Wie eliminiert die Allgemeine Relativitätstheorie die Newtonsche Fernwirkung? Durch Vermittlung welcher „Transportunternehmen“?

Bei Wikipedia habe ich folgende Aussage gefunden

Aus Newtons Perspektive kann Fernwirkung betrachtet werden als: „ein Phänomen, bei dem eine Änderung der intrinsischen Eigenschaften eines Systems eine Änderung der intrinsischen Eigenschaften eines entfernten Systems induziert, unabhängig vom Einfluss anderer Systeme auf das entfernte System, und ohne dass es einen Prozess gibt, der diesen Einfluss räumlich und zeitlich zusammenhängend trägt.

Später sehe ich an derselben Stelle,

Dieses Problem wurde durch Einsteins allgemeine Relativitätstheorie gelöst, in der die Gravitationswechselwirkung durch Deformation der Raum-Zeit-Geometrie vermittelt wird. Materie verzerrt die Geometrie der Raumzeit und diese Effekte breiten sich, wie elektrische und magnetische Felder, mit Lichtgeschwindigkeit aus .

Ich bin nicht gut in der Allgemeinen Relativitätstheorie, also frage ich Folgendes: Da Himmelsobjekte in ständiger Bewegung sind, senden sie permanent Gravitationswellen aus? Wenn ja, sollten sie dauerhaft Energie verlieren. Sollte dieser Verlust nicht ihre Flugbahn beeinflussen? Oder ist es alternativ ein vernachlässigbarer Verlust im Vergleich zu dem Verlust durch andere Strahlungsarten (Em-Strahlung, Teilchenstrahlung usw.)?

Ein praktisches Beispiel : Stellen Sie sich vor, ein Objekt kommt aus der Ferne, zB ein Asteroid, der sich der Erde nähert. Solange er durch den "leeren Raum" reist, wird er nicht beschleunigt (zumindest nicht von der Erde). Aber wenn er sich der Erde nähert, gibt es einen Moment oder ein Zeitintervall, in dem der Asteroid beginnt, die Erde zu spüren Anwesenheit und beginnt zu beschleunigen. Wie das?. Ich verstehe (wenn ich das überhaupt richtig verstehe), dass während der nicht beschleunigten Bewegung des Körpers keine Strahlung zwischen ihm und der Erde ausgetauscht wird. Wie beginnt der Asteroid dann, die der Erde zu fühlen ? Anwesenheit?Durch die Vermittlung von welchen Spediteuren?

Es ist eine Standardübung, die von einem Zweikörpersystem abgestrahlte Energie zu finden. Für das Sonne-Erde-System liegt der Energieverlust, wenn ich mich richtig erinnere, in der Größenordnung, dass der Umlaufradius im Laufe der Lebensdauer der Sonne um einen Atomradius abnimmt. Ich bin mir über die Details nicht sicher, aber Sie bekommen eine Vorstellung davon, wie gering der Effekt für unser Sonnensystem ist.
@RobinEkman: Ist es eine Standardübung in GR? Um dies zu lösen, empfehlen Sie mir also, einen Kurs in GR zu belegen? Das ist Ihre Lösung?
@RobinEkman: Moment mal, was mich am meisten gestört hat, waren die Träger. Würden Sie mir sagen, verliert das Sonne-Erde-System durch die Kreisbewegung der Erde permanent Energie? Und geht diese Energie durch Gravitationswellen verloren? Würdest du eine Antwort posten?
Ja, Energie geht durch Gravitationswellen dauerhaft verloren, da die Kreisbewegung der Erde um die Sonne ein zeitvariables Quadrupolmoment in der Masse erzeugt. Der Effekt ist verschwindend gering, wie Robin Ekman sagt.
@JerrySchirmer, vielen Dank, aber eine Frage: Der von der Erde emittierte Gravitationsfluss hat keine Richtung? Vielleicht ist meine Frage unsinnig, aber da die Erde ihre Richtung ändert, sollte die Emission der Welle nicht eine Form der linearen Impulserhaltung sein? Ich meine, die in jedem Moment emittierte Welle sollte nicht einen linearen Impuls haben, der der Änderung des linearen Impulses der Erde in diesem Moment entgegengesetzt ist?
Da sich die Erde im Kreis dreht, ist der Netto-Impulsfluss Null, da der Gravitationsstrahlungsfluss im Januar in entgegengesetzter Richtung zum Fluss im Juli verläuft. Es stellt sich heraus, dass Sie im Fall von kollidierenden Binärdateien von Schwarzen Löchern Nettoimpulsübertragungen auf das Gravitationsfeld erhalten können, wenn die letzte Umlaufbahn nur eine halbe Umlaufbahn ist und die Schwarzen Löcher auf Geschwindigkeiten "gedrückt" werden können, die die Fluchtgeschwindigkeit überschreiten aus der Galaxie, in der sie sind.
@JerrySchirmer: danke, dass du immer noch an mein Problem denkst. Aber ein kleiner Einwand: Es scheint unwahrscheinlich, dass sich die Dynamik des im Januar emittierten Flusses mit der Dynamik im Juli aufhebt. Der Fluss im Januar verfliegt mit der Lichtgeschwindigkeit, er bleibt erst im Juli in der Nachbarschaft. Und das verbindet sich mit meinem Problem: Wenn der Fluss beispielsweise im Januar in Richtung Asteroiden geht, ist dies im Februar nicht der Fall. Also wird der Asteroid bis zum nächsten Jahr die Anwesenheit der Erde nicht mehr spüren? Spürt der Asteroid regelmäßig die Anwesenheit der Erde? Irgendetwas ist hier bizarr.
Warum redest du von Asteroiden? die Energie/Impuls wird direkt auf das Gravitationsfeld übertragen. Im Laufe eines ganzen Jahres beträgt der Netto-Impulstransfer im Durchschnitt null.
@JerrySchirmer: Ich spreche von einem Asteroiden, weil der Kern meines Problems darin besteht, wie ein entferntes Objekt, das sich der Erde mit konstanter Geschwindigkeit nähert, die Anwesenheit der Erde spürt. Ich habe von Ihnen und anderen Menschen gehört, dass die Erde Gravitationswellen aussendet. Also, ich habe es verstanden, sonst kann ich mir nicht vorstellen, wie dieses entfernte Objekt (Asteroid in meinem Beispiel) "weiß", dass die Erde näher kommt. Irgendwann beginnt der Asteroid durch die Anziehungskraft der Erde zu beschleunigen. Welcher Mittler „informiert“ den fernen Asteroiden, dass die Erde näher kommt? (nochmal danke)
AH. Dieses Bit stellt man sich am besten nicht als Gravitationswelle vor. Stellen Sie es sich als statisches Gravitationsfeld vor, das die Erde bei ihrer Bewegung mit sich herumschleppt. Es umkreist die Sonne, genau wie die Erde. Und es ist da draußen, weil es schon immer da draußen war.
@JerrySchirmer: Dies scheint die plausibelste von allen Erklärungen zu sein, die ich bisher bekommen habe. Würdest du dir die Mühe machen, eine Antwort zu posten? Bitte tun Sie es und haben Sie einen Punkt von mir. Und danke für deine Freundlichkeit.

Antworten (3)

Der massive Körper, der sich bewegt, verändert das Gravitationsfeld (oder die Metrik) um ihn herum. Diese Änderung geschieht mit Lichtgeschwindigkeit und die Verzögerung kann (und wurde experimentell) nachgewiesen werden. Die Informationsträger dieser Veränderung sind vermutlich Gravitonen (einige Teilchen, die bisher niemand entdeckt hat, obwohl es verschiedene Gründe gibt, an ihre Existenz zu glauben). Die Ausbreitung von Graviton kann (wie im Fall von Photon) als Gravitationswelle (oder elektromagnetische Welle im Fall von Photon) betrachtet werden.

Die Emission von Gravitationswellen kostet Energie. In einigen schnellen und sehr sehr massiven Systemen kann dies zu einem erheblichen Energieverlust führen. Das offensichtliche Beispiel, das überprüft werden sollte, war ein binäres Neutronensternsystem. Russell A. Hulse und Joseph H. Taylor, Jr. maßen sie zuerst an einem neu entdeckten Pulsartyp (Neutronensterne) und bekamen dafür 1993 den Nobelpreis. Dies war auch eine indirekte Bestätigung der Existenz von Gravitationswellen (die direkte Messung). hat nicht ∗ wurde noch nicht durchgeführt, obwohl es weltweit mehrere GW-Detektoren gibt).

∗ Update: Gravitationswellen wurden direkt nachgewiesen, vgl. https://en.wikipedia.org/wiki/List_of_gravitational_wave_observations

Gravitationswellen werden von oszillierenden Quadrupolen (und höheren Momenten) ausgesandt. Vergleichen Sie dies mit Elektromagnetismus, bei dem EM-Strahlung von oszillierenden Dipolen emittiert wird.

Ein isolierter Körper, der sich im Weltraum fortbewegt, wird also keine Gravitationswellen aussenden und keine Energie verlieren. Mir fallen auf Anhieb keine physikalisch plausiblen oszillierenden Gravitationsdipole ein, aber sie würden auch keine Energie verlieren.

Wie Robin in einem Kommentar sagt, ist das offensichtliche Beispiel eines oszillierenden Gravitationsquadrupols zwei Massen, die sich umeinander drehen. Diese strahlen Energie aus, und tatsächlich wurde dies für binäre Neutronensterne gemessen . Jedoch selbst in einem solch extremen System ist die abgestrahlte Energiemenge gering. Es ist nur messbar, weil wir zwei sehr kompakte, sehr massive Objekte haben, die sich mit hoher Kreisfrequenz umkreisen. Für normale kosmologische Objekte wie Doppelsterne, Sonnensysteme, Galaxien usw. ist die Rate der Gravitationswellenemission so gering, dass sie völlig vernachlässigbar ist.

Stellen Sie sich vor, ein Objekt kommt aus der Ferne, wie ein Asteroid. Solange er sich durch den "leeren Raum" bewegt, wird er nicht beschleunigt. Aber wenn er sich der Erde nähert, wird er beschleunigt (der Quadrupol, von dem Sie sprechen?). Wie, es ist für mich unverständlich, fühlt der Asteroid die Anwesenheit der Erde? Wenn die Beschleunigung beginnt, ist es in Ordnung, ich glaube, dass es Strahlung gibt, aber in einem bestimmten Moment seiner nicht beschleunigten Bewegung spürt der Körper die Präsenz der Erde .
@RobinEkman: kannst du meinen Kommentar zu JohnRennie sehen? Können Sie sich Gedanken darüber machen?
Wissen Sie, ob sich dieses Argument auf eine schwache Feldgrenze stützt, in der Gravitationswellen als Lösungen einer linearen Wellengleichung behandelt werden und sich in etwas nahe einem flachen Hintergrund ausbreiten, oder ob dieses Argument ausreicht, um zu beweisen, dass Gravitationseffekte dies sind durch zukünftige Lichtkegel begrenzt, selbst im allgemeinen Fall, in dem die Krümmung groß sein kann und Gravitationswellen sich nichtlinear verhalten können? (wie die 'Geons', die ich in dieser Antwort beschrieben habe )

Ich bin weder promovierter Physiker noch Physiker, aber ich verstehe, dass alle sich bewegenden Körper im Weltraum im Laufe der Zeit kontinuierlich kinetische Energie verlieren.

Nehmen wir zum Beispiel an, das Universum besteht aus einem riesigen Vakuum und einem sich bewegenden Planetenkörper. Dieser Körper wird im Laufe der Zeit kontinuierlich kinetische Energie verlieren. Warum? Ich bin mir nicht sicher. Vielleicht haben virtuelle Teilchen etwas damit zu tun.

Der kosmologischen Theorie zufolge wird das Universum schließlich den Hitzetod erleiden. Es wird keine Bewegung geben, außer vielleicht eine atomare Bewegung. Nochmal, ich bin kein Physiker.

http://www.newscientist.com/article/mg20927994.100-vacuum-has-friction-after-all.html#.VL6G7mwo6Cg

Einstein hat virtuelle Teilchen nicht erwähnt. Und obwohl es im Wikipedia-Artikel klar geschrieben ist - das Problem wurde durch Einsteins allgemeine Relativitätstheorie gelöst.
"Mein Verständnis ist, dass alle sich bewegenden Körper im Weltraum im Laufe der Zeit kontinuierlich kinetische Energie verlieren": Dies ist ein Missverständnis. Der (echte) Isaac Newton hatte dies ganz klar im Sinn, als er das erste Bewegungsgesetz schrieb . Wenn Sie Newton "wollen", sollten Sie es besser lesen
Wie eliminiert die Allgemeine Relativitätstheorie die Newtonsche Fernwirkung? Durch Vermittlung welcher „Transportunternehmen“?
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