Искривление светового луча в гравитационном поле
Световой луч в гравитационном поле искривляется. Траектория фотона (частицы света) в стационарном гравитационном поле в общем случае не является прямой линией (пространственной геодезической).
Свет — это электромагнитные волны определенных частот. Уравнения электродинамики формулировались для инерциальных систем отсчета, и в инерциальной системе в пустоте световые лучи будут прямыми.
Ньютоновская теория гравитации не предусматривает никакой связи между явлениями электромагнетизма и гравитацией, и поэтому предсказание эйнштейновской теорией искривления световых лучей полем тяготения Солнца было революционным и вызвало большой интерес у физиков.
Искривление световых лучей гравитационным полем может быть понято без вычислений, с помощью мысленного эксперимента, предложенного Эйнштейном. Пусть лифт удерживается в шахте электромагнитом.
На противоположных стенках лифта на одном уровне имеются отверстия, причем напротив одного из отверстий на стене шахты находится источник света. Как только включается источник света, отключается электромагнит и лифт начинает свободно падать.
В момент включения света лифт становится инерциальной системой отсчета, в которой свет распространяется прямолинейно. Поэтому световой луч, войдя в первое отверстие, выйдет через второе.
Но за время прохождения светом расстояния L до второй стенки лифта, равное L / c, лифт опустится на высоту h = gL2 / 2c2 и луч выйдет из второго отверстия в шахту ниже точки, в которой он был испущен. В системе отсчета, связанной с шахтой, луч будет искривлен.
Обнаружение искривления световых лучей гравитационным полем было первой экспериментальной проверкой (если не считать объяснения прецессии орбиты Меркурия) новой теории тяготения.
Во время полного солнечного затмения становятся видимыми звезды. Если сфотографировать звездное небо в окрестности Солнца и сравнить полученную фотографию с фотографией того же участка звездного неба, сделанной в другое время, то, при наличии искривления световых лучей, положение звезд на фотографиях будет различным.
В пределах неизбежных ошибок выводы новой теории тяготения были подтверждены.
