光线在引力场中的弯曲 冷眼热风一百一十六

在"万有引力超距作用初探"(冷眼热风一百一十五)一文中利用万有引力超距作用来解释光线经过一恒星附近时路径会弯曲的问题完全並且可以找到数学计算方法来证明此点的.现在就来尝试之.

这里计算光线在引力场中的弯曲的思路是这样的:当光线擦过恒星边沿与大圆相切时利用万有引力的瞬时性吸引光子使光子有一个向心加速度,然后由求得的向心加速度就可根据椭圆或圆的曲率半径公式计算岀光子的曲率半径了.

"光子质量"( 附录(1))一文中说:"在任何情况下，光子的质量都不会超过10的负54次方千克(1.0e-54kg)".我们就用这个值来进行计算.

光子的质量为m=1.0e-54kg,

太阳的质量为M=1.9891×10³⁰ kg ,

太阳的半径为R=6.955×10⁵ km,

万有引力常数g=9.8(我求学时解物理题常使用的常数值,有时取整数值10.厘米克秒制单位).

网上搜索的万有引力常数为G=6.67*10^-11N·m²/kg²(我不知道这个数值为什么跟教科书上的不一样?).

根据万有引力公式就可以计算岀光子在擦过太阳边沿的向心加速度了:

F=GMm/R²

这个太阳对光子的吸引力使光子向着太阳中心有了一个向心加速度an,

那么an=F/m=GMm/R²/m=GM/R²

在此式中向心加速度竟与光子质量无关!

现在可由法向加速度即向心加速度求圆的曲率半径了

an=V²/r

其中V为质点运动的切向速度，在这里应该是光速c.

光速c=299792.458km/s

曲率半径r=c²/an=c²R²/GM

万有引力常数用g=9.8计算为

r≈2.23×10³km

万有引力常数若用网上搜索的值G=6.67*10^-11N·m²/kg²计算得到的结果相差很大,我不知为什么?!

这个半径比太阳半径R小很多很多.

注:计算中由于单位拿不准,方次可能不对.

几点结论:

①.这个结果不是很准确,其一光子只不过是擦过太阳附近它不会做圆周运动;其二这个结果还不是实际能观测到的光线偏角.

②.不管怎么说,这一结果已反映了光线经过太阳附近时不是直线前进的了.

③.由此可见由牛顿的万有引力定律本身也能得岀光线经过強引力场附近时是会弯曲的,何需等到广义相对论的预言呢?之所以如此跟牛顿爵士本人怀疑万有引力的超距作用特性及爱因斯坦的否认不无关系.如果他们早就认识到万有引力的超距作用不可避免性的话可能早有宇宙学家通过日蚀观察到光线弯曲.

④.这个结果不准确的原因很简单,我在上一篇文章"万有引力超距作用初探"(冷眼热风一百一十五)中已说过应该如此看待光线在引力场中的弯曲:"把这个问题看成一张弓弦的话理解起来就非常恰当:把光子从光源恒星到地球的路线看成弓而把太阳跟光源恒星和地球的联线当作开始和结束的两根弦,那么这张弓不就弯曲了吗?这便是光线经过引力场的弯曲!".那里也说了:若要如此详细计算光线经过太阳附近引起的路径弯曲的话就很复杂了,可能还需要采用积分法.

⑤.由此引力红移及引力透镜效应也可由此推得.在这里还得对引力红移多说几句.首先对光量子能量子说几句.由一个原子外层电子受激发射光子的话对其他任何原子来说其速度都是C.但是对发射这个光子的原子来说它是再也看不到这发射岀去的光子的,因为该原子再发射的光子是永远追不上前面的光子的.现在考虑引力红移的原因:从地球看来一光子由恒星一原子发岀光子后在奔向地球时地球的引力对该光子也应该有紫移的,但这个紫移量抵不过发射光子恒星的红移量.原因很简单,地球的质量远小于恒星的质量.这与万有引力是超距作用和它是物质集体起作用而不像光子单独起作用有关.这也是质量的的凝聚性和能量的弥散性的反映吧.

我在这里的计算方法以及计算结果对不对请读者审查.当然这个结果如何化成光线的偏角跟日全食的偏角比较才能说明问题.1919年日全食期间，英国皇家学会和英国皇家天文学会派出了由爱丁顿（A.S.FEddington）等人率领的两支观测队分赴西非几内亚湾的普林西比岛（Principe）和巴西的索布腊儿尔（Sobral）两地观测。经过比较，两地的观测结果分别为1″.61±0″.30和1″.98±0″.12.在这里我不知道如何将计算岀的曲率半径化成光线的偏角.

附录(1)：光子质量   网址：https://baike.so.com/doc/6716193-6930237.html

附录(2)：法向加速度    网址：https://baike.so.com/doc/5993520-6206491.