Hat Licht eine Masse?
Ich meine es wird ja von schwarzen Löchern angezogen. Also müsste es eine Masse haben.
Aber Dinge mit Lichtgeschwindigkeit wiegen ja unendlich viel und dass ist ja bei Licht nicht so.
14 Antworten
Nein Licht (bzw. Photonen) haben keine Masse, aber sie folgen der Raumkrümmung, die durch die Gravitation verursacht wird, dafür braucht es keine Masse. Da ein schwarzes Loch den Raum so stark krümmt, das quasi ein Loch in den Raum bzw. Raumzeit geschlagen wird, dann fällt quasi auch das Licht dort hinein und kommt nicht mehr raus.
Bitte nicht relativistische und nicht-relativistische Betrachtungen durcheinander bringen!
Die Gravitation aufgrund von Masse ist eine Formulierung der klassischen Physik. In der klassischen Physik gibt es keine Photonen, nur EM-Wellen. Mit der klassischen Physik kann die extreme Massenanziehung, aber nicht ein Schwarzschild-Radius erklärt werden. Wenn die klassische Physik die abschließende Welterklärung wäre, gäbe es keine schwarzen Löcher.
In der relativistischen Physik würde das Photon ein Masseäquivalent zur Energie des Photons haben, die wir aber bereits nicht klassisch definieren mit E = hν. Ein Photon hat keine Ruhemasse, da es nie langsamer als c sein kann und damit hat es halt keine (klassische) Ruhemasse. Eine relativistische Masse hat es damit aber auch nicht, da diese aus einem Produkt mit der Ruhemasse hervorgeht. Also im Besonderen auch nicht unendlich groß wird.
Gravitation wird in der relativistischen Physik durch die Verzerrung der Raumzeit durch die Präsenz von Masse erklärt. Diese Verzerrung sorgt dafür, dass die gerade Trajektorie (ein Bewegungspfad) eines Steines in der Nähe einer Masse zur Masse hin gebogen wird. (So wie sich im Dreidimensionalen eine Linie auf einem Ballon auch krümmt, wenn der Ballon aufgeblasen wird. Nur in 4D.) Das Ergebnis? Der Stein bewegt sich auf die Masse zu.
Ebenso wird die gerade Linie eines Photons zu einem Masseobjekt hin gebogen. Zu beobachten bspw. an Objekten auf dem Himmelshintergrund, die sich scheinbar zur Sonne hin bewegen, bevor sie durch den Erdumlauf dahinter verschwinden. Bei einem Schwarzen Loch ist die Deformation nun so stark, dass es keine Linie mehr gibt, die wieder aus dem Schwarzschild-Radius heraus führen würde (in 4D!).
Hat Licht eine Masse?
nein(*)
Ich meine es wird ja von schwarzen Löchern angezogen.
natürlich nicht nur von schwarzen löchern, sondern allem anderen auch.
Also müsste es eine Masse haben.
nein. alles unterliegt der gravitation. ganz unabhängig von der masse.
in der schule lernt man halt (aus guten gründen) nur das Newtonsche gravitationsgesetz(**) F=G*M*m/r², aber das ist für die beschreibung von licht (oder auch schwarzen löchern) komplett ungeeignet und falsch. hier sind wir weit außerhalb des gültigkeitsbereichs der Newtonschen mechanik und man kommt um eine beschreibung im rahmen der allgemeinen relativitätstheorie nicht herum. und in dieser funktioniert gravitation eben komplett anders und hat nichts direkt mit der masse von objekten zu tun (nämlich als geometrischer effekt einer gekrümmten raumzeit selbst, dem alles unterliegt was sich darin bewegt).
(*) es gibt leider viele leute die meinen dass masse in der modernen physik definiert wäre als energie geteilt durch eine konstante und die diese frage dann mit ja beantworten. aber das ist blödsinn. niemand in der physik macht das. seit hundert jahren schon nicht mehr. keiner weiß warum sowas zB immer noch in der schule auf dem lehrplan steht. wenn die leute dann an die uni kommen um physik zu studieren muss man ihnen den unsinn erst wieder austreiben damit sie es dann richtig lernen können.
(**) sogar in der Newtonschen physik ist die gravitationsBESCHLEUNIGUNG (und nur die ist eigentlich relevant wenn du die ablenkung berechnen willst) a=G*M/r² von der masse m unabhängig. du kannst also sogar in der Newtonschen theorie die ablenkung von masselosen objekten wie licht im gravitationsfeld eines körpers berechnen. aber das ergebnis ist halt falsch (aber nicht null). um das korrekte ergebnis zu erhalten braucht man wie schon erwähnt die allgemeine relativitätstheorie.
Hallo Beenedius,
Photonen haben Energie, aber keine Ruheenergie (was physikalisch dasselbe ist wie Masse). Genau deshalb bewegen sie sich auch mit genau c.
Man könnte sagen, sie bestehen ausschließlich aus ihrer eigenen kinetischen Energie bzw. sie sind nicht etwas, das sich bewegen kann, sondern sie sind gleichsam ihre eigene Bewegung.
Würdest Du entlang eines Lichtstrals beschleunigen, um irgendwann mit ihm mitzuhalten, würde das Licht relativ zu Dir nicht etwa langsamer, sondern langwelliger und schwächer; asymptotisch würde es für Dich verschwinden.
EINSTEINs berühmte Formel 'E=mc²' sagt freilich aus, dass jede Energie "was wiegt", und so kann man Licht so etwas wie eine "Effektivmasse" zuschreiben, auch Impulsmasse genannt.
Hat Licht eine Masse?
Nein. Licht hat keine Masse, sonst könnte es sich nicht mit Lichtgeschwindigkeit bewegen und im Rahmen der allgemeinen Relativitätstheorie brauch es auch keine Masse um einem Schwarzen Loch nicht entfliegen zu können. Die Raumkrümmung ist so groß, dass kein Weg "weg vom Schwarzen Loch" führt.