Wie schnell breitet sich die Schwerkraft aus?

Da die allgemeine Relativitätstheorie wie jede gute klassische Feldtheorie eine lokale Theorie ist, reagiert die Erde auf die lokale Krümmung, die sich nur ändern kann, wenn die Information über das Verschwinden der Sonne an die Position der Erde übermittelt wurde (durch die Ausbreitung von Gravitationswellen ).

Also ja, die Erde würde 8 Minuten lang die Position der Sonne umkreisen, bevor sie tangential davonfliegt. Aber ich sollte hinzufügen, dass ein solches Verschwinden von Masse sowieso unphysikalisch ist, da Masse-Energie nicht einfach wegpuffen oder sogar verschwinden und augenblicklich woanders erscheinen kann. (Im zweiten Fall würde Masse-Energie nur in dem Referenzrahmen erhalten bleiben, in dem das Verschwinden und das Erscheinen gleichzeitig erfolgen – dies alles ist eine Folge davon, dass GR eine klassische Feldtheorie ist).

Eine realistischere Situation wäre eine Massenkonfiguration, die ihre Form nicht kugelförmig ändert, wobei in diesem Fall die Umlaufbahnen von Satelliten gestört würden, aber erst dann, wenn genügend Zeit für Gravitationswellen verbleibt, um den Satelliten zu erreichen.

Gravitationseinflüsse breiten sich mit Lichtgeschwindigkeit aus, nicht sofort.

Die Frage, was passieren würde, wenn die Sonne sofort verschwinden würde, ist eigentlich eine komische Frage in der allgemeinen Relativitätstheorie. Die Gleichungen der Allgemeinen Relativitätstheorie implizieren als mathematische Konsequenz, dass Energie lokal erhalten bleiben muss. Daher gibt es keine gültige Lösung für die Gleichungen, die das plötzliche Verschwinden der Sonne beschreiben (da dieses Szenario gegen die lokale Energieeinsparung verstößt).

(Ähnliches gilt übrigens auch für den Elektromagnetismus: Ladungserhaltung ist eine logische Konsequenz aus den Maxwellschen Gleichungen, wenn Sie also jemand fragt, was das elektrische Feld macht, wenn eine Ladung plötzlich verschwindet, gibt es keine richtige Antwort.)

Aber Sie können vernünftigerweise fragen, was passieren würde, wenn die Sonne plötzlich ihre Massenverteilung ändern würde – wenn sie beispielsweise explodieren und ihre Masse mit hoher Geschwindigkeit in verschiedene Richtungen schicken würde. Die Antwort ist, dass sich die Umlaufbahn der Erde 8 Minuten lang nicht ändern würde.

Bisher stimmen alle Beobachtungen mit Standard-GR überein, aber ich glaube nicht, dass insbesondere die Geschwindigkeit der Schwerkraft jemals gemessen wurde.

Experimentelle Messungen der Gravitationsgeschwindigkeit waren vor ein paar Jahren eine ziemliche Kontroverse, als ein Artikel herauskam, in dem behauptet wurde, dass die Gravitationsgeschwindigkeit sehr nahe bei dieser liegt$c$gemessen durch die Shapiro-Verzögerung. Artikel zum Thema Google Shapiro+Speed+Gravity finden Sie unter:
http://www.google.com/search?q=speed+of+gravity+site%3Aarxiv.org+shapiro

Clifford Will ist Experte auf dem Gebiet und sagt, dass es keine Messung gab. Er hat eine Website zu diesem Thema, die Links zu den verschiedenen Artikeln enthält:
https://web.archive.org/web/20110720122240/http://wugrav.wustl.edu/people/CMW/SpeedofGravity.html

Ich vermute, dass die Will-Seite gewonnen hat. Aber Wissenschaft bedeutet „niemals zugeben zu müssen, dass man sich geirrt hat“. Hier sind zwei Duellpapiere zu diesem Thema, die zur gleichen Zeit in derselben Zeitschrift veröffentlicht wurden (das Datum, nachdem Clifford Will seine Seite zuletzt oben aktualisiert hatte):

Klasse.Quant.Grav. 22 (2005) 5181-5186, Sergei M. Kopeikin, Kommentar zu „Model-dependence of Shapiro time delay and the „speed of gravity/speed of light“ controversy“
http://arxiv.org/abs/gr-qc/ 0510048

Class.Quant.Grav.22 (2005) 5187-5190, S. Carlip, Reply to „Comment on Model-dependence of Shapiro time delay and the 'speed of gravity/speed of light‘ controversy“
http://arxiv.org /abs/gr-qc/0510056

Ihre Frage wurde zuerst von Laplace gestellt. Das Folgende ist aus dem Wikipedia-Artikel über "Die Geschwindigkeit der Schwerkraft".

Laplace

Der erste Versuch, eine endliche Gravitationsgeschwindigkeit mit Newtons Theorie zu kombinieren, wurde 1805 von Laplace unternommen. Basierend auf Newtons Kraftgesetz betrachtete er ein Modell, in dem das Gravitationsfeld als Strahlungsfeld oder Flüssigkeit definiert ist. Änderungen in der Bewegung des anziehenden Körpers werden durch eine Art Wellen übertragen.[4] Daher sollten die Bewegungen der Himmelskörper in der Reihenfolge v/c modifiziert werden, wobei v die Relativgeschwindigkeit zwischen den Körpern und c die Gravitationsgeschwindigkeit ist. Der Effekt einer endlichen Gravitationsgeschwindigkeit geht gegen Null, wenn c gegen unendlich geht, aber nicht so 1/c2 wie in modernen Theorien. Dies führte Laplace zu dem Schluss, dass die Geschwindigkeit der Gravitationswechselwirkungen mindestens ist$7\times10^6$mal die Lichtgeschwindigkeit. Diese Geschwindigkeit wurde im 19. Jahrhundert von vielen verwendet, um jedes Modell zu kritisieren, das auf einer endlichen Geschwindigkeit der Schwerkraft basiert, wie elektrische oder mechanische Erklärungen der Gravitation.

Aus heutiger Sicht ist Laplaces Analyse falsch. Da Laplace die Lorentz-Invarianz statischer Felder nicht kannte, nahm er an, dass, wenn sich ein Objekt wie die Erde um die Sonne bewegt, die Anziehungskraft der Erde nicht auf die augenblickliche Position der Sonne gerichtet wäre, sondern auf die Stelle, an der sich die Sonne bei ihrer Position befunden hätte wurde unter Verwendung der Relativgeschwindigkeit verzögert (diese Verzögerung tritt tatsächlich mit der optischen Position der Sonne auf und wird als jährliche Sonnenaberration bezeichnet). Wenn man die Sonne im Ursprung festhält und sich die Erde auf einer Umlaufbahn mit dem Radius R mit der Geschwindigkeit v bewegt, unter der Annahme, dass sich der Gravitationseinfluss mit der Geschwindigkeit c bewegt, verschiebt sich die wahre Position der Sonne vor ihrer optischen Position um einen Betrag gleich vR / c, Das ist die Laufzeit der Schwerkraft von der Sonne zur Erde multipliziert mit der relativen Geschwindigkeit der Sonne und der Erde. Die Anziehungskraft der Schwerkraft (wenn sie sich wie eine Welle wie Licht verhält) würde dann immer in Richtung der Erdgeschwindigkeit verschoben, sodass die Erde immer in Richtung der optischen Position der Sonne gezogen würde und nicht in ihre tatsächliche Position . Dies würde einen Zug vor der Erde verursachen, was dazu führen würde, dass sich die Umlaufbahn der Erde spiralförmig nach außen dreht. Eine solche Außenspirale würde um einen Betrag v/c im Vergleich zu der Kraft, die die Erde in der Umlaufbahn hält, unterdrückt; und da beobachtet wird, dass die Erdumlaufbahn stabil ist, muss Laplaces c sehr groß sein. Tatsächlich kann sie, wie heute bekannt ist, als unendlich angesehen werden, da sie als statischer Einfluss in der Ferne augenblicklich ist, wenn sie von Beobachtern mit konstanter Quergeschwindigkeit gesehen wird.

In einer Feldgleichung im Einklang mit der speziellen Relativitätstheorie (dh einer unveränderlichen Lortentz-Gleichung) richtet sich die Anziehung zwischen statischen Ladungen immer auf die momentane Position der Ladung (in diesem Fall die "Gravitationsladung" der Sonne), nicht auf die Zeit. zurückgebliebener Sonnenstand. Wenn sich ein Objekt mit konstanter Geschwindigkeit bewegt, hat die Wirkung auf die Umlaufbahn die Ordnung v2 / c2, und die Wirkung bewahrt Energie und Drehimpuls, sodass die Umlaufbahnen nicht zerfallen. Die Anziehungskraft auf ein Objekt, das sich mit konstanter Geschwindigkeit bewegt, erfolgt ohne Verzögerung zu seiner momentanen Position, sowohl für die Schwerkraft als auch für die elektrische Ladung.

Von Hacker News https://news.ycombinator.com/item?id=6253263

Dies ist eine viel interessantere Frage, als es auf den ersten Blick scheinen mag, und sie verdient einige Aufmerksamkeit, weil sie uns etwas Grundlegendes und Wunderbares und einfach verdammt Großartiges über das Universum sagt.

Aber ich weiß nicht, wie ich die Geschichte kurz und bündig erzählen soll. Also werde ich das tun, was ich tue. Es tut mir sehr leid. Fühlen Sie sich frei, weiterzumachen, wenn Sie das als ermüdend empfinden.

Betrachten Sie die Erde und Sie darauf. Du schwebst nicht frei, also ist eindeutig etwas im Gange. Wir nennen das „Schwerkraft“. Wir können es im weitesten Sinne eine Interaktion nennen: Sie und die Erde interagieren irgendwie, und das hält Sie davon ab, frei zu schweben. Wir können dann fragen, wie die Geschwindigkeit dieser Interaktion ist, indem wir es in diesen spezifischen Begriffen ausdrücken: Wie viel Zeit wird zwischen Ihrer Änderung Ihrer Position relativ zum Boden und Ihrem Beginn des Sturzes vergehen?

Ja, es ist das Wile E. Coyote-Problem. Wile E. Coyote rennt von einer Klippe, schwebt lange genug in der Luft, um ein Schild mit der Aufschrift „Hilfe“ hochzuhalten, und beginnt dann zu fallen.

Das ist eindeutig übertrieben. Aber wie viel Zeit vergeht im wirklichen Leben zwischen dem Abstieg von einer Klippe und dem Beginn des Sturzes?

Wir können das Problem naiv angehen, indem wir uns daran erinnern, dass alle sich ausbreitenden Phänomene im Universum durch die Lichtgeschwindigkeit begrenzt sind. Angesichts dieser Tatsache ist die Hypothese sinnvoll, dass die Zeit zwischen dem Moment, in dem Wile E. von der Klippe tritt, und dem Beginn seines Sturzes gleich oder größer als die Entfernung zwischen ihm und dem Boden geteilt durch die Lichtgeschwindigkeit ist. Weniger geht doch nicht, oder?

Wir können dann eine Reihe von sehr, sehr präzisen Experimenten mit sehr feinen Toleranzen konstruieren – wahrscheinlich mit Elektromagneten und Lasern oder so etwas – um diese Hypothese zu testen. Und dann können wir feststellen, dass wir völlig gottverdammt falsch liegen.

Bis an die absolute Grenze unserer Fähigkeit, es zu messen – und unsere Fähigkeit, es zu messen, ist wirklich gut, da wir Elektromagnete und Laser und andere teure wissenschaftliche Dinge verwendet haben – wenn ein Objekt fallen gelassen wird, beginnt es sofort zu fallen. Nicht nach einem sehr kurzen Zeitintervall, sondern absolut augenblicklich. Wie im Nullpunkt vergeht Zeit zwischen Fallen und Fallen. Das ist wirklich ziemlich weltbewegend. Weil es impliziert, dass irgendwie ein "Signal" vom Boden zu Wile E. kommt, schneller als die Lichtgeschwindigkeit. Was unmöglich sein soll.

Ich werde hier etwas überspringen, weil ich keine Lust habe, die gesamte Theorie der Allgemeinen Relativitätstheorie zu erklären, und es wird sowieso nicht so nützlich sein, die Frage zu beantworten. Es genügt zu sagen, dass nein, zwischen Fallen und Fallen keine Zeit vergeht, aber gleichzeitig nein, kein Signal oder keine Interaktion muss sich vom Boden nach oben zu Wile E. ausbreiten, um ihn zum Fallen zu bringen. Tatsächlich fällt Wile E. Coyote aufgrund der von der Erde geschaffenen Krümmung der Raumzeit immer weiter. Immer wenn er am Rand der Klippe steht, auf dem Boden, dem Boden unter seinen Füßen – Pfoten? – hält seinen Sturz auf, indem er effektiv gegen ihn drückt. In dem Moment, in dem das entfernt wird, beginnt er zu fallen. In diesem Sinne hat die Schwerkraft also keine Geschwindigkeit. Weil es sich nicht wirklich durch den Weltraum ausbreitet. Man kann es auch so betrachten, dass das Gravitationsfeld den Raum ausfüllt, sodass Sie, wo immer Sie sich auch befinden, bereits ständig davon betroffen sind. Eine andere Möglichkeit ist zu sagen, dass Gravitation im Wesentlichen Raum ist, also beeinflusst sie Sie einfach aufgrund ihrer Existenz. Die beiden sind im Wesentlichen äquivalente englische Übersetzungen der Gleichungen, die das Phänomen tatsächlich beschreiben.

Aber okay, das ist das halbe Problem. Die Schwerkraft eines statischen Körpers füllt den Raum aus oder ist Raum, und als solcher kann nicht sinnvoll gesagt werden, dass er eine Geschwindigkeit hat. Aber was ist mit der Schwerkraft eines sich verändernden Körpers? Wie Sie sagten, was wäre, wenn "plötzlich ein schwarzes Loch auftaucht?" Nun, die Antwort ist natürlich, dass das niemals passiert. Gravitation macht plötzlich nichts; Makroskopische Dinge erscheinen nicht einfach aus dem Nichts, und Teleportation ist unmöglich. Wir müssen also nicht darüber nachdenken … und tatsächlich könnten wir keine sinnvollen Antworten erhalten, wenn wir es versuchen würden.

Aber die Dinge bewegen sich. Der Mond bewegt sich relativ zur Erdoberfläche; wir können es sagen, sogar abgesehen von der Tatsache, dass wir es dort oben sehen können, weil der Mond den größten Beitrag zu den Gezeiten leistet, und die Gezeiten steigen und fallen. Aber was ist die Beziehung zwischen der Position des Mondes im Weltraum und der Gezeitenbeschleunigung auf der Erde? Sind die beiden irgendwie immer perfekt synchron, oder gibt es eine Verzögerung? Wenn ja, wie viel und in welche Richtung? Das ist tatsächlich eine viel schwierigere Frage zu beantworten, als Sie vielleicht denken. Vor einigen Jahren gab es einen mittlerweile berüchtigten Aufsatz von einem Burschen namens Tom Van Flandern (kürzlich verstorben, Gott möge seine Seele ruhen), die behaupteten, dass sich die Änderung der Gravitationsbeschleunigung in einem dynamischen System tatsächlich um ein Vielfaches schneller als die Lichtgeschwindigkeit ausbreitet – mindestens zwanzig Milliarden Mal schneller als die Lichtgeschwindigkeit – aber nicht sofort. Das erregte damals viel Aufmerksamkeit. Wenn die Ausbreitungsgeschwindigkeit von Änderungen in der Raumzeitgeometrie gleich der Lichtgeschwindigkeit wäre, wäre das in Ordnung. Wenn es buchstäblich augenblicklich wäre, wäre das auch mehr oder weniger in Ordnung, obwohl unsere Theorie einige Optimierungen erfordern würde. Aber schneller als c, aber immer noch endlich? Das war wirklich schwer zu erklären. obwohl unsere Theorie einige Optimierungen erfordern würde. Aber schneller als c, aber immer noch endlich? Das war wirklich schwer zu erklären. obwohl unsere Theorie einige Optimierungen erfordern würde. Aber schneller als c, aber immer noch endlich? Das war wirklich schwer zu erklären.

Es stellte sich jedoch als kein Problem heraus. Weil Van Flandern gerade einen Fehler in seiner Arbeit gemacht hat. Sehen Sie, die Beziehung zwischen Bewegung und Gravitation ist nicht so einfach, wie es scheinen mag. Tatsächlich – und ich beschönige das jetzt, weil die Mathematik verdammt kompliziert ist – zeigt der Gravitationsbeschleunigungsvektor an einem entfernten Punkt immer dann, wenn sich ein Gravitationsobjekt träge bewegt, tatsächlich dorthin, wo sich das Objekt tatsächlich zu einem bestimmten Zeitpunkt befindet, im Gegensatz zu woher das Licht des Objekts in diesem Moment kommt. In diesem Sinne sind wir also wieder bei der sofortigen Gravitation!

Aber ist es das wirklich? Nein. Sehen Sie, wenn das sich träge bewegende Objekt sofort zum Stillstand kommen würde, würde der Beschleunigungsvektor eine Zeitlang weiter auf seine zukünftige Position zeigen, als ob es sich immer noch träge bewegen würde, obwohl sich das Objekt tatsächlich woanders befindet . Die Summe der Effekte, die dazu dienen, Aberration aufzuheben, wenn sich alles träge bewegt, würde zusammenbrechen, und das Beschleunigungsfeld würde so lange auf den leeren Raum zeigen, wie lange es dauert, bis sich die Änderung der Geometrie vom Gravitationsobjekt mit Lichtgeschwindigkeit durch den Raum ausbreitet zum fraglichen Punkt.

Nur dass die Dinge nicht sofort aufhören sich zu bewegen. Die Dinge beschleunigen sich, und Beschleunigung erfordert Energie, und wenn Sie das berücksichtigen, gleichen sich die Gleichungen wieder aus. (Wenn Sie sich der Herausforderung gewachsen fühlen, viel fortgeschrittene Mathematik zu befolgen, finden Sie hier das beste Papier, das ich zu diesem Thema kenne.) - http://arxiv.org/abs/gr-qc/9909087v2

Was bedeutet das? Es bedeutet, dass die "Schwerkraftgeschwindigkeit" die Lichtgeschwindigkeit ist … technisch gesehen. Änderungen in der Geometrie der Raumzeit breiten sich tatsächlich mit Lichtgeschwindigkeit aus, aber die offensichtlichen Auswirkungen der Gravitation sind in allen dynamischen Systemen der realen Welt augenblicklich, weil die Dinge nicht ohne Grund sofort anfangen oder aufhören, sich zu bewegen oder an Masse zu gewinnen oder zu verlieren . Wenn Sie alles berücksichtigen, was Sie brauchen, um ein reales System zu modellieren, das sich realistisch verhält, stellen Sie fest, dass sich alle Abweichungen, die Sie aufgrund einer endlichen Lichtgeschwindigkeit erwarten könnten, am Ende aufheben, sodass die Schwerkraft sogar so wirkt, als wäre sie augenblicklich obwohl das zugrunde liegende Phänomen es definitiv nicht ist. Das Universum ist verdammt cool, wenn du mich fragst.

Die Tatsache, dass sich die Verzerrung „sobald“ fortbewegt, wenn eine Masse entfernt wird oder nicht, wird in keiner Weise dadurch impliziert, dass die Schwerkraft auf eine Verzerrung der Raumzeit zurückzuführen ist. Tatsächlich sind Verzerrungen der Raumzeit ebenso auf Lichtgeschwindigkeit beschränkt wie jeder andere physikalische Einfluss.

Es wurden bereits mehrere richtige Antworten gegeben, die besagen, dass sich die Schwerkraft mit Lichtgeschwindigkeit ausbreitet, aber es gibt ein damit verbundenes Problem, das weitaus schwieriger ist. In Ihrem Szenario haben Sie die Sonne unrealistischerweise vollständig entfernt, aber denken Sie darüber nach, die Sonne entgleitet ständig mit einer Geschwindigkeit von 230 km/s in Bezug auf das Zentrum der Galaxie. Trotzdem zeigt die von der Sonne ausgehende Gravitationskraft der Erde immer zum Sonnenmittelpunkt. Woher? Wenn sich die Schwerkraft mit Lichtgeschwindigkeit ausbreitet$c$, diese Kraft auf einmal$t$auf den sogenannten Sonnenstand, also den aktuellen Stand, gerichtet sein$t - d/c$wo$d$ist die Entfernung von der Sonne zur Erde, oder? Wie könnte das Kraftfeld in der Nähe der Erde die Position der Sonne sofort „kennen“? Die „Informationen“ über diese Position können sich nur mit Lichtgeschwindigkeit ausbreiten, sagten wir jedenfalls.

Zunächst sollten wir anmerken, dass das Problem absolut universell und potenziell katastrophal ist. Betrachten wir zum Beispiel das System Erde-Mond. Analysieren wir es in seinem Schwerpunktrahmen, um zu zeigen, dass die Wahl des Rahmens nicht das Problem ist (um dem Sonnenbeispiel zu entsprechen, hätte ich diesmal zum Beispiel einen Rahmen verwenden sollen, der auf die Sonne zentriert ist). Die Kraft$F_E$Die von der Erde auf den Mond ausgeübte Kraft zeigt zum Erdmittelpunkt, obwohl sich die Erde um diesen Schwerpunkt bewegt. Umgekehrt die Kraft$F_M$Die vom Mond auf die Erde ausgeübte Kraft zeigt zum Mittelpunkt des Mondes, obwohl sich der Mond um den Schwerpunkt bewegt. Eine naive Anwendung des Prinzips, dass sich die Schwerkraft mit Lichtgeschwindigkeit ausbreiten soll, hätte dies zur Folge$F_E$zeigt auf die verzögerte Position der Erde und$F_M$zeigt auf die späte Position des Mondes. Infolgedessen würden diese beiden Kräfte nicht mehr ausgerichtet und sie würden ein Drehmoment erzeugen, das den Drehimpuls des Erde-Mond-Systems verändern würde. Dies wird durch Beobachtung ausgeschlossen. Dasselbe würde für zwei beliebige Himmelskörper passieren.

Einige werden sofort einwenden, dass die Verwendung der Sprache der Kräfte und allgemeiner der Newtonschen Mechanik völlig unangemessen ist und dass dies die Ursache des Problems ist. Es ist nicht so. Die Gravitation ist im Sonnensystem schwach genug und die Geschwindigkeiten sind klein genug im Vergleich zur Lichtgeschwindigkeit, dass wir die voll entwickelte Allgemeine Relativitätstheorie nicht brauchen. In sehr guter Näherung können wir die Newtonsche Mechanik mit einigen Korrekturen verwenden. Die Frage ist dann: Wie kommt es, dass diese Annäherung schließlich dazu führt, dass Gravitationskräfte auf momentane Positionen und nicht auf verzögerte Positionen zeigen? Es ist nicht so einfach, es wegzuwinken: Immerhin dauert es 1 Sekunde, bis ein Signal sich mit Lichtgeschwindigkeit von der Erde zum Mond ausbreitet, und 8 Minuten von der Sonne zur Erde. Diese Zeiten sind offensichtlich nicht zu vernachlässigen und es ist auf den ersten Blick schwer zu verstehen, warum sie in dieser Näherung verworfen werden. Irgendein subtiler Effekt scheint im Spiel zu sein, der irgendwie die Kraftrichtung von der verzögerten Position zu der augenblicklichen Position verschiebt, wenn diese Annäherung entwickelt wird.

Genau das passiert tatsächlich. Die vollständige mathematische Behandlung ist viel zu komplex, um sie hier zu geben, aber das Ergebnis kann grob wie folgt angegeben werden. Als eine Annäherung an die Allgemeine Relativitätstheorie für niedrige Geschwindigkeit und schwache Schwerkraft erhalten wir am Ende eine Gravitationskraft, die auf die zurückgezogene Position der Quelle zeigt, quadratisch auf ihre momentane Position extrapoliert . Mathematisch, wenn$n(t)$der Einheitsvektor ist, der vom Mittelpunkt des Mondes in Richtung der zurückgebliebenen Position des Erdmittelpunkts zeigt, zeigt die vom Mond wahrgenommene Kraft in die Richtung

wo$\tau = \frac{d}{c}$ist die Verzögerung. Diese Gleichung dient nur der Veranschaulichung: Ihre korrekte mathematische Form würde zu Komplexitäten führen, auf die ich nicht eingehen möchte. Ich habe es nur geschrieben, um zu zeigen, dass quadratisch extrapoliert im Sinne einer Taylorentwicklung zweiter Ordnung gemeint war$\tau$.

Diese Aufhebung der Aberration ist daher nur ungefähr. Infolgedessen gibt es eine Reständerung des Drehimpulses, die jedoch zu klein gemacht wird, um im Sonnensystem eine Rolle zu spielen. Aber für zwei Neutronensterne, die nahe genug beieinander kreisen, zerfällt der Drehimpuls mit einer nicht zu vernachlässigenden Geschwindigkeit, und er wurde in äußerst guter Übereinstimmung mit der Theorie gemessen (vgl. das ultra-berühmte Hulse-Taylor-System). Trotzdem ist diese Absage sehr wohl "gut genug", aber keineswegs ein Wunder. Diese Antwort ist jedoch bereits zu lang, insbesondere wenn man bedenkt, dass sie die Frage des OP berührt und ich nicht näher darauf eingehen werde.

Steve Carlip hat einen sehr guten Artikel [1] geschrieben, der sich mit diesem ganzen Thema befasst, einschließlich eines aufschlussreichen Vergleichs mit Elektromagnetismus, bei dem Aberration ebenfalls teilweise aufgehoben wird, sowie der Erläuterung der grundlegenden Gründe für diese Aufhebung.

[1] S. Carlip, Aberration and the Speed ​​of Gravity, Physics Letters A 267 (2000), 81 - 87 https://arxiv.org/abs/gr-qc/9909087

Nichts im Universum kann sich schneller fortbewegen als das Licht. Aus diesem Grund ist nur Licht die kosmische Geschwindigkeitsbegrenzung gemäß STR. Selbst Gravitationswellen können sich nicht schneller als Licht ausbreiten. Wenn die Sonne entfernt wird, sehen wir ihre Wirkung nach 8 Minuten. Und die Erde könnte sich frei bewegen, sie wird sich dann zu drehen beginnen, nachdem sie einen Himmelskörper gefunden hat, der eine größere Masse als die Erde hat, und sie wird anfangen, sich um ihn zu drehen, wenn der Himmelskörper mehr Raumzeit gemäß dem tiefsten und tiefsten Einstien gebogen hat größte "DIE ALLGEMEINE RELATIVITÄTSTHEORIE "

Hier ist ein aktuelles wissenschaftliches Update zu dieser Frage: Die Schwerkraft breitet sich mit Lichtgeschwindigkeit mindestens mit einer Genauigkeit von einem Teil in aus$10^{15}$. Dies wurde 2017 direkt gemessen, als eine binäre Neutronensternverschmelzung stattfand, die sowohl in Gravitationswellen (GW170817) als auch in Gammastrahlen (GRB 170817A) beobachtet wurde. Hier ist insbesondere Abbildung 2 aus diesem Papier:

Während die Neutronensternverschmelzung über eine kosmologische Entfernung von etwa 100 Millionen Lichtjahren stattfand, wurden das Licht- und das Gravitationswellensignal innerhalb weniger Sekunden gesehen. Das Verhältnis dieser beiden Zahlen gibt also direkt eine Obergrenze für die Differenz von Licht- und Gravitationswellengeschwindigkeit an. Sehen Sie sich auch diesen Standpunkt an, um einen Kontext dafür zu erhalten, warum sich diese Messung qualitativ wirklich von allem unterscheidet, was zuvor durchgeführt wurde, und kurz gesagt, ziemlich cool.

Es würde weniger als 8 Minuten dauern. Es hängt von der Elastizität des Raumzeitgewebes ab. Ziehen Sie in Erwägung, eine Murmel auf ein Tuch zu legen und dann zu beobachten, wie sehr sie sich nach unten bewegt und das Tuch krümmt. Entfernen Sie jetzt plötzlich den Marmor. Die Zeit, die ein Stoff benötigt, um seine ursprüngliche Position wiederzuerlangen, so dass er keine Krümmung mehr spürt, hängt eindeutig von der Elastizität des Stoffes und der Tiefe ab, in der er eingesunken ist. Unser Raum ist sehr elastisch und für die Krümmung der Sonne würde es einige Sekunden dauern, bis er seine ursprüngliche Position wiedererlangt.

Schwerkraft und Gravitationswellen sind unterschiedlich.

Lassen Sie es mich für Sie klarstellen. Stellen Sie sich eine gespannte Schnur von 100 m Länge vor. Senden Sie ihm einen Impuls. Es hat eindeutig eine gewisse Ausbreitungsgeschwindigkeit von fast 2 m / s (abhängig vom Material). Schneiden Sie nun ein Ende davon ab. Wie lange dauert es, bis die andere Seite der Schnur es weiß? Etwas 1 Sekunde. Ist es nicht erstaunlich. Update: Dieses Beispiel funktioniert nicht, da 2 Wellen völlig unterschiedlich sind. Impuls war eine mechanische Welle, das Fallenlassen der Saite ist eine elektrische Welle

Das alles ist nur meine theoretische Vorhersage.. So etwas ist noch nicht bewiesen..

Allerdings ist die genaue Geschwindigkeit der Gravitationswelle im Vergleich zur Lichtwelle ungenau bekannt.

Ich habe das Gefühl, dass diese Frage falsch gestellt und / oder für das, was Sie eigentlich fragen, falsch interpretiert wird. Es versteht sich, dass die Ausbreitung von irgendetwas 'c' nicht überschreiten kann, aber ich denke nicht, dass die Ausbreitung notwendig ist, um die Frage zu beantworten oder ein gültiges Gedankenexperiment zu erstellen. Zunächst einmal wird die Schwerkraft von keiner Mainstream-Wissenschaft vollständig verstanden, und viele der paradoxen Probleme, die unserem derzeit akzeptierten Verständnis innewohnen, neigen dazu, viele am Kopf zu kratzen. Ich bin kein Physiker oder Wissenschaftler, aber das beschäftigt mich schon sehr lange und ich habe beschlossen, es hier rauszuwerfen und euch allen zu erlauben, es in Stücke zu reißen oder mich zumindest in eine bessere Richtung zu führen lol.

Die Frage, wie würde das plötzliche Verschwinden der Sonne die Gravitation beeinflussen, und würde es 'c' folgen oder sofort geschehen?

Meine Antwort ist Beides.

Schauen wir uns die Schwerkraft auf verschiedene Weise an, um zu erklären, warum ich das glaube. Ich sehe viele Hinweise auf die Schwerkraft als Welle ... Ich nehme an, das liegt an der offensichtlichen "Ausbreitung", die innerhalb einer gravitativ aktiven Region auftritt. Ich akzeptiere, dass jede von Objekt A vorgenommene physische Änderung, die Objekt B beeinflussen "könnte", nicht schneller als 'c' zu Objekt B gelangen darf. Also ja, die Sonne geht puff, wir warten die 8 Minuten, bevor die Schwerkraft freigesetzt wird. Hier gehe ich nach links ... Dieses "Winken" ist nicht notwendig, um Informationen sofort von A nach B zu bringen. Betrachten Sie es rückwärts, Masse ist die Kraft (Ursache), die Schwerkraft ist das Ergebnis dieser Kraft (Wirkung). Ich betrachte die Schwerkraft nicht, wie wir sie beobachten, als eine Kraft, sondern als die freigesetzte Energie einer anderen Kraft ... Verschiebung. Die Region, die eine Nettoveränderung erfahren würde, wenn die Sonne aufgeht, wäre die Raumzeit. Betrachten Sie es vereinfacht, ich stehe an einem Ende eines Feldes und Sie am anderen mit 2 Dosen und einer Schnur, ziehen Sie es spöttisch und schreien Sie hinein ... die Vibrationen wandern die Schnur hinunter zu meiner Dose die Schallgeschwindigkeit und ich kann es hören. Nehmen wir für dieses Beispiel an, dass die Schallgeschwindigkeit 'c' darstellt und die Schallwelle die Schwerkraft darstellt ... die Saite würde die Raumzeit darstellen. Alles funktioniert so, wie Sie es erwarten würden. Jetzt würde ich Sie bitten, ein konstantes Summen in die Dose zu machen. Einige Millisekunden später beginne ich es zu hören. Plötzlich wirst du vom Summen statt Atmen ohnmächtig und lässt die Dose fallen. Wieder muss ich mehrere Millisekunden warten, bevor ich merke, dass etwas passiert ist und Sie aufgehört haben. Was mir nicht klar war, war, dass ich diese Informationen bereits hatte. Als die Dose Ihre Hand verließ (der Zug Ihrer Schwerkraft), wurde die Gravitationskonstante in der lokalen Raumzeit geändert (die Spannung an der Schnur wurde locker). Geht das nicht sofort? Zugegeben, ich kenne kein Gerät, das die Gravitationskonstante in einer bestimmten Region der Raumzeit messen kann, aber ist dies nicht eine Methode, um den Nettoeffekt einer massiven und plötzlichen Gravitationsänderung abzulesen? Was ist, wenn ich mit einem Luftschlauch auf dem Grund eines Pools liege und Blasen blase? Die Blasen wandern bei (hypothetisch) 'c' zur Oberfläche, aber die Blasen selbst verdrängen das Wasser, was dazu führt, dass sein scheinbares Volumen leicht ansteigt. Tritt diese Zunahme des Nettovolumens nicht in dem Moment auf, in dem die Blase das Wasser verdrängt? die Gravitationskonstante in der lokalen Raumzeit wurde geändert (die Spannung der Saite wurde schlaff). Geht das nicht sofort? Zugegeben, ich kenne kein Gerät, das die Gravitationskonstante in einer bestimmten Region der Raumzeit messen kann, aber ist dies nicht eine Methode, um den Nettoeffekt einer massiven und plötzlichen Gravitationsänderung abzulesen? Was ist, wenn ich mit einem Luftschlauch auf dem Grund eines Pools liege und Blasen blase? Die Blasen wandern bei (hypothetisch) 'c' zur Oberfläche, aber die Blasen selbst verdrängen das Wasser, was dazu führt, dass sein scheinbares Volumen leicht ansteigt. Tritt diese Zunahme des Nettovolumens nicht in dem Moment auf, in dem die Blase das Wasser verdrängt? die Gravitationskonstante in der lokalen Raumzeit wurde geändert (die Spannung der Saite wurde schlaff). Geht das nicht sofort? Zugegeben, ich kenne kein Gerät, das die Gravitationskonstante in einer bestimmten Region der Raumzeit messen kann, aber ist dies nicht eine Methode, um den Nettoeffekt einer massiven und plötzlichen Gravitationsänderung abzulesen? Was ist, wenn ich mit einem Luftschlauch auf dem Grund eines Pools liege und Blasen blase? Die Blasen wandern bei (hypothetisch) 'c' zur Oberfläche, aber die Blasen selbst verdrängen das Wasser, was dazu führt, dass sein scheinbares Volumen leicht ansteigt. Tritt diese Zunahme des Nettovolumens nicht in dem Moment auf, in dem die Blase das Wasser verdrängt? Ich kenne kein Gerät, das die Gravitationskonstante in einer bestimmten Region der Raumzeit messen kann, aber ist dies nicht eine Methode, um den Nettoeffekt einer massiven und plötzlichen Gravitationsänderung abzulesen? Was ist, wenn ich mit einem Luftschlauch auf dem Grund eines Pools liege und Blasen blase? Die Blasen wandern bei (hypothetisch) 'c' zur Oberfläche, aber die Blasen selbst verdrängen das Wasser, was dazu führt, dass sein scheinbares Volumen leicht ansteigt. Tritt diese Zunahme des Nettovolumens nicht in dem Moment auf, in dem die Blase das Wasser verdrängt? Ich kenne kein Gerät, das die Gravitationskonstante in einer bestimmten Region der Raumzeit messen kann, aber ist dies nicht eine Methode, um den Nettoeffekt einer massiven und plötzlichen Gravitationsänderung abzulesen? Was ist, wenn ich mit einem Luftschlauch auf dem Grund eines Pools liege und Blasen blase? Die Blasen wandern bei (hypothetisch) 'c' zur Oberfläche, aber die Blasen selbst verdrängen das Wasser, was dazu führt, dass sein scheinbares Volumen leicht ansteigt. Tritt diese Zunahme des Nettovolumens nicht in dem Moment auf, in dem die Blase das Wasser verdrängt? aber die Blasen selbst verdrängen das Wasser, was dazu führt, dass sein scheinbares Volumen leicht ansteigt. Tritt diese Zunahme des Nettovolumens nicht in dem Moment auf, in dem die Blase das Wasser verdrängt? aber die Blasen selbst verdrängen das Wasser, was dazu führt, dass sein scheinbares Volumen leicht ansteigt. Tritt diese Zunahme des Nettovolumens nicht in dem Moment auf, in dem die Blase das Wasser verdrängt?

Unterm Strich stimme ich zu, dass es 8 Minuten dauern würde, wenn die Sonne verschwindet, bis eine Änderung ihres Gravitationseinflusses auf die Erde zu beobachten ist, aber ich glaube, dass der Nettoeffekt auf die Region der Raumzeit zwischen Erde und Sonne möglich wäre sofort mit der richtigen Ausrüstung beobachtet werden, um diese Veränderungen zu erkennen.