光に質量がない場合、なぜ重力の影響を受けるのですか？

光は普遍的に一定の速度を持っているので、光は重力場では加速しません。なぜその例外ですか？

この質問に答える別の方法は、等価原理を適用することです。これは、アインシュタインが「最も幸福な考え」と呼んだものです（だから、あなたはそれが良くなければならないことを知っています）。等価原理では、ニュートンが重力場と呼ぶものの存在下で囲まれた箱にいる場合、その箱で起こるすべてのことは、箱が重力場にない場合と同じであるが、代わりに上向きに加速する必要があると述べています。したがって、ボールを放すと、重力によってボールが下向きに加速されることを想像できます。または、ボールが上向きに加速され、ボールが単に置き去りにされていることを想像できます（皮肉なことに、できるストレスでより良くチェックします）あなたが今下から受け取っている感覚を含めて、ボールに存在しないあなたの周りのすべてのオブジェクトを簡単に検出します）。

そのルールを考えると、重力が光にどのように影響するかを簡単に確認できます。レーザーを水平に照らすことを想像してください。「レフトビハインド」参照フレームでは、何が起こるかがわかります。ビームは次第に高くなるポイントから始まり、その上昇効果は加速しています。 そのため、光の速度が有限であることを考えると、ビームの形状は下向きに湾曲しているように見え、ビームはレーザーの真向かいのボックスの壁の点に衝突しません。したがって、これはボックス内から認識されるものでなければなりません-ビームはレーザーの真向かいのポイントに当たらない（そのポイントは光が放射された場所の反対側のポイントよりも高くなるため）、およびその経路下に曲がっているように見えます。エルゴ、光が「落ちる」。

確かに、これは等価原理の重要な簡略化です。物質が何であるかを知る必要はありません。物質に何も起きていないため、すべての物質が「同じ」になります。実際に力を加えているものは何でも、実際に加速しています。

ちなみに、ニュートンの重力でさえ、質量のない物体は質量のある物体と「同じ」ものになることに注意するのは興味深いですが、それを見るには限界をとる必要があります。真空中にボールをドロップし、次に質量の小さいボール、次に静止質量を下げます。すべてのオブジェクトは、ニュートン重力の下で同じになります。そのため、単純に質量ゼロの限界まで進むと、その限界の経路に沿った違いは見られません。それにもかかわらず、ニュートンの物理学は光の速度を正しく扱わないため、ニュートンの重力は重力の光の軌道に対して正しい答えを得ることができません。

質問にアプローチする方法はいくつかあります。

ブラックホールは、十分に集中した質量によって変形された空間の領域です。光の波/粒子は常に一定の速度（$c$）で直線を進みます。ブラックホールに近づいたフォトンは、空間を直線的に移動し続けますが、空間自体が湾曲しているため、フォトンのパスが湾曲します。

フォトンは重力の存在下ではうまくスピードアップしませんが、他の方法で重力の影響を受けます。具体的には、重力井戸に入射する光子は青にシフトし、重力を離れる光子は赤にシフトします。この赤/青シフトは、重力の中で時間がなくても時間がかかるために起こります。ただし、すべての参照フレームで、光の速度は一定のままです。これに関する詳細情報はwikiにあります。

^{注：質問はもともとブラックホールに特化したものでした。上記は物質のあらゆる濃度に当てはまります（そのブラックホールは極端な例です）。}

TL; DR それは空間-時間グリッドとその曲率に沿って移動するので、光は、重力の影響を受けているIS重力。これはブラックホールで非常に目立ちます。also: Einstein > Newton

「イベントの地平線」を横切る光が二度と逃げられないため、ブラックホールは黒です。質量は時空の「グリッド」を曲げます。2次元的に言えば、光は時空グリッドの床に沿って移動し、その曲率をたどります。つまり、質量の存在によって作成された円錐を下り、最短経路に沿って再び外側に移動します。これは光の旅をより長くします。ブラックホールの場合、物事はより極端です。多くの物質がシュワルツシルト半径以下のスペースに詰め込まれると、ブラックホールが形成されます。星のオブジェクトのシュワルツシルト半径は、その質量によってのみ決定されます。十分に高い密度を持つ質量はブラックホールに変わります。

r _s = 2 * G / 2 c
シュワルツシルト半径= 2* the gravitational constant / 2 * the speed of light。それにをオブジェクトの質量kgで
乗算するとM、その質量のr _sが得られます。

しかし、ブラックホールが空間を非常に大きく曲がり、光が逃げないようにする方法を理解するには、シュワルツシルト方程式のごく一部のみを調べる必要があります。

ブラックホールを理解するための画像をペイントするには、この中間セクションのみが必要です
。1）2）3）4）r _sを特定のオブジェクトのシュワルツシルト半径として 既に確立しています。rは恒星のオブジェクトの半径です。ときrはと小さくなり、rは_sのあなたが特異点取得¹と奇妙なものはOPはの質問に、最も重要なのは、出来事を開始し、時空の曲率ブラックホールでは無限大となります（！）
、これは、任意のポイントでイベントホライズンと交差するライトがブラックホールファンネルを通過するのに無限の時間がかかることを意味します。でも、そのだけで、ほんの少しそれを突っついイベント地平線、と非常にフラットな角度で集合論が私たちを教えているので、失われた：任意の無限のサブセットでも無限です。

いくつかの特別なビサリエーションがあります：
地球の重力時空コーン：

ブラックホールの重力時空ファンネル：

1）特異点：特異点は、基本的に、微積分/代数の用語で、ゼロで除算するときです（絶対に実行しないでください！）。2Dの特異点は次のようになりますf(x) = 1/x（特異点はx = 0の中央にあります）。

3D特異点は、この/ \のように見えます。x= 1の特異点（これは、リーマンのゼータ関数です）。

ここでは加速は関係ありません。任意の重力井戸には、定義可能な脱出速度があります。その速度よりも速い粒子は井戸から逃げ、遅い粒子は逃げません。ブラックホールのまさに定義は重力の穴（穴）であり、そこでは脱出速度が光粒子の速度「c」を超えるため、定義により、光は穴から脱出できず、「黒」になります。

光に質量がない場合、なぜ重力の影響を受けるのですか？

光には波の性質があり、重力場は光の速度が変化する場所だからです。そのため、光は下向きにカーブします。それはむしろ、ソナー波が海で下に曲がる傾向に似ています：

^{FASおよび米国海軍の画像、コースES310 第20章を参照}

光は普遍的に一定の速度を持っているので、光はその加速を加速しません。なぜその例外ですか？

そうではありません。アインシュタインが言ったことを見る：

1912年：「一方で私は、一定の重力ポテンシャルの時空領域に自分自身を制限する場合にのみ、光の速度の恒常性の原則を維持することができると考えています」。

1913：「私は、光の速度が重力ポテンシャルから独立していると見なされるべきではないという結果に到達しました。したがって、光の速度の恒常性の原理は、同値仮説と矛盾します」。

1914：「光の速度の恒常性の仮定を破棄する場合、先験的に、特権座標系は存在しません。」

1915年：「これらの線の筆者は、光の速度の恒常性の原理が放棄されるという意味で、相対性理論はまだ一般化を必要としているという意見である」。

1916：「2番目に、相対性理論の一般理論によれば、真空中の光の速度の恒常性の法則が、相対性理論の特別な理論における2つの基本的な仮定の1つを構成し、すでに頻繁に紹介されており、無制限の有効性を主張することはできません」。

1920：「第二に、この結果は、一般相対性理論によると、重力場のある空間では、光の速度の恒常性の法則がもはや成り立たないことを示しています。単純な幾何学的考察が示すように、光線の湾曲は、光の速度が空間的に変化する空間でのみ発生します」。

アインシュタインは、 「重力場による光線の屈折」についても話しました。だから、ニュートンは、見たOpticksのクエリ20：「おら水、ガラス、水晶、および空のスペース内の他のコンパクトで密な体から出るではないこのaetherealメディア、度によって高密度で、より高密度に成長し、その手段では、の光線を屈折します光がない点ではなく、カーブラインに徐々にそれらを曲げることで？」それは本当に屈折され、重力レンズは、適切なフレーズです。「光の速度はどこでも同じですか？」のGRセクションも参照してください。編集者のドン・コックスによるPhysicsFAQの記事です。彼はアインシュタインと屈折について話し、こう言います：「床から天井へと上昇するにつれて光は加速し、天井から床へと下降するにつれて減速します。上昇中に減速し、下降中に速くなるボールのようではありません」。面白くないですか？

多くの人は、「時空の曲率をたどる」ために光の曲線を描くと言いますが、それも正しくありません。時空の曲率は、重力ではなく潮力に関連しています。詳細と参照については、光の速度と重力の仕組みに関する「物理探偵」記事を参照してください。