Bewegen sich Gravitationswellen wie EM-Wellen immer in einer geraden Linie (entlang einer Geodäte)?

Es gibt viele Fragen und Antworten auf dieser Seite über Licht, das sich im Vakuum in geraden Linien ausbreitet (nach einer Geodäte). Und es gibt eine Menge über EM- und Gravitationswellen, die sich mit der gleichen Geschwindigkeit bewegen C .

Ich habe diese Frage gelesen:

Wenn wir Licht betrachten, das sich in der klassischen Grenze ausbreitet, dann bewegt es sich in geraden Linien.

Wie reisen einzelne Photonen von hier nach dort?

Und das hier:

die Gravitationswellenwege sind die gleichen wie Lichtwege

Funktionieren Gravitationslinsen auf Gravitationswellen?

Basierend auf diesen sollten sich Gravitationswellen immer auf einem geraden Weg ausbreiten (Geodäten folgen), genau wie EM-Wellen. Eigentlich ist dies das, was wir eine Null-Geodäte nennen.

Warum wird Licht durch eine Nullgeodäte beschrieben?

Aber ist es richtig, dass Gravitationswellen nach Null-Geodäten immer geradlinig verlaufen müssen, und lässt sich das beweisen?

Laut dem Kommentar ist die Frage interessanter, weil Geodäten der Krümmung der Raumzeit folgen und Gravitationswellen Störungen der Raumzeit selbst sind.

Frage:

  1. Bewegen sich Gravitationswellen wie EM-Wellen immer in einer geraden Linie (entlang einer Geodäte)?
Wollen Sie dies nur in Relativitätsmodellen fragen? Das heißt, Sie beziehen sich nicht auf eine EM-Welle, wie sie von der klassischen Elektrodynamik beschrieben wird?
Dies ist eine subtilere Frage, als Sie vielleicht denken. Bewegen sich Airy-Strahlen in geraden Linien? Selbst Licht bewegt sich also nicht ganz gerade. Ebene Wellen tun es, aber Sie können sich ziemlich exotische Konfigurationen elektromagnetischer Felder einfallen lassen, die Sie überraschen werden :-)
@DaddyKropotkin ja, Klassik ist in Ordnung.
Ich denke, die Frage, die das Poster stellt, lautet: "Bewegen sich Gravitationswellen entlang von Geodäten?". Das ist eine sehr interessante Frage, da Geodäten durch die Verzerrung der Raumzeit definiert sind und Gravitationswellen eine Verzerrung der Raumzeit sind ...
@ ZenFox42 danke, ich habe die Frage bearbeitet.
Es ist wichtig, sich sowohl für Licht- als auch für Gravitationswellen daran zu erinnern, dass dieses Ergebnis auf der Annäherung basiert, dass die Intensität der Welle klein genug ist, um die Hintergrundraumzeit nicht zu verändern. Diese Frage scheint eine Art Frage zu sein "interagiert die Gravitationswelle nicht mit der zugrunde liegenden Raumzeit", und die Antwort ist "ja", aber sobald die Welle groß genug ist, dass die Wechselwirkungen nachweisbar sind, lautet die Antwort "alles". wird wirklich, wirklich kompliziert, und es ist schwierig, allgemeines Verhalten zu finden.
@JerrySchirmer danke, verstehe ich richtig, dass Sie sagen, dass die aktuellen GWs, die wir erkennen können, die Hintergrundraumzeit ändern, das heißt, sie ändern auch die Geodäten, entlang denen sie sich bewegen (vorübergehend natürlich)?
@ÁrpádSzendrei, Ja, aber der Effekt ist so extrem klein, dass er nicht gemessen werden kann, da die Gravitationswellen bereits so klein sind, dass sie am äußersten Rand der Nachweisbarkeit liegen, und jede Wechselwirkung mit dem Hintergrund ein Effekt zweiter Ordnung und kleiner wäre still.
@JerrySchirmer Ich verstehe, also wenn es so klein ist, dann, wenn wir es außer Acht lassen, denkst du, GWs bewegen sich entlang Geodäten (wie EM-Wellen)?
@ÁrpádSzendrei ja. Dies ist ein abgeleitetes Ergebnis, das als "exaktes" Ergebnis in der Grenze erhalten werden kann, dass die GW-Wellenwechselwirkungen klein sind.
@JerrySchirmer scheint eine Antwort zu sein. Möchtest du es aufschreiben?

Antworten (2)

In diesem Link werden die Ähnlichkeiten und Unterschiede von Gravitationswellen zu elektromagnetischen Wellen untersucht .

Du fragst:

Bewegen sich Gravitationswellen wie EM-Wellen immer in einer geraden Linie?

Ich denke, dass die geraden Linien die Lichtstrahlbeschreibung des Lichts sind,

In der Optik ist ein Strahl ein idealisiertes Lichtmodell, das man erhält, indem man eine Linie wählt, die senkrecht zu den Wellenfronten des tatsächlichen Lichts steht

Für Gravitationswellen sind äquivalente Strahlen definiert, und das ist die geometrische Optik, die modifiziert werden muss, wenn die Wellenlängen für das untersuchte System zu groß werden, wie dieser Link andeutet.

Es ist gängige Praxis, den Linseneffekt von Gravitationswellen (GW) unter Verwendung des Regimes der geometrischen Optik zu untersuchen. In vielen astrophysikalischen Konfigurationen bricht dieses Regime jedoch zusammen, wenn die Wellenlänge mit dem Schwarzschild-Radius der Linse vergleichbar wird.

Es gibt auch diesen Link :

Die geometrisch-optische Erweiterung reduziert das Problem der Lösung von Wellengleichungen auf eine der Lösung von Transportgleichungen entlang von Strahlen. Hier betrachten wir skalare, elektromagnetische und Gravitationswellen, die sich in einer gekrümmten Raumzeit in der Allgemeinen Relativitätstheorie ausbreiten. Wir zeigen, dass jede von einer Wellengleichung mit demselben Hauptteil beherrscht wird. Daraus folgt: Jede Welle breitet sich mit Lichtgeschwindigkeit entlang von Strahlen aus (Nullgeneratoren von Hyperflächen konstanter Phase) ......

die Gravitationswellenwege sind die gleichen wie Lichtwege

Ich kann diesem Zitat nicht zustimmen.

Licht oder allgemeiner EM-Strahlung besteht aus Photonen. Diese Quanten zerstreuen sich nicht von ihrem Anfang (Emission) bis zu ihrem Ende (Absorption). Ein Photonenstrahl eines Lasers ist beispielsweise im Durchmesser begrenzt und der Fokus ist nicht so perfekt, dass dieser Durchmesser konstant bleibt.
Der Durchmesser des Lichtstrahls nimmt mit zunehmender Entfernung zu, aber das Gravitationspotential als eine Art Medium hat damit (fast) nichts zu tun. Der Energieinhalt der Quanten ändert sich nicht, die Anzahl der Quanten ändert sich nicht und sie zerstreuen sich nicht entlang ihrer geodätischen Bahn.

Dasselbe kann nicht über das Gravitationspotential gesagt werden. Ob durch Gravitonen ausgedrückt oder nicht, das Gravitationspotential über der Gravitonenskala ist ein Kontinuum. Ein Berg auf einem Himmelskörper wird niemals zu einer Diskontinuität für ein Raumfahrzeug führen, das einen solchen Körper umkreist. Daraus folgt, dass die Schwerkraft im Raum dissipativ ist.

Bewegen sich Gravitationswellen wie EM-Wellen immer in einer geraden Linie (entlang einer Geodäte)?
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