Kan tyngdekraften afbøje lys fra stjerner?

Umiddelbart skulle man ikke tro, at tyngdekraften kan afbøje en lysstråle, da lyspartikler ikke har nogen masse. Ikke desto mindre har astronomerne siden 1919 kunnet observere, at Solen afbøjer lyset fra fjerne stjerner. Dette fænomen møder vi også i de såkaldte gravitationslinser, hvor en stor galakse kan afbøje lyset fra endnu fjernere himmellegemer som kvasarer. Tyngdefelter kan således virke som en form for linser, og det udnyttes netop i den moderne astronomi til at udforske de fjerneste egne af universet. Forklaringen på lysets afbøjning i tyngdefelter skal søges i Einsteins almene relativitetsteori. Teorien beskriver, hvordan tyngdefeltet omkring et legeme som Solen kan ændre selve rummets form. Det, der sker, er, at tyngdefeltet krummer rummet. Man kan forestille sig, at Solen er anbragt på en gummihinde, der illustrerer selve rummet. Solen skaber nu med sin tyngde en fordybning i gummiet. Lyset tvinges derfor til at følge den krummede gummihinde, og vi ser det som en afbøjning af lyset. Ganske som forventet er denne afbøjning størst for lysstråler, der passerer tæt forbi Solen. I virkeligheden gør lyset blot, hvad det altid har gjort, nemlig at følge den korteste vej mellem to punkter. I et fladt rum er den korteste vej den rette linje mellem punkterne. I et krumt rum er det en såkaldt geodætisk kurve. Endelig er det ikke fuldstændig korrekt at sige, at lyspartikler (fotoner) er uden masse. I relativitetsteorien er masse og energi to sider af samme sag, jævnfør Einsteins berømte formel E = mc2. Derfor er det faktisk muligt at tilskrive en foton en såkaldt relativistisk masse, der er bestemt af dens energi. I princippet kan man bruge den klassiske tyngdelov til at beregne fotonens afbøjning. Men for at få den korrekte værdi af afbøjningen er det nødvendigt at bruge den almene relativitetsteori for bevægelse i tyngdefelter.