Замедляются ли фотоны в гравитационном поле?

События в гравитационном поле происходят медленнее, вследствие гравитационного замедления времени, для наблюдателя, находящегося в меньшем гравитационном поле. Применимо ли то же самое к свету? Замедляются ли фотоны в гравитационном поле? 

ОТВЕТ 

Насколько мне известно, никогда не было доказано, что события в гравитационном поле всегда происходят медленнее для наблюдателя, находящегося в меньшем (или большем) гравитационном поле. С одной стороны, в общей теории относительности гравитационное поле описывается довольно сложным образом, и до сих пор не найдено непроблематичного определения напряженности гравитационного поля, которое позволило бы нам без сомнения утверждать, что в данной точке поле меньше (слабее), чем в другой. 

С другой стороны, можно показать, что гравитационное замедление времени (поскольку речь идет именно об этом явлении) не коррелирует с любой (совершенной или нет) мерой напряженности поля, если только эта мера определена независимо от наблюдателей, между которыми происходит замедление времени. 

Наконец, ход гравитационного замедления времени определяется ускорением наблюдателей: если два достаточно близких наблюдателя O и O′ движутся так, что ускорение наблюдателя O направлено от него к наблюдателю O′, то наблюдатель O′, глядя на часы Z наблюдателя O и сравнивая их показания с показаниями своих часов Z′, заметит, что интервал времени, измеренный часами Z, короче соответствующего интервала времени, измеренного часами Z′. 

Что касается скорости фотона, то она не является ни полезной, ни естественно определенной величиной в в общей теории относительности - общность заключается в том, что теория одинаково допускает все возможные системы отсчета, и скорость фотона (или любого другого точечного объекта) будет изменяющейся во времени величиной в большинстве систем. Полезной величиной, которую мы используем в в общей теории относительности вместо скорости фотона, является так называемый квадровектор энергия-импульс. И этот квадровектор (в некотором смысле) постоянен вдоль мировой линии фотона.