In welchen physikalischen Situationen ist die Feldschwächegrenze ungültig?

Der Standard-Übersichtsartikel zu Relativitätstests ist Will 2014. Er aktualisiert den Artikel alle 5-10 Jahre.

Die lineare Theorie reicht für fast alle bisher durchgeführten experimentellen Anwendungen der Allgemeinen Relativitätstheorie aus, einschließlich der Tests des Sonnensystems (Lichtablenkung, Perihelpräzession und Shapiro-Zeitverzögerungsmessungen), Gravitationslinsen und Gravitationswellendetektion.

Die lineare Theorie kann den Nachweis von Gravitationswellen beschreiben, aber sie kann nicht ihre Emission beschreiben . Der jüngste Nachweis von Gravitationswellen ist daher eine direkte Untersuchung von Starkfeldeffekten. GR sagt Dinge wie die von einem inspirierenden binären Schwarzen Loch emittierte Wellenform voraus, und seine Vorhersagen scheinen durch die LIGO-Virgo-Beobachtungen bestätigt worden zu sein.

Will gibt mehrere Möglichkeiten an, um zu beschreiben, was als starkes Feld gilt. Eine stark relativistische Bewegung ist ein Kriterium. Eine andere ist die Emission von Gravitationswellen.

GR ist eine nichtlineare Theorie, weil sie die Wechselwirkung von Masse-Energie mit Masse-Energie beschreibt, aber Gravitationsfelder selbst können Energie transportieren, also interagiert die Schwerkraft mit sich selbst.

Betrachten Sie als einfaches Beispiel für Nichtlinearität die Analogie mit statischer Elektrizität. Indem Sie die Richtung des elektrischen Feldes umkehren, können Sie eine negative Ladung in eine positive Ladung umwandeln. Es gibt keinen solchen Begriff in GR, also haben wir keine Schwarzen Löcher mit negativer Masse.

Verweise

Will, The Confrontation between General Relativity and Experiment, 2014, https://arxiv.org/abs/1403.7377