در مکانیک کوانتوم نور یک نقطه ی مادی و فاقد ساختمان است .در نسبیت خاص سرعت نور در خلاء ثابت و برابر c است. اما در نسبیت عام سرعت نور تابع شدت میدان گرانشی است که برای آن رابطه ی زیر ارایه شده است .
در این رابطه
c?
M, G, R
بترتیب جرم، ثابت جهانی گرانش و شعاع جسمی است که میدان گرانشی را ایجاد کرده است
از طرف دیگر می دانیم که سرعت نور در یک محیط (غیر خلا) با ضریب شکست
n
از رابطه ی زیر به دست می آید
اگر بخواهیم به آنچه که قبلا در مکانیک کوانتوم گفته شده بسنده کنیم، نمی توانیم به نتایج و دیدگاه های جدیدی در فیزیک برسیم. اما اگر بخواهیم به نتایج تازه و شهودی برسیم، بایستی به ساختمان فوتون توجه کنیم و این کاری است که در نظریه سی. پی. انجام شده است
ساختمان فوتون در نظریه سی. پی. اچ
با توجه به نظریه سی. پی. اچ. ، یک فوتون شامل تعدادی سی. پی. اچ. است که همراه فوتون با حطی برابر با سرعت نور حرکت می کنند. از طرف دیگر می دانیم که نور یک موج الکترومغناطیسی است که از دو میدان مغناطیسی و الکتریکی عمود بر هم تشکیل شده است. بنابراین می توان نتیجه گرفت که سی. پی اچ. های موجود در ساختمان فوتون به دو دسته، سی. پی. اچ. هایی که میدان مغناطیسی را تشکیل می دهند و سی. پی. اچ. هایی که میدان الکتریکی فوتون را تشکیل می دهند، تقسیم می شود - شکل زیر
در شکل بالا ساختمان یک فوتون ترسیم شده است که در آن می توان به موارد زیر اشاره کرد
دو - بار-رنگ ها دارای اسپین هستند. همچنین مغناطیس - رنگ ها نیز دارای اسپین هستند
سه - فوتون دارای اسپین است
سی. پی. اچ. چیست؟
Vc>c
حرکت می کند
قبل از ادامه ی بحث لازم به توضیح است که سرعت نور ناشی از سرعت خطی مولفه های تشکیل دهنده ی آن است. به عبارت دیگر سرعت خطی اجزای تشکیل دهنده ی فوتون که همان سی. پی. اچ. ها هستند برابر با سرعت نور است. اگر سرعت خطی سی. پی. اچ. ها افزایش یابد، سرعت فوتون (نور) نیز افزایش می یابد. اگر سرعت خطی سی. پی. اچ. ها کاهش یابد، الزاماً سرعت نرو نیز افزایش می یابد
علاوه بر آن توجه داشته باشید که چون سی. پی. اچ. همواره با مقدار سرعت ثابت
Vc
حرکت می کند، بنابراین اگر سرعت خطی سی. پی. اچ. افزایش یابد، از مقدار اسپین (مقدار سرعت دورانی ) آن کاهش می یابد. و هنگامیکه از مقدار سرعت خطی سی. پی. اچ. کاسته شود، به همان میزان بر اسپین آن افزوده خواد شد. همچنین توجه شود که تعداد سی. پی. اچ. موجود در ساختمان فوتون تابع انرژی آن است و با افزایش تعداد سی. پی. اچ. در فوتون، انرژی فوتون افزایش می یابد - شکل زیر
حال سرعت نور در در حالت های زیر بررسی می کنیم
یک - سرعت نور در خلاً
در خلاً نور تحت تاثیر هیچ عامل خارجی نیست، پس تنها عامل تعیین کننده ی سرعت خطی و اسپین سی. پی. اچ. ها، همان کنش بین سی. پی. اچ. های درون فوتون است. بنابراین مقدار سرعت خطی و اسپین سی. پی. اچ. ها ثابت می ماند
دو - سرعت نور در سایر محیط ها
فرض کنیم نور از خلا وارد یک محیط دیگر نظیر آب شود. اما هر محیط مادی متشکل از مولکولها ییا سایر ذراتی است که در اطراف آنها میدانهای الکتریکی و مغناطیسی است. این میدانها بر بار- رنگ و مغناطیس - رنگ ( سی. پی. اچ. های موجود در ساختمان فوتون) اثر گذاشته و از مقدار سیرعت خطی آنها کاسته شده و بر مقدار اسپین آنها افزوده می شود. هنگامیکه نور از این محیط خارج و وارد محیط دیگری شود، از نیروهای محیط جدید پیروی کرده و سرعت جدیدی خواهد داشت. لذا سرعت نور - فوتون - تابع سرعت خطی سی. پی. اچ. های موجود در آن است و سرعت خطی سی. پی. اچ. نیز تابع نیروهای خارجی وارد بر آنها است
سه - سرعت نور در میدان گرانشی
نخست باید پرسید که چرا همچنانکه نسبیت عام تصریح می کند، سرعت نور در میدان گرانشی تغییر می کند؟
