков: нужно суметь выделить куда более слабый "гравитационный" вклад.

А уж гравитационное взаимодействие отдельных элементарных частиц - пока и мечтать не стоит. Толком и теории-то нет.

Someone в сообщении #379161 писал(а):

При высоких температурах в горячей модели Вселенной тензор энергии-импульса вещества имеет такую же структуру, как и тензор энергии-импульса изотропного излучения

Собственно, я сам считаю, что это хороший аргумент.

Someone в сообщении #379161 писал(а):

поэтому отличить одно от другого вряд ли можно

А отличать и не нужно. Берем уравнения космологической модели. На каждой стадии, между фазовыми переходами, рассматриваем ее как набор невзаимодействующих идеальных жидкостей. Т.е.

$$H^2(t) = \frac{8\pi \rho(t) + \Lambda}{3}-\frac{k}{a^2(t)}$$

$$\dot \rho_i(t) = -3 H(t) \left(\rho_i(t) + p_i(t)\right)$$

где

$$\rho(t) = \sum_i \rho_i(t),\quad p_i(t) = w_i \rho_i(t)$$

Мы можем явно указать какие частицы "входят" у нас в ТЭИ соответствующей ид. жидкости. Например, для релятивистской $w_R = 1/3$ составляющей у Вас будет стадия, когда она состоит практически из одних фотонов. Согласно сделанному предположению - вы обязаны практически "занулить" эту часть ТЭИ в уравнениях космологической модели на соответствующей стадии. Совершенно верно, вероятнее всего это скажется на нуклеосинтезе.

[Шимпанзе]

Someone в сообщении #379161 писал(а):

kolas пишет о взаимодействии встречных пучков

Ага, он так и пишет "встречные пучки" . В одном месте он пишет о возвращении
пучка, в другом месте о параллельном движении пучков. И Вы меня еще будете провоцировать....

[Someone]

Шимпанзе в сообщении #379179 писал(а):

Someone в сообщении #379161 писал(а):

kolas пишет о взаимодействии встречных пучков

Ага, он так и пишет "встречные пучки" . В одном месте он пишет о возвращении
пучка, в другом месте о параллельном.

Но Вы ведь отвечали на тот вопрос, в котором речь шла о возвращении пучка назад.
А что, "возвращающийся назад" пучок не является встречным? Или встречные лучи не могут быть параллельными? Это новое слово в математике.

[Шимпанзе]

(Оффтоп)

Munin в сообщении #379165 писал(а):

Пускай - но это его личные проблемы, что не даёт ему права излагать его личные взгляды в виде консультации людям, задающим вопросы по физике.

Где и когда "в виде консультации людям" высказывал свои взгляды? Вам померещилось, и я/мы даже знаем почему.

-- Пн ноя 22, 2010 21:41:51 --

Someone в сообщении #379185 писал(а):

Но Вы ведь отвечали на тот вопрос, в котором речь шла о возвращении пучка назад.

Пучок ушел и он же возвратился, какая еще встреча пучков? Мяч отскочил от стены и его поймали....

-- Пн ноя 22, 2010 21:45:08 --

Someone в сообщении #379161 писал(а):

Его рассуждения не работают, поскольку в ОТО гравитационное взаимодействие световых сигналов есть.

Работают и еще как! Я тут немного порылся в литературе. Но в другой раз.

[Munin]

myhand в сообщении #379177 писал(а):

А уж гравитационное взаимодействие отдельных элементарных частиц - пока и мечтать не стоит. Толком и теории-то нет.

Простите, но древесное приближение очевидно, а до первой петли добраться - мечтать не стоит в квадрат раз по сравнению с "мечтать не стоит" древесного уровня.

myhand в сообщении #379177 писал(а):

Кроме того, есть куда более сильные эффекты (поляризация вакуума) в электродинамике, которые приводят к аналогичному "взаимодействию" пучков: нужно суметь выделить куда более слабый "гравитационный" вклад.

Где бы почитать про то, как поляризация вакуума может приводить к аналогичному взаимодействию?

[myhand]

Munin в сообщении #379237 писал(а):

Где бы почитать про то, как поляризация вакуума может приводить к аналогичному взаимодействию?

Аналогичному - в смысле "отличному от нуля", наличию взаимодействия. А почитать есть в ЛЛ т.IV (параграф рассеяние фотона на фотоне).

ЗЫ. Кстати, диаграммка с обменом одним гравитоном разве не сгодится для пары фотонов? "Аналогичные" эффекты КЭД для фотонов, действительно, соответствуют петелькам. Просто благодаря малости гравитационного взаимодействия петельки КЭД будут доминировать на самыми простыми диаграмками древесного приближения в гравитации.

[whiterussian]

myhand в сообщении #379260 писал(а):

ЗЫ. Кстати, диаграммка с обменом одним гравитоном разве не сгодится для пары фотонов?

А какой член в лагранжане будет отвечать за это взаимодействие?

[Утундрий]

whiterussian
Изобразите лагранжиан, и поговорим.