Per què la gravetat corba la llum, si els fotons no tenen massa?
Aquesta pregunta revela una limitació important de la teoria de Newton de la gravitació, que descriu molt acuradament i de forma unificada molts fenòmens gravitatoris tant celestials com terrestres. La llei de Newton no val per la llum ni, de fet, per res que viatgi a velocitats properes a la de la llum.
Segons Newton, la força gravitatòria depèn de la massa dels dos cossos i de la distància entre ells. Com que els fotons no tenen massa, llavors haurien de ser indiferents a la gravetat, cosa que està en flagrant contradicció amb nombroses observacions.
Per velocitats grans, la llei vàlida és la cèlebre relativitat general d’Einstein, que es basa en el principi d’equivalència: una força gravitatòria i una acceleració en sentit contrari són equivalents, tenen efectes indistingibles. En absència d’acceleracions, els fotons viatgen en línia recta. Si ens movem acceleradament, evidentment veurem la trajectòria del fotó corbada. Com que l’acceleració equival a una força gravitatòria, llavors la gravetat desvia la llum.
Essent així, ¿com és que no veiem corbar-se llum en la nostra vida diària, per exemple, en les muntanyes russes o en fer un salt? La resposta és que la llum viatja molt ràpidament: a uns 300 milions de metres per segon. Calen acceleracions o forces gravitatòries molt fortes per poder notar aquest efecte. Per fer-se’n una idea, el nostre planeta només aconsegueix corbar la llum en una part en mil milions. A la Terra, la magnitud de l’efecte és molt petita.
Cal matisar, però, que l’efecte és prou gran com per a haver-lo d’incloure en els sistemes de posicionament GPS pel seu correcte funcionament. L’efecte és més evident en galàxies llunyanes, que poden actuar com a lents gravitacionals. Actualment, fins i tot s’utilitza aquest efecte de lent per cartografiar l’univers.
Pregunta plantejada por CARLES ROCAMORA i JAUME ROCA
Per a proposar una pregunta, lliureu-la a CosmoCaixa o envieu-la
a bigvang@lavanguardia.es