Frage:
Wie schnell breitet sich die Schwerkraft aus?
Stefano Borini
2011-02-19 04:01:45 UTC
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Ein Gedankenexperiment: Stellen Sie sich vor, die Sonne wird plötzlich entfernt. Wir würden 8 Minuten lang keinen Unterschied bemerken, denn so lange dauert es, bis das Licht von der Sonnenoberfläche zur Erde gelangt.

Was ist jedoch mit dem Gravitationseffekt der Sonne ? Wenn sich die Schwerkraft mit Lichtgeschwindigkeit ausbreitet, folgt die Erde 8 Minuten lang weiterhin einer Umlaufbahn um nichts. Wenn die Schwerkraft jedoch auf eine Verzerrung der Raumzeit zurückzuführen ist, hört diese Verzerrung auf zu existieren, sobald die Masse entfernt wird, sodass die Erde durch die Umlaufbahn-Tangente austritt, sodass wir das Verschwinden der Sonne schneller beobachten können.

Wie ist der Stand der Forschung rund um ein solches Gedankenexperiment? Kann dies aus der Beobachtung abgeleitet werden?

"Wenn die Schwerkraft jedoch auf eine Verzerrung der Raumzeit zurückzuführen ist, hört diese Verzerrung auf zu existieren, sobald die Masse entfernt wird."Die Verwendung von "Raumzeit" und "sobald" im selben Satz ist problematisch, da es in der Raumzeit kein "sobald" gibt.
Ich stelle mir riesige Gravitationswellen vor, die durch plötzliche Sonnenentfernung entstehen.Wenn die Sonne in unendlich geringer Menge entfernt werden soll, ist die Spitzenamplitude unendlich stark und die Erde wird durch eine Gravitationswelle, die sie durchquert, in Staub gerissen. Aber eigentlich frage ich mich, dass es keine Wellen geben wird, weil die Masse keine Beschleunigung haben wird.Es scheint also 8 Minuten zu dauern, bis die Erde in einer geraden Linie beginnt.
Die Erde würde sofort zurückprallen!
Verwandte MO-Frage: http://mathoverflow.net/q/112029/13917
Zehn antworten:
dbrane
2011-02-19 04:11:49 UTC
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Da die allgemeine Relativitätstheorie wie jede gute klassische Feldtheorie eine lokale Theorie ist, reagiert die Erde auf die lokale Krümmung, die sich erst ändern kann, wenn die Informationen über das Verschwinden der Sonne (durch die Ausbreitung) an die Position der Erde übermittelt wurden von Gravitationswellen).

Also ja, die Erde würde weiterhin 8 Minuten lang die Position der Sonne umkreisen, bevor sie tangential davonfliegt. Aber ich sollte hinzufügen, dass ein solches Verschwinden der Masse sowieso unphysisch ist, da man keine Massenenergie haben kann, die nur wegkackt oder sogar verschwindet und augenblicklich woanders auftaucht. (Im zweiten Fall würde die Massenenergie nur in dem Bezugsrahmen erhalten bleiben, in dem Verschwinden und Erscheinen gleichzeitig auftreten - dies alles ist eine Folge davon, dass GR eine klassische Feldtheorie ist.)

A more Eine realistische Situation wäre eine Massenkonfiguration, die ihre Form nicht sphärisch ändert. In diesem Fall würden die Umlaufbahnen der Satelliten gestört, aber nur dann, wenn genügend Zeit für Gravitationswellen vorhanden ist, um den Satelliten zu erreichen.

"Da die allgemeine Relativitätstheorie wie jede gute klassische Feldtheorie eine lokale Theorie ist, wird die Erde reagieren" - nun, es ist nur die Theorie.Ich vermutete, Sie meinten, dass "... laut Theorie die Erde antworten wird ..."
Auch die in dieser Antwort beschriebene Ausbreitung sich ändernder Gravitationskräfte entspricht im Wesentlichen den Gravitationswellen.Es ist derselbe Mechanismus hinter elektromagnetischen Wellen (Licht), wenn Sie Effekte spezieller Relativitätstheorie berücksichtigen.
Ted Bunn
2011-02-19 04:14:38 UTC
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Gravitationseinflüsse breiten sich nicht sofort, sondern mit Lichtgeschwindigkeit aus.

Die Frage, was passieren würde, wenn die Sonne sofort verschwindet, ist in der allgemeinen Relativitätstheorie tatsächlich lustig. Die Gleichungen der allgemeinen Relativitätstheorie implizieren als mathematische Konsequenz, dass Energie lokal konserviert werden muss. Daher gibt es keine gültige Lösung für die Gleichungen, die das plötzliche Verschwinden der Sonne beschreiben (da dieses Szenario die lokale Energieeinsparung verletzt).

(Eine ähnliche Aussage gilt übrigens für den Elektromagnetismus: Ladungserhaltung ist logisch Folge von Maxwells Gleichungen. Wenn Sie also gefragt werden, was das elektrische Feld tut, wenn eine Ladung plötzlich verschwindet, gibt es keine richtige Antwort.)

Aber Sie können vernünftigerweise fragen, was passieren würde, wenn die Sonne plötzlich ihre Masse ändert Verteilung - wenn es beispielsweise explodiert und seine Masse mit hoher Geschwindigkeit in verschiedene Richtungen sendet. Die Antwort ist, dass sich die Erdumlaufbahn 8 Minuten lang nicht ändern würde.

Was ist die Grundlage für die Behauptung, dass sich die Schwerkraft mit Lichtgeschwindigkeit ausbreitet?
@AmbroseSwasey Die Quantisierung der Schwerkraft wurde in den letzten Jahrzehnten als wirksame Theorie in der Kosmologie verwendet, und es ist derzeit der heilige Gral der Theorie, dass ein endgültiges Quantisierungsmodell demonstriert wird, das zu Daten passt.In diesem Modell überträgt das Graviton Gravitationseffekte, es ist ein Teilchen mit einer Masse von Null und als Teilchen mit einer Masse von Null muss es sich aufgrund der speziellen Relativitätstheorie, die in der allgemeinen Relativitätstheorie für flache Räume zum gegenwärtigen Zeitpunkt des Universums https intrinsisch ist, ausbreiten: //en.wikipedia.org/wiki/File: History_of_the_Universe.svg.
Carl Brannen
2011-02-20 03:30:17 UTC
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Alle Beobachtungen stimmen bisher mit dem Standard-GR überein, aber ich glaube nicht, dass insbesondere die Schwerkraftgeschwindigkeit jemals gemessen wurde.

Experimentelle Messungen der Schwerkraftgeschwindigkeit waren ziemlich umstritten Vor einigen Jahren, als eine Zeitung herauskam, in der behauptet wurde, die Schwerkraftgeschwindigkeit sei sehr nahe an $ c $, gemessen an der Shapiro-Verzögerung. Um Artikel zum Thema Google Shapiro + Geschwindigkeit + Schwerkraft zu sehen:
http://www.google.com/search?q=speed+of+gravity+site%3Aarxiv.org+shapiro

Clifford Will ist ein Experte auf diesem Gebiet und sagt, dass es keine Messung gab. Er hat eine Website zu diesem Thema, die Links zu den verschiedenen Artikeln enthält:
https://web.archive.org/web/20110720122240/http://wugrav.wustl.edu/people/CMW/SpeedofGravity .html

Ich vermute, dass die Willensseite gewonnen hat. Aber Wissenschaft bedeutet "niemals zugeben zu müssen, dass Sie sich geirrt haben". Hier sind zwei Duellpapiere zu diesem Thema, die zur gleichen Zeit im selben Journal veröffentlicht wurden (das Datum, nachdem Clifford Will seine Seite oben zuletzt aktualisiert hat):

Class.Quant.Grav. 22 (2005) 5181-5186, Sergei M. Kopeikin, Kommentar zu 'Modellabhängigkeit der Shapiro-Zeitverzögerung und der Kontroverse "Geschwindigkeit der Schwerkraft / Lichtgeschwindigkeit"'
http : //arxiv.org/abs/gr-qc/0510048

Class.Quant.Grav.22 (2005) 5187-5190, S. Carlip, Antwort auf "Kommentar über die Modellabhängigkeit der Shapiro-Zeitverzögerung und die Kontroverse um 'Schwerkraft / Lichtgeschwindigkeit' "
http://arxiv.org/abs/gr-qc/0510056

ein direkter Beweis [Radio Tests of GR] (http://arxiv.org/abs/0912.4038) mit Jupiter und einem Quasar von Fomalont und Kopeikin.Maßnahmen aus dem Jahr 2002, veröffentlicht im Jahr 2009
sigoldberg1
2011-02-20 17:24:47 UTC
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Ihre Frage wurde zuerst von Laplace gestellt. Das Folgende stammt aus dem Wikipedia-Artikel über "Die Geschwindigkeit der Schwerkraft"

Laplace

Der erste Versuch Die Kombination einer endlichen Gravitationsgeschwindigkeit mit Newtons Theorie wurde 1805 von Laplace aufgestellt. Basierend auf dem Newtonschen Kraftgesetz betrachtete er ein Modell, in dem das Gravitationsfeld als Strahlungsfeld oder Flüssigkeit definiert ist. Änderungen in der Bewegung des anziehenden Körpers werden durch irgendeine Art von Wellen übertragen. [4] Daher sollten die Bewegungen der Himmelskörper in der Reihenfolge v / c modifiziert werden, wobei v die Relativgeschwindigkeit zwischen den Körpern und c die Schwerkraftgeschwindigkeit ist. Der Effekt einer endlichen Schwerkraftgeschwindigkeit geht gegen Null, wenn c gegen unendlich geht, aber nicht so 1 / c2 wie in modernen Theorien. Dies führte Laplace zu dem Schluss, dass die Geschwindigkeit der Gravitationswechselwirkungen mindestens das 7 × 106-fache der Lichtgeschwindigkeit beträgt. Diese Geschwindigkeit wurde von vielen im 19. Jahrhundert verwendet, um jedes Modell zu kritisieren, das auf einer endlichen Schwerkraftgeschwindigkeit basiert, wie elektrische oder mechanische Erklärungen der Gravitation.

Aus heutiger Sicht ist die Analyse von Laplace falsch. Laplace wusste nichts über die Lorentz-Invarianz statischer Felder und ging davon aus, dass die Anziehungskraft der Erde, wenn sich ein Objekt wie die Erde um die Sonne bewegt, nicht auf den augenblicklichen Sonnenstand gerichtet ist, sondern auf den Ort, an dem sich die Sonne befunden hätte, wenn sie sich befunden hätte wurde unter Verwendung der Relativgeschwindigkeit verzögert (diese Verzögerung tritt tatsächlich mit der optischen Position der Sonne auf und wird als jährlich bezeichnet solare Aberration). Wenn die Sonne am Ursprung unbeweglich ist und sich die Erde in einer Umlaufbahn mit dem Radius R mit der Geschwindigkeit v bewegt, wobei angenommen wird, dass sich der Gravitationseinfluss mit der Geschwindigkeit c bewegt, bewegt sich die wahre Position der Sonne um einen Betrag vor vR / vor ihrer optischen Position c ist die Laufzeit der Schwerkraft von der Sonne zur Erde multipliziert mit der Relativgeschwindigkeit von Sonne und Erde. Die Anziehungskraft der Schwerkraft (wenn sie sich wie eine Welle wie Licht verhält) würde dann immer in Richtung der Erdgeschwindigkeit verschoben, so dass die Erde immer in Richtung der optischen Position der Sonne und nicht in Richtung ihrer tatsächlichen Position gezogen würde . Dies würde einen Zug vor die Erde verursachen, was dazu führen würde, dass sich die Erdumlaufbahn nach außen dreht. Ein solches Outspiral würde um einen Betrag v / c im Vergleich zu der Kraft, die die Erde in der Umlaufbahn hält, unterdrückt; und da beobachtet wird, dass die Erdumlaufbahn stabil ist, muss Laplace's c sehr groß sein. Tatsächlich kann es, wie jetzt bekannt ist, als unendlich angesehen werden, da es als statischer Einfluss in der Entfernung augenblicklich ist, wenn es von Beobachtern mit konstanter Quergeschwindigkeit gesehen wird.

In einer Feldgleichung, die mit übereinstimmt Spezielle Relativitätstheorie (dh eine Lortentz-Invariantengleichung), die Anziehungskraft zwischen statischen Ladungen ist immer auf die momentane Position der Ladung (in diesem Fall die "Gravitationsladung" der Sonne) gerichtet, nicht auf die zeitverzögerte Position der Sonne. Wenn sich ein Objekt mit einer konstanten Geschwindigkeit bewegt, ist der Effekt auf die Umlaufbahn in der Größenordnung v2 / c2, und der Effekt bewahrt Energie und Drehimpuls, so dass und Umlaufbahnen nicht abklingen. Die Anziehungskraft auf ein Objekt, das sich mit einer konstanten Geschwindigkeit bewegt, ist sowohl für die Schwerkraft als auch für die elektrische Ladung ohne Verzögerung in Richtung seiner augenblicklichen Position.

Und sie dachten früher, die Schwerkraft sei die Longitudinalwelle, die mit der Transversalwelle des Elektromagnetismus einhergeht (d. H. Wie bei den P- und S-Wellen der Seismologie).
Bedeutet dies aus GR-Sicht, dass sich die Raumkrümmung mit der gleichen Geschwindigkeit wie das große Gravitationsobjekt bewegt?Wenn das Objekt beschleunigen würde, würde die Raumkrümmung zurückbleiben?
@CarlBrannen Das ist ein interessantes Stück Geschichte, das ich nicht kannte. Können Sie mich auf eine Referenz oder einen Artikel verweisen?Wir sprechen vermutlich über den Zeitraum zwischen 1865 (Maxwellsche Gleichungen) und 1915 (GTR), oder?
Gut zu wissen!!Ich hätte auch gerne Referenzen.Dies war möglicherweise eine der Inspirationen, die Einstein dazu veranlassten, Gravitationswellen vorherzusagen.
hawkeye
2013-08-24 16:14:53 UTC
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Von Hacker News https://news.ycombinator.com/item?id=6253263

Dies ist eine weitaus interessantere Frage, als es auf den ersten Blick erscheinen mag. und es verdient etwas Aufmerksamkeit, weil es uns etwas Grundlegendes und Wundervolles und einfach verdammt Großartiges über das Universum erzählt.

Aber ich weiß nicht, wie ich die Geschichte kurz und bündig erzählen soll. Also werde ich das tun, was ich tue. Es tut mir sehr leid. Bitte zögern Sie nicht, weiterzumachen, wenn Ihnen dies als lästig erscheint.

Betrachten Sie die Erde und Sie darauf. Du schwebst nicht frei, also ist eindeutig etwas los. Wir nennen das "Schwerkraft". Wir können es im allgemeinsten Sinne eine Interaktion nennen: Sie und die Erde interagieren irgendwie, und das hält Sie davon ab, frei zu schweben. Wir können dann fragen, wie schnell diese Interaktion ist, indem wir sie in diese spezifischen Begriffe fassen: Wie viel Zeit wird zwischen Ihrer Änderung Ihrer Position relativ zum Boden und Ihrem Beginn des Sturzes vergehen?

Ja, es ist das Wile E. Coyote-Problem. Wile E. Coyote rennt von einer Klippe, schwebt lange genug in der Luft, um ein Schild mit der Aufschrift "Hilfe" hochzuhalten, und beginnt dann zu fallen.

Das ist eindeutig übertrieben. Aber wie viel Zeit vergeht im wirklichen Leben zwischen dem Absteigen von einer Klippe und dem Beginn des Fallens?

Wir können uns dem Problem naiv nähern, indem wir uns daran erinnern, dass alle sich ausbreitenden Phänomene im Universum durch die Geschwindigkeit von begrenzt sind Licht. Angesichts dieser Tatsache ist es sinnvoll anzunehmen, dass die Zeit zwischen dem Moment, in dem Wile E. von der Klippe tritt, und dem Zeitpunkt, an dem er zu fallen beginnt, gleich oder größer als der Abstand zwischen ihm und dem Boden geteilt durch die Lichtgeschwindigkeit ist. Es kann doch nicht weniger sein, oder?

Wir können dann eine Reihe sehr, sehr präziser Experimente mit sehr feinen Toleranzen erstellen - wahrscheinlich mit Elektromagneten und Lasern oder so -, um diese Hypothese zu testen. Und dann wir kann feststellen, dass wir völlig falsch liegen.

Bis zur absoluten Grenze unserer Fähigkeit, es zu messen - und unsere Fähigkeit, es zu messen, ist wirklich gut, da wir Elektromagnete und Laser und andere teure wissenschaftliche Dinge verwendet haben -, wenn ein Objekt fallen gelassen wird, beginnt es sofort zu fallen. Nicht nach einer sehr kurzen Zeitspanne, sondern absolut augenblicklich. Wie in Null vergeht die Zeit zwischen Fallenlassen und Fallen. Das ist wirklich ziemlich erderschütternd. Weil es impliziert, dass irgendwie ein "Signal" schneller als die Lichtgeschwindigkeit vom Boden zu Wile E. gelangt. Was eigentlich unmöglich sein sollte.

Ich werde hier ein wenig weitermachen, weil ich nicht die ganze Theorie der allgemeinen Relativitätstheorie erklären möchte und es bei der Beantwortung nicht so nützlich sein wird die frage sowieso. Es genügt zu sagen, dass zwischen dem Fallenlassen und Fallen keine Zeit vergeht, aber gleichzeitig nein, kein Signal oder keine Interaktion muss sich vom Boden nach oben zu Wile E. ausbreiten, damit er anfängt zu fallen. In der Tat ist es so, dass Wile E. Coyote aufgrund der von der Erde erzeugten Krümmung der Raumzeit immer fällt. Wann immer er am Rand der Klippe steht, auf dem Boden, der Boden unter seinen Füßen - Pfoten? - hält seinen Sturz fest, indem er sich effektiv gegen ihn drückt. In dem Moment, in dem er entfernt wird, beginnt er zu fallen. In diesem Sinne hat die Schwerkraft keine Geschwindigkeit. Weil es sich nicht wirklich durch den Raum ausbreitet. Eine Möglichkeit, es zu betrachten, besteht darin, zu sagen, dass das Gravitationsfeld den Raum ausfüllt. Wo immer Sie sich also befinden, sind Sie bereits die ganze Zeit davon betroffen. Eine andere Möglichkeit besteht darin, zu sagen, dass die Gravitation im Wesentlichen der Raum ist, sodass sie Sie einfach aufgrund ihrer Existenz beeinflusst. Die beiden sind im Wesentlichen äquivalente englische Übersetzungen der Gleichungen, die das Phänomen tatsächlich beschreiben.

Aber okay, das ist das halbe Problem. Die Schwerkraft eines statischen Körpers füllt den Raum oder ist Raum, und als solcher kann nicht sinnvoll gesagt werden, dass er eine Geschwindigkeit hat. Aber was ist mit der Schwerkraft eines sich verändernden Körpers? Wie Sie sagten, was ist, wenn "plötzlich ein Schwarzes Loch auftaucht"? Nun, die Antwort ist natürlich, dass das niemals passiert, niemals. Gravitation macht plötzlich nichts mehr; makroskopische Dinge tauchen nicht einfach so aus dem Nichts auf, und eine Teleportation ist unmöglich. Wir müssen also nicht darüber nachdenken… und tatsächlich könnten wir keine aussagekräftigen Antworten erhalten, wenn wir es versuchen würden.

Aber die Dinge bewegen sich. Der Mond bewegt sich relativ zur Erdoberfläche; wir können sagen, auch abgesehen von der Tatsache, dass wir es dort oben sehen können, weil der Mond den Hauptbeitrag zu den Gezeiten leistet und die Gezeiten steigen und fallen. Aber wie ist die Beziehung zwischen der Position des Mondes im Weltraum und der Gezeitenbeschleunigung auf der Erde? Sind die beiden irgendwie immer perfekt synchron oder gibt es eine Verzögerung? Wenn ja, wie viel und in welche Richtung? Das ist tatsächlich eine viel schwierigere Frage, als Sie vielleicht denken. Vor einigen Jahren gab es eine berüchtigte Veröffentlichung eines Kollegen namens Tom Van Flandern (kürzlich verstorben, Gott ruhe seine Seele aus), in der behauptet wurde, dass sich die Änderung der Gravitationsbeschleunigung in einem dynamischen System tatsächlich um ein Vielfaches schneller ausbreitet als die Lichtgeschwindigkeit - bei mindestens zwanzig Milliarden Mal schneller als die Lichtgeschwindigkeit - aber nicht sofort. Dies hat damals viel Aufmerksamkeit erregt. Wenn die Ausbreitungsgeschwindigkeit von Änderungen der Raumzeitgeometrie gleich der Lichtgeschwindigkeit wäre, wäre das in Ordnung. Wenn es buchstäblich augenblicklich wäre, wäre das auch mehr oder weniger in Ordnung, obwohl unsere Theorie einige Anpassungen erfordern würde. Aber schneller als c und doch endlich? Das war wirklich schwer zu erklären.

Es stellte sich jedoch als kein Problem heraus. Weil Van Flandern gerade einen Fehler in seiner Zeitung gemacht hat. Sehen Sie, die Beziehung zwischen Bewegung und Gravitation ist nicht so einfach, wie es scheinen mag. Tatsächlich - und ich beschönige dies jetzt, weil die Mathematik verdammt kompliziert ist - zeigt der Gravitationsbeschleunigungsvektor an einem entfernten Punkt immer dann an dem Punkt, an dem sich das Objekt tatsächlich zu einem bestimmten Zeitpunkt befindet, im Gegensatz zu woher das Licht des Objekts in diesem Moment kommt. In diesem Sinne sind wir wieder in der sofortigen Gravitation!

Aber ist es wirklich so? Nein. Weil Sie sehen, wenn das sich träge bewegende Objekt sofort zum Stillstand kommen würde, würde der Beschleunigungsvektor eine Zeit lang auf seine zukünftige Position zeigen, als würde er sich immer noch träge bewegen, obwohl sich das Objekt tatsächlich woanders befindet . Die Summe der Effekte, die dazu dienen, die Aberration aufzuheben, wenn sich alles träge bewegt, würde zusammenbrechen, und das Beschleunigungsfeld würde auf den leeren Raum zeigen, so lange es dauert, bis sich die Änderung der Geometrie mit Lichtgeschwindigkeit vom Gravitationsobjekt durch den Raum ausbreitet bis zu dem fraglichen Punkt.

Außer, dass die Dinge nicht sofort aufhören, sich zu bewegen. Die Dinge beschleunigen sich, und die Beschleunigung erfordert Energie, und wenn Sie dies berücksichtigen, gleichen sich die Gleichungen wieder aus. (Wenn Sie sich der Herausforderung stellen, viel fortgeschrittener Mathematik zu folgen, finden Sie hier das beste Papier, das ich zu diesem Thema kenne.) - http://arxiv.org/abs/gr-qc/9909087v2

Was bedeutet das? Das bedeutet, dass die "Geschwindigkeit der Schwerkraft" die Lichtgeschwindigkeit ist ... technisch. Änderungen in der Geometrie der Raumzeit breiten sich tatsächlich mit Lichtgeschwindigkeit aus, aber die offensichtlichen Auswirkungen der Gravitation sind in allen dynamischen Systemen der realen Welt augenblicklich, da die Dinge nicht ohne Grund sofort beginnen oder aufhören, sich zu bewegen oder Masse zu gewinnen oder zu verlieren . Wenn Sie alles berücksichtigen, was Sie benötigen, um ein realistisches System zu modellieren, das sich realistisch verhält, werden Sie feststellen, dass sich alle Aberrationen, die Sie aufgrund einer endlichen Lichtgeschwindigkeit erwarten könnten, aufheben, sodass die Schwerkraft so wirkt, als wäre sie sogar augenblicklich Das zugrunde liegende Phänomen ist definitiv nicht. Das Universum ist verdammt cool, wenn Sie mich fragen.

Okay, großes Problem hier: Sie sagten, als Wile Coyote fiel, fiel er sofort und die Schwerkraft hat eine lächerliche Geschwindigkeit.Wer soll sagen, dass er nicht einfach mit irgendeiner Geschwindigkeit in einen Partikelstrom gelaufen ist?Wenn ich unter die Dusche gehe und das Wasser mich schnell trifft, bedeutet dies nicht, dass der Wasserstrahl eine Lichtgeschwindigkeit hat, sondern dass er bereits auf halbem Weg von oben nach unten pilgerte.Und Junge, habe ich nicht den ganzen Schebang gelesen, sondern +1 für Gründlichkeit eh.Fühlen Sie sich frei, mir zu zeigen, was ich in Ihrem Beitrag gute Arbeit lesen sollte
Dies löst auch Ihr Problem mit der Schwerkraft, die Objekte beeinflusst, wo sie stehen, da die Bewegung durch einen Wasserstrom nicht als Wechselwirkung mit der Quelle angesehen werden muss, sondern mit bereits gesendeten Partikeln.Aus diesem Grund erfahren Objekte immer noch Schwerkraft, wenn eine Verzerrung auftritt, bis die Verzerrungswelligkeit sie mit einer Geschwindigkeit erreicht, anscheinend c.Ich bin nicht sehr bewegt darüber, dass diese Beobachtungen Probleme sind, weißt du?Aber ich frage mich, warum ein Planet darauf reagiert, dass jemand anderes seine emittierten Partikel absorbiert. Woher kommt der Pushback?
@AndresSalas "Eine Möglichkeit, es zu betrachten, besteht darin, zu sagen, dass das Gravitationsfeld den Raum ausfüllt. Wo immer Sie sich befinden, sind Sie bereits die ganze Zeit davon betroffen." ... "technisch.Änderungen in der Geometrie der Raumzeit breiten sich tatsächlich mit Lichtgeschwindigkeit aus, aber die offensichtlichen Auswirkungen der Gravitation sind in allen dynamischen Systemen der realen Welt augenblicklich. "
lurscher
2011-02-19 04:12:38 UTC
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Die Tatsache, dass sich die Verzerrung "sobald" eine Masse entfernt oder nicht entfernt, wird in keiner Weise durch die Schwerkraft impliziert, die auf eine Verzerrung der Raumzeit zurückzuführen ist. Tatsächlich sind Verzerrungen der Raumzeit so begrenzt, dass sie sich mit Lichtgeschwindigkeit fortbewegen wie jeder andere physikalische Einfluss.

Tushar Bhalla
2015-01-30 18:59:24 UTC
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Nichts im Universum kann sich schneller fortbewegen als Licht. Aufgrund dieses einzigen Lichts ist die kosmische Geschwindigkeitsbegrenzung gemäß STR. Selbst Gravitationswellen können sich nicht schneller als Licht fortbewegen. Wenn die Sonne entfernt wird, sehen wir ihre Wirkung nach 8 Minuten. Und die Erde könnte sich frei bewegen, sie beginnt sich zu drehen, nachdem sie einen Himmelskörper gefunden hat, der eine größere Masse als die Erde hat, und sie beginnt sich um ihn zu drehen, da der Himmelskörper mehr Raumzeit gebogen hat, je nach dem tiefsten und tiefsten Einstien größte "DIE ALLGEMEINE THEORIE DER RELATIVITÄT"

Willkommen bei stackexchange.Ihre Antwort ist im Wesentlichen in Ordnung, aber was trägt sie zu den anderen Antworten bei?
Ich bin damit einverstanden, dass es nichts wirklich hinzufügt.Aber es ist auch nicht unbedingt so, dass die Erde um jeden neuen Körper * kreisen * würde, der eine größere Masse hat.
dann bedeutet das, dass es sich tangential von seiner Umlaufbahn bewegen würde
user154997
2017-06-07 01:51:32 UTC
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Es wurden bereits mehrere richtige Antworten gegeben, die besagen, dass sich die Schwerkraft mit Lichtgeschwindigkeit ausbreitet, aber es gibt ein damit verbundenes Problem, das weitaus schwieriger ist.In Ihrem Szenario haben Sie die Sonne unrealistisch vollständig entfernt, aber denken Sie darüber nach, die Sonne rutscht ständig mit einer Geschwindigkeit von 230 km / s in Bezug auf das Zentrum der Galaxie weg.Trotzdem zeigt die Gravitationskraft der Erde, die ihren Ursprung in der Sonne hat, immer zum Sonnenmittelpunkt.Woher?Wenn sich die Schwerkraft mit Lichtgeschwindigkeit $ c $ ausbreitet, sollte diese Kraft zu einem Zeitpunkt $ t $ auf die sogenannte neu gestartete Position der Sonne gerichtet sein, dh auf die Position zum Zeitpunkt $ t - d / c $, wo $ d $ist die Entfernung von der Sonne zur Erde, nicht wahr?Wie könnte das Kraftfeld in der Nähe der Erde den Sonnenstand sofort „erkennen“?Die "Informationen" über diese Position können sich nur mit Lichtgeschwindigkeit ausbreiten, sagten wir.

Zunächst sollten wir beachten, dass das Problem völlig universell und möglicherweise katastrophal ist. Betrachten wir zum Beispiel das Erde-Mond-System. Analysieren wir es in seinem Schwerpunktrahmen, um zu zeigen, dass die Wahl des Rahmens nicht das Problem ist (um dem Beispiel der Sonne zu entsprechen, hätte ich diesmal zum Beispiel einen auf der Sonne zentrierten Rahmen verwenden sollen). Die von der Erde auf den Mond ausgeübte Kraft $ F_E $ zeigt zum Erdmittelpunkt, obwohl sich die Erde um diesen Schwerpunkt bewegt. Umgekehrt zeigt die vom Mond auf die Erde ausgeübte Kraft $ F_M $ auf den Mondmittelpunkt, obwohl sich der Mond um den Schwerpunkt bewegt. Eine naive Anwendung des Prinzips, dass sich die Schwerkraft mit Lichtgeschwindigkeit ausbreiten soll, hätte $ F_E $ Punkte in Richtung der verzögerten Position der Erde und $ F_M $ Punkte in Richtung der verzögerten Position des Mondes. Infolgedessen würden diese beiden Kräfte nicht mehr ausgerichtet sein und ein Drehmoment erzeugen, das den Drehimpuls des Erd-Mond-Systems ändern würde. Dies wird durch Beobachtung völlig ausgeschlossen. Das gleiche würde für zwei beliebige Himmelskörper passieren.

Einige werden sofort einwenden, dass die Verwendung der Sprache der Kräfte und allgemeiner der Newtonschen Mechanik völlig unangemessen ist und dass dies die Ursache des Problems ist. Es ist nicht so. Die Schwerkraft ist im Sonnensystem schwach genug und die Geschwindigkeiten sind im Vergleich zur Lichtgeschwindigkeit klein genug, um die voll entwickelte Allgemeine Relativitätstheorie nicht nutzen zu können. In sehr guter Näherung können wir die Newtonsche Mechanik mit einigen Korrekturen verwenden. Die Frage ist dann: Wie kommt es, dass diese Annäherung die Gravitationskräfte letztendlich auf momentane Positionen und nicht auf verzögerte Positionen zeigt? Es ist nicht so einfach, es wegzuwinken: Immerhin dauert es 1 Sekunde, bis sich ein mit Lichtgeschwindigkeit ausbreitendes Signal von der Erde zum Mond und 8 Minuten von der Sonne zur Erde bewegt. Diese Zeiten sind eindeutig nicht zu vernachlässigen und auf den ersten Blick ist es schwer zu verstehen, warum es so ist, als würden sie in dieser Annäherung verworfen. Es scheint ein subtiler Effekt zu spielen, der die Kraftrichtung von der neu gestarteten Position in Richtung der augenblicklichen Position bewegt, wenn diese Annäherung entwickelt wird.

Genau das passiert. Die vollständige mathematische Behandlung ist viel zu komplex, um hier angegeben zu werden, aber das Ergebnis kann lose wie folgt angegeben werden. Als eine ungefähre Allgemeine Relativitätstheorie für niedrige Geschwindigkeit und schwache Schwerkraft erhalten wir eine Gravitationskraft, die auf die neu gestartete Position der Quelle zeigt und quadratisch in Richtung ihrer momentanen Position extrapoliert wird. Wenn $ n (t) $ der Einheitsvektor ist, der vom Mondmittelpunkt zur verzögerten Position des Erdmittelpunkts zeigt, zeigt die vom Mond empfundene Kraft mathematisch in die Richtung

$$ n (t) + \ tau \ frac {dn} {dt} + \ tau ^ 2 \ frac {dn} {dt} $$

wobei $ \ tau = \ frac {d} {c} $ die Verzögerung ist. Diese Gleichung dient nur zur Veranschaulichung: Ihre korrekte mathematische Form würde Komplexitäten mit sich bringen, auf die ich nicht eingehen möchte. Ich habe es nur geschrieben, um zu zeigen, dass quadratisch extrapoliert im Sinne einer Taylor-Erweiterung zweiter Ordnung in $ \ tau $ gemeint ist.

Diese Aufhebung der Aberation ist daher nur ungefähr. Infolgedessen gibt es eine verbleibende Änderung des Drehimpulses, die jedoch zu klein ist, um im Sonnensystem eine Rolle zu spielen. Bei zwei Neutronensternen, die nahe genug beieinander kreisen, nimmt der Drehimpuls jedoch mit nicht zu vernachlässigender Geschwindigkeit ab und wurde in äußerst guter Übereinstimmung mit der Theorie gemessen (vgl. Das ultra-berühmte Hulse-Taylor-System). Trotzdem ist diese Absage sehr "gut genug", aber keineswegs ein Wunder. Diese Antwort ist jedoch bereits zu lang, insbesondere wenn man bedenkt, dass sie die Frage des OP berührt und ich nicht näher darauf eingehen werde.

Steve Carlip hat einen sehr guten Artikel [1] geschrieben, der sich mit diesem ganzen Problem befasst, einschließlich eines aufschlussreichen Vergleichs mit dem Elektromagnetismus, bei dem die Aberration ebenfalls teilweise aufgehoben wird, sowie der Erläuterung der grundlegenden Gründe für diese Aufhebung.

[1] S. Carlip, Aberration und die Geschwindigkeit der Schwerkraft, Physics Letters A 267 (2000), 81 - 87 https://arxiv.org/abs/gr-qc/9909087
Beim Lesen dieses und des Carlips-Papiers ist es interessant festzustellen, dass die Mathematik nicht sagt, dass der Anziehungskraftvektor "genau" auf die momentane (jedoch definierte) Position der Quelle und nicht auf ihre verzögerte Position gerichtet ist, sodass die Geschwindigkeit der Schwerkraft abbrichtfast "genau".Um genau zu kommen, müssen Sie anscheinend Gesetze zur Erhaltung von Energie und Impuls anwenden, aber warum können Sie nicht direkt (geladene Teilchen) von GR und Maxwell zeigen, dass dies „genau“ und nicht nur annähernd auf eine höhere Ordnung von v zutrifft/ c oder ähnliches?
Ich bin mir nicht sicher, ob ich Ihre Frage verstehe.Was meinst du mit "genau" zwischen Anführungszeichen?
Wie x "= -k ^ 2 x ergibt x x = A Sinus (B + kt) als 'exakte' Lösung. Damit wird eine 'exakte' nicht-relativistische Gravitationsbewegungsgleichung postuliert, die Ausbreitungsverzögerungen (Licht und Schwerkraft) beinhaltet.Man sollte in der Lage sein, eine "exakte" Lösung (geschlossene Form oder Serienausdruck) zu geben, die zeigt, ob die Anziehungskraft als "genau" auf die momentane Position gerichtet angesehen wird oder nicht. Wenn es sich nur um eine Näherung zweiter Ordnung handelt, ist dies tatsächlich der FallIch sage nicht viel über die Grundfrage. Was wir brauchen, ist der Beweis, dass die c-Schwerkraft in der Lösung durch c-light genau aufgehoben wird!
Eigentlich scheint ein Absatz zu fehlen.Der Absatz, der mit 'Taylor Expansion in Tau' endet, gibt nur eine Formel für die Kraft an, die in die verzögerte Richtung zeigt.Der nächste Absatz beginnt mit 'dieser Stornierung';Mir scheint, Sie haben nicht erwähnt, womit die Abberation abgesagt wurde.
Anubhav Goel
2016-01-21 16:05:38 UTC
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Es würde weniger als 8 Minuten dauern. Dies hängt von der Elastizität des Raum-Zeit-Gewebes ab. Entfernen Sie nun plötzlich den Marmor. Die Zeit, die das Tuch benötigt, um seine ursprüngliche Position wiederzuerlangen, damit sich der Endpunkt nicht krümmt, hängt eindeutig von der Elastizität des Stoffes und der Tiefe ab, die er versenkt hat. Unser Raum ist sehr elastisch und für die Krümmung Bei Sonneneinstrahlung würde es einige Sekunden dauern, bis die ursprüngliche Position wieder hergestellt ist.

Gravitations- und Gravitationswellen sind unterschiedlich.

Lassen Sie es mich Ihnen klarstellen eine gespannte Schnur 100m lang. Sende einen Impuls dazu. Es ist klar, dass es eine gewisse Ausbreitungsgeschwindigkeit von fast 2 m / s hat (abhängig vom Material). Schneiden Sie nun ein Ende davon ab, wie lange es dauert, bis die andere Seite der Zeichenfolge es erkennt. Etwas 1 Sekunde. Ist es nicht erstaunlich? Update: Dieses Beispiel wird nicht funktionieren, da 2 Wellen völlig unterschiedliche Impulse sind. Mechanische Welle. Das Fallenlassen eines Strings ist eine elektragnetische Welle.

Dies alles ist nur meine theoretische Vorhersage. Nein so etwas ist noch bewiesen.

Obwohl die genaue Geschwindigkeit der Gravitationswelle im Vergleich zur Lichtwelle ungenau bekannt ist.

Patrick
2013-03-03 15:13:52 UTC
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I feel like this question is being asked wrong and/or it is being interpreted wrong for what you're actually asking. It is understood that the propagation of anything cannot exceed 'c', but I don't think propagation is necessary to answer the question, or to create a valid thought experiment. First off, gravity is not fully understood by any mainstream science and a lot of the paradoxial problems inherent within our current accepted understanding tend to leave many scratching their heads. I'm no physicist, or scientist for that matter, but this has been on my mind for a very long time and I decided to throw it out here and allow you all to tear it to pieces or at least lead me in a better direction lol.

The question, how would the sudden disappearance of the sun affect gravitation, and would it follow 'c' or happen instantaneously?

My answer is Both.

Lets look at gravity in a couple of different ways to explain why I believe this. I see a lot of references to gravity as a wave...I assume this is because of the apparent "propagation" that occurs within a gravitationally active region. I accept that any physical change made by object A that "could" effect object B must travel to object B no faster than 'c'. So yeah, sun goes poof, we wait the 8 minutes before gravity is released. Here's where I go left.....That "wave" isn't necessary to get information from A to B instantly. Look at it backwards, mass is the force (cause), gravity is the result of that force (effect). I don't view gravity as we observe it as a force but the released energy of another force.....displacement. The region that would see a net change if the sun went poof would be space-time. Look at it in a simplified way, I stand at one end of a field and you at the other with 2 cans and a string, pull it taunt and yell into it.....the vibrations travel down the string to my can at the speed of sound and I can hear it. For the sake of this example, lets assume the speed of sound represents 'c', and the sound wave represents gravity....the string would represent space-time. Everything works just as you would expect it. Now, i would ask you to make a constant humming noise into the can. Several milliseconds later, I begin to hear it. Suddenly, you pass out from humming instead of breathing and drop the can. Again, I must wait several milliseconds before I realize something has happened and you've stopped. What I failed to realize was that I already had that information. As the can left your hand (the pull of your gravity), the gravitational constant in local space-time was changed (the tension on the string went slack). Does this not happen instantly? Granted, I know of no device that can measure the gravitational constant in a specific region of space-time but is this not a method of reading the net effect of a massive and sudden gravitational change? What if I lay at the bottom of a pool with an air hose and blow bubbles? The bubbles travel to the surface at (hypothetical) 'c' but the bubbles themselves displace the water causing it to slightly rise in apparent volume. Does this increase in net volume not happen the instant the bubble displaces the water?

Bottom line, I agree that if the sun vanished, it would take 8 minutes for a change in its gravitational influence on the Earth to be observed, but I believe that the net effect on the region of space-time between the earth and sun could be observed instantly using the proper equipment to detect those changes.

Dies sieht eher nach einer separaten (wenn auch verwandten) Frage als nach einer Antwort aus. Ich schlage vor, Sie machen es zu einer Frage.
Durchhang wird nicht sofort bemerkt.Es wird einige Zeit dauern, bis elektrostatische Kräfte diese Schlaffheit übertragen.


Diese Fragen und Antworten wurden automatisch aus der englischen Sprache übersetzt.Der ursprüngliche Inhalt ist auf stackexchange verfügbar. Wir danken ihm für die cc by-sa 2.0-Lizenz, unter der er vertrieben wird.
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