Wenn es keine Geschwindigkeitsbegrenzung für die Raum-Zeit-Kompression gibt, warum breiten sich Gravitationswellen dann mit Lichtgeschwindigkeit aus?

Nach dem, was ich über Raumzeit und allgemeine Relativitätstheorie gelesen habe, scheint es keine Begrenzung dafür zu geben, wie schnell die Raumzeit komprimiert oder expandiert werden kann. Warum sind Gravitationswellen dann auf Lichtgeschwindigkeit beschränkt?

[Bearbeiten: Ich habe Verweise auf die Alcubierre-Metrik entfernt, da sie für die Frage nicht relevant sind.]

Die Alcubierre-Metrik geht von der Existenz exotischer Materie mit negativer Energiedichte aus. Nun, das ist Betrug ... stellen Sie sich vor, ich könnte ein Thermalbad mit negativer thermodynamischer Temperatur machen ... BINGO! Sofortiges Perpetuum mobile! Billionen in meiner Tasche, nachdem meine kostenlosen Energiekraftwerke in Betrieb sind! Ich werde der König der Welt sein! Nun, ich werde es tun, sobald ich dieses negative Temperaturbad entdecke... und Alcubierre wird Sie mit seinem Warpantrieb zu den Sternen bringen... sobald er exotische Materie findet. :-)
@CuriousOne Mir ist bewusst, dass Alcubierre betrügt , aber hat er nicht Recht mit dem Fehlen von Beschränkungen für die Geschwindigkeit der Raumzeitkomprimierung? Warum sind dann Gravitationswellen auf c beschränkt ?
Ich schummele mit meinen Gratis-Energie-Kraftwerken, nicht wahr? Aber habe ich nicht auch Recht, wenn ich den dritten Hauptsatz der Thermodynamik einfach ignoriere? Wer braucht das schon? Das ist im Grunde deine Frage.
@CuriousOne: Alcubierre hat keine physikalische Methode vorgeschlagen, um die Warp-Blase zu erzeugen; Was er tat, war, eine Lösung zu finden, die mit den Einstein-Feldgleichungen übereinstimmt, wobei er im Wesentlichen mit den gewünschten Ergebnissen begann. Das nennt man clever sein. Es liegt an uns, einen Weg zu finden, es umzusetzen; bisher kein Glück.
Ich bin sicher, Sie haben bemerkt, dass ich auch keine physikalische Methode vorschlage, um ein Bad mit negativer Temperatur zu erzeugen. Lassen Sie mich wissen, wenn Sie auf einen stoßen, da ich meine Billionen Dollar kassieren möchte. :-) Kennen Sie übrigens den Begriff "Garbage in, Garbage out"? Das war ziemlich genau das, was Alcubierre tat.
Wenn Sie keine Warp-Antriebe mögen, an welche schnellen Komprimierungen oder Expansionen denken Sie dann? Wurmlöcher? Das erfordert auch exotische Materie? Oder sprechen Sie nur von nichtlokalen Trennungen, wie zwei Galaxien, die in der gleichen Entfernung schneller als Lichtgeschwindigkeit wachsen. Sicher, Sie können die Distanz zwischen einer Gravitationsquelle und einem Empfänger schneller als Lichtgeschwindigkeit wachsen lassen. Sie können dies auch mit einer Quelle und einem Empfänger von Steinen tun. Weil es keine Grenze (außer der möglicherweise endlichen Größe des Universums) gibt, wie schnell die sich bewegende Entfernung zwischen zwei Punkten wächst.
@Timaeus Ich denke nicht an die Art und Weise, wie die Komprimierung erzeugt wird. Ich frage, warum die Raumzeitreise bei c gestört wird, wenn das Medium, in dem sie reisen, keine Begrenzung dafür hat, wie schnell es komprimiert / expandiert werden kann. (Vielleicht ist es einfach so und wir wissen nicht warum oder vielleicht habe ich eine schlechte Annahme getroffen)
@drakyoko Ich habe dir ganz genau gesagt, wie man eine Welle von hier nach dort mit einer Geschwindigkeit schneller als Licht bringt . Und trotzdem willst du mich fragen, warum das nicht geht? Das wäre so, als würde man fragen, wie man Licht dazu bringen kann, sich mit weniger als Geschwindigkeit fortzubewegen C und wenn Ihnen dann gesagt wird, dass Sie es durch Wasser oder Glas führen können, bearbeiten Sie den Teil Ihrer Frage, in dem Wasser und Glas erwähnt wurden. Machen Sie einfach eine Lösung für eine Welle, die sich schneller als Licht bewegt , und berechnen Sie den Einstein-Tensor, dividieren Sie ihn durch eine Konstante, um den gesamten Stress-Energie-Tensor zu erhalten, und stellen Sie dann fest, dass er exotische Materie enthält.

Antworten (2)

Erstens breiten sich Gravitationswellen mit hoher Geschwindigkeit aus C lokal, also für jemanden innerhalb einer Warp-Blase, hält eine Gravitationswelle auch innerhalb der Blase immer noch Schritt mit Licht, das sich ebenfalls innerhalb der Blase befindet.

Zweitens breiten sich Gravitationswellen (wie elektromagnetische Wellen) nur mit Geschwindigkeit aus C In einem Vakuum. Und man kann aus Vakuum-Raumzeit keine Warp-Blase machen. An bestimmten Stellen braucht man exotische Materie, was es an diesen Stellen nicht zu einem Vakuum macht.

Ja, aber ich interessiere mich nicht für eine Gravitationswelle in einer Warp-Blase. Ich erwähnte die Alcubierre-Metrik nur als Beweis (vielleicht fehlerhaft? aber warum?), dass die Raumzeit schneller komprimiert werden kann als c , und da Gravitationswellen meines Wissens nur Wellen von Kompressionen der Raumzeit sind, sehe ich keinen Grund dafür beschränkt auf c
@drakyoko Eine Gravitationswelle in einer Warp-Blase ist genau so, wie man eine Gravitationswelle schneller als Licht von hier nach dort bringt. Andere Optionen sind passierbare Wurmlöcher (die ebenfalls exotische Materie erfordern, genau wie Warp-Antriebe). Damit habe ich Ihre Frage wörtlich beantwortet. Ich weiß nicht, warum Sie auch nur den geringsten Einwand haben, also weiß ich nicht, wie ich die Antwort verbessern kann. Wenn Sie eine Gravitationswelle schneller senden wollen, wissen Sie, was Sie brauchen: exotische Materie.

Für Gravitationswellen gibt es keine Grenzgeschwindigkeit c!

Mit dieser Frage haben Sie ein wichtiges Thema getroffen, das in Vorträgen, Artikeln und Büchern meist schlecht diskutiert wird. Es gibt kein allgemeines Gesetz, das besagt, dass die Geschwindigkeit von Gravitationswellen und Gravitationsstörungen notwendigerweise c ist. Es gibt auch kein Gesetz, das besagt, dass sie die Grenze c nicht überschreiten dürfen. Dennoch werden sie fast immer so zitiert, als wären sie bewiesene Theoreme!

Die Fehlinterpretation rührt daher, dass Einstein die Geschwindigkeit c für eine spezielle Art von Gravitationswellen abgeleitet hat – durch die sogenannten linearisierten Einstein-Gleichungen. Es ist also eine spezielle Näherung, wenn die Raumzeit, über die sich die Wellen ausbreiten, als Minkowski-Raumzeit genommen werden kann und die Intensität der Wellen schwach ist. Dies ist eindeutig ein wichtiger, aber sehr spezieller Typ aller Gravitationswellen und Effekte.

Seitdem sind 100 Jahre vergangen, und niemand konnte eine ähnliche Ableitung für alle Gravitationswellen- und Effektausbreitungsfälle herstellen. Aber viele Forscher haben es viele Male versucht ... Für einige andere spezielle Raumzeiten gibt es ähnliche ungefähre Ergebnisse. Aber die Frage nach der Ausbreitungsgeschwindigkeit von schwachen und starken Gravitationswellen und Störungen gekrümmter Raumzeiten bleibt trotz des falschen Mythos offen.

Tatsächlich wird in der fortgeschrittenen Forschung, die versucht, Gravitationseffekte zu beschreiben, die sich in gekrümmten Raumzeiten (gekoppelt an materielle Felder) ausbreiten, gewöhnlich geschlussfolgert, dass sich die Wellen mit einer anderen Geschwindigkeit als c ausbreiten! Sie haben keine gleichförmige Geschwindigkeit, sondern je nach Kopplungen, Parametern und Annäherungsart einen weiten Geschwindigkeitsbereich. Sie können sich mit Geschwindigkeiten kleiner als c ausbreiten, aber auch mit Geschwindigkeiten größer als c. Das ist alles, was uns die besten theoretischen Modelle vorerst sagen können. Siehe zum Beispiel diese Quelle, ich hebe eine Aussage in der Zusammenfassung hervor: „Wir zeigen, dass für die Wahl der Wechselwirkungszeichen, die durch S-Matrix- und Spektraldichte-Positivitätsgrenzen impliziert werden, die durch Analytizität und Kausalität vorgeschlagen werden,Die Geschwindigkeit von Gravitationswellen ist bei niedrigen Energien auf NEC-erhaltenden Hintergründen im Allgemeinen superluminal, was bedeutet, dass sich Gravitationswellen schneller ausbreiten als die Metrik erlaubt, an die Photonen und Standardmodellfelder minimal gekoppelt sind. "- Die Geschwindigkeit der Schwerkraft

Die Geschwindigkeit einer Welle ist die Geschwindigkeit der lokalen "Aktualisierung" ihrer Lokalität. Eine Welle kann sich nur so schnell ausbreiten wie die Aktualisierungszeitquanten, und das beobachtete c spiegelt diese Aktualisierungsgeschwindigkeit wider. Es ist nicht klar, ob man die Raumgeometrie so "falten" kann, dass weit entfernte Regionen als lokale Nachbarn aktualisiert werden. Hat sich das als möglich erwiesen?
Wenn es keine Geschwindigkeitsbegrenzung für die Raum-Zeit-Kompression gibt, warum breiten sich Gravitationswellen dann mit Lichtgeschwindigkeit aus?
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