Verlangsamt die Schwerkraft die Geschwindigkeit, mit der sich das Licht fortbewegt?

Dies ist eine dieser Fragen, die subtiler ist, als es scheint. In GR ist die Lichtgeschwindigkeit nur lokal gleich$c$, und wir (ungefähr) Schwarzschild-Beobachter sehen, wie sich die Lichtgeschwindigkeit ändert, wenn sich Licht zu oder von einem Schwarzen Loch (oder einem beliebigen Gravitationsschacht) bewegt. Bekanntlich fällt die Geschwindigkeit, mit der sich radial bewegendes Licht bewegt, am Ereignishorizont auf Null. Die Antwort auf Ihre erste Frage lautet also: Ja, die Schwerkraft verlangsamt das Licht, das uns von der Sonne erreicht.

Genauer gesagt können wir den Schwarzschild-Radius messen$r$indem man den Umfang einer Kreisbahn um die Sonne misst und durch 2 dividiert$\pi$. Wir können auch den Umfang der Sonne messen und ihren Radius berechnen und aus diesen Werten die Entfernung von unserer Position zur Sonnenoberfläche berechnen. Wenn wir dies tun, werden wir feststellen, dass die durchschnittliche Lichtgeschwindigkeit über diese Entfernung kleiner als ist$c$.

Angenommen, wir haben die Entfernung zur Sonnenoberfläche mit einem (langen) Maßband gemessen. Wir würden einen Wert erhalten, der größer ist als der im obigen Absatz berechnete, und wenn wir diese Entfernung verwenden, um die Geschwindigkeit des Lichts von der Sonne zu berechnen, würden wir eine Durchschnittsgeschwindigkeit von erhalten$c$.

Ich nehme an, die einzig richtige Antwort auf Ihre Frage lautet: Es kommt darauf an .

Zu Ihrer anderen Frage: Unter der Annahme, dass die Raumzeit um die Sonne durch die Schwarzschild-Metrik beschrieben wird, ist die Zeitdilatation an der Sonnenoberfläche gegeben durch:

wo$r_s$ist der Radius eines Schwarzen Lochs mit der Masse der Sonne und$r$ist der Radius der Sonne. Ersteres ist ungefähr 3.000 m und letzteres ungefähr 700.000.000 m, also berechne ich den Zeitdilatationsfaktor mit ungefähr 1,000002 und das ist zu klein, um direkt gemessen zu werden.

Sie können jedoch den Gravitationslinseneffekt als auf Änderungen der Lichtgeschwindigkeit zurückzuführen interpretieren, und da wir den Gravitationslinseneffekt aufgrund der Sonne messen können, können Sie argumentieren, dass wir seine Wirkung auf die Lichtgeschwindigkeit gemessen haben. Das ist nicht wirklich wahr, da Gravitationslinsen die Raumzeitkrümmung messen. Allerdings ist die Änderung der Lichtgeschwindigkeit (gemessen von einem Schwarzschild-Beobachter) ein Aspekt davon.

Verlangsamt die Schwerkraft die Geschwindigkeit, mit der sich das Licht fortbewegt?

Nicht wirklich . Licht folgt einfach einem gekrümmten Weg in der Krümmung der Raumzeit, der von einem massiven Objekt erzeugt wird (eine Folge der Schwerkraft). Aber die Schwerkraft selbst verlangsamt das Licht nicht. Weil wir gerade diese Gravitationswellen (vor einem Jahrhundert) so korrigiert haben, dass sie nicht augenblicklich sind, sondern sich genau um bewegen$c$als Folge von SR, das die Lichtgeschwindigkeit als lokale Rahmenkonstante deklariert. Es entsteht also kein Licht zu bremsen.

Es kommt aber darauf an, wie man misst. Wenn Sie ein Beobachter sind und messen$c$lokal überall, können Sie sagen, dass es immer noch eine Konstante ist. Lokal ist es ein Nein ... Aber wenn Sie auf ein massives Objekt wie ein Schwarzes Loch oder einen Neutronenstern blicken, können Sie Licht viel langsamer oder schneller messen, je nachdem, wo Sie sich befinden. Ich meine, ob Sie sehr stark von den Feldern beeinflusst werden.

Können wir tatsächlich die Zeit messen, die das Licht der Sonne braucht, um uns zu erreichen?

Ja . Aber wir müssen die gravitative Zeitdilatation berücksichtigen.

Wird dieses Licht verzögert, wenn es aus der Schwerkraft der Sonne heraussteigt?

Ja . Wenn wir dieses Licht messen, indem wir geodätische Pfade um diese Gravitationsfelder nehmen, gibt es diese Shapiro-Verzögerung . Aber wenn wir die entsprechenden Entfernungs- und Zeitmessungen entlang der Geodäten vornehmen, können wir das immer noch finden$c$ist eine Konstante.

Sie nennen es aus gutem Grund Relativität. Die Geschwindigkeit, mit der Sie Licht reisen, hängt von Ihrem Bezugssystem ab, wenn ein Gravitationsfeld vorhanden ist. Befindet man sich im Ruhesystem der Masse, die das Gravitationsfeld erzeugt, kann die Lichtgeschwindigkeit aus der Swarzschild-Metrik berechnet werden. Dieser Link stellt eine schöne Ableitung dar: http://mathpages.com/rr/s6-01/6-01.htm

Im Allgemeinen hängt die Lichtgeschwindigkeit vom Gravitationsfeld sowie davon ab, wo und in welche Richtung der Lichtstrahl geht. Die Lichtgeschwindigkeit ist kein einfacher Skalar in einem Gravitationsfeld, sondern ein Tensor!

• Nein, die Maxwell-Gleichungen bedeuten, dass das konstant ist.
• Ja, es sind ~8 Minuten.
• Ja, wenn es auf eine kurvige Bahn kommt. Zum Beispiel werden einige (aber nicht viel für etwas so Leichtes wie die Sonne) die Sonne von der Erde wegbewegen, aber umkehren, wenn sie von der Sonne angezogen werden. Die zurückgelegte Gesamtstrecke ist länger als eine geradlinige Strecke, was sich in der benötigten Zeit widerspiegelt.

Siehe auch: Gravitationslinseneffekt.