Woraus bestehen Gravitationswellen?

Eine Welle ist eine wandernde Verzerrung. Dies gilt für jede Art von Welle. Eine Meereswelle ist eine Verzerrung der Wasseroberfläche. Eine Schallwelle ist eine Verzerrung des Luftdrucks. Eine Lichtwelle ist eine Verzerrung in elektromagnetischen Feldern. Eine Welle besteht aus dem, was schwingt – Ozeanwellen bestehen aus Wasser usw. Eine Gravitationswelle besteht also aus Raum und Zeit, da die Schwerkraft der Effekt der Raum- und Zeitverzerrung aufgrund nahegelegener Massen ist.

In der Allgemeinen Relativitätstheorie wird die Wirkung der Gravitation durch den Spannungsenergietensor dargestellt,$T_{μν}$:

wo$R_{μν}$ist der Ricci-Krümmungstensor,$R$ist die skalare Krümmung,$g_{μν}$ist der metrische Tensor,$Λ$ist die kosmologische Konstante,$G$ist Newtons Gravitationskonstante,$c$ist die Lichtgeschwindigkeit im Vakuum, und$T_{μν}$ist der Spannungs-Energie-Tensor.

Gravitationswellen sind die sinusförmigen Änderungen der Raumzeit, die durch spezifische zeitabhängige Änderungen des Spannungs-Energie-Tensors induziert werden. In einem Newtonschen Koordinatensystem wird es Beschleunigung genannt, was nicht ausreicht, um eine Gravitationswelle zu erhalten, nur asymmetrische Massenverteilungen werden Gravitationswellen erzeugen.

Es sind also sinusförmige Änderungen im Spannungs-Energie-Tensor, die die Raum-Zeit-Lösungen verzerren, die die allgemeine Relativitätsgleichung erfüllen.

Die Wellen sind im Allgemeinen Schwankungen oder Wellen in etwas. Gravitationswellen sind Wellen im Raum (Zeit).

Was ist nun Raum? Der Raum selbst ist nicht definiert. Was in GR definiert ist, sind seine bestimmten Eigenschaften. Zu diesen Eigenschaften/Attributen gehören Dinge wie Tensoren, Metriken und Mannigfaltigkeiten. Da der Raum nur in Bezug auf diese Eigenschaften definiert wird, muss eine Welligkeit im Raum eine Welligkeit im Wert einer oder mehrerer dieser Eigenschaften sein. Das bedeutet, dass der Wert einer oder mehrerer dieser Eigenschaften wellenförmig ist/sich ändert. Die Welligkeit des Wertes breitet sich mit Lichtgeschwindigkeit aus.

Die Gravitationswellen bestehen also aus Schwankungen im Wert bestimmter Eigenschaften des Raums. Ich bin mir über die Rolle dieser Begriffe nicht sicher. Aber laut Anna V in ihrer Antwort sieht es so aus, als ob die Welligkeitseigenschaft der "Stress-Energie-Tensor" ist.

Allgemein gesagt ändert sich die Dehnbarkeit des Raums, und diese Änderung breitet sich mit Lichtgeschwindigkeit aus. Aufgrund der geänderten Dehnbarkeit ändert sich das Verhalten des Raums auf seinem Weg geringfügig.

Ich vermute vielleicht, dass Sie das Konzept der Allgemeinen Relativitätstheorie nicht sehr gut verstanden haben, aber das spielt keine Rolle. Die Schönheit der Wissenschaft liegt in ihren Erklärungen.

Stellen Sie sich vor, Sie lassen einen Kieselstein ins Wasser fallen. Sie können sehen, wie sich Wellen aus der Verzerrung im Wasser bilden. Versuchen Sie nun, zwei Kieselsteine ​​in der Nähe ins Wasser zu werfen und die Wellen zu sehen, die durch jede Verzerrung entstehen.

_{(Quelle: compassblogs.org )}

Stellen Sie sich nun als Analogie zum GW vor, dass Sie Kieselsteine ​​​​kontinuierlich nahe beieinander fallen lassen.

Stellen Sie sich nun vor, dass Sie ein 4-dimensionales Wesen sind und die Raumzeit in einer 4-dimensionalen Ansicht sehen können. Sie werden die Wellen so sehen.

Die GWs sind im Grunde Wellen/Verzerrungen in dem Medium, in dem wir leben, der Raumzeit selbst.

Das ist die einfachste Erklärung, die ich geben könnte, nun, einige sind nicht genau, aber es soll das Konzept vereinfachen.

Gravitationswellen sind Schwankungen in der Raumzeit, aber was ist Raumzeit? Dein intuitives Gefühl für Raum und Zeit sagt dir, was Raum und Zeit SIND . In der Wissenschaft und insbesondere in der Physik verwenden wir Wörter auf sehr spezifische Weise. In der Physik ist Raumzeit eine Kombination aus Entfernung und Zeit. Wenn wir also sagen, dass Gravitationswellen Schwankungen in der Raumzeit sind, sagen wir Schwankungen in Entfernungen und Zeiten.

Gravitationswellen sind eine Vorhersage der Allgemeinen Relativitätstheorie (GR), einer Theorie von Raum und Zeit (Raumzeit) und Materie und Energie. Wir sprechen über Beobachter in GR und stellen Fragen wie: "Was würde ein Beobachter beobachten, wenn eine Gravitationswelle vorbeizieht?" Nun sagen Sie: "Der Beobachter beobachtet natürlich Schwankungen in Raumzeit, Entfernung und Zeit." Und was bedeutet das ?

Das bedeutet, dass die Abstände zwischen den Punkten zunehmen und dann abnehmen und dann zunehmen und dann abnehmen usw. Die Zunahmen und Abnahmen liegen oberhalb bzw. unterhalb der Abstände vor und nach dem Passieren der Welle. Dasselbe gilt für die Zeit zwischen Ereignissen, wie die Zeit zwischen den Ticks einer Uhr. Wenn die Gravitation den Beobachter passiert, läuft die Uhr des Beobachters schneller als normal, dann langsamer als normal, dann schneller als normal usw.

Und was ist Raumzeit statt Raum und Zeit? Das liegt daran, dass in GR und in der speziellen Relativitätstheorie, die ein Sonderfall von GR ist, die Raumzeit vereinheitlicht ist. Was bedeutet das ? Das bedeutet, dass Beobachter an unterschiedlichen Positionen und mit unterschiedlichen Geschwindigkeiten relativ zueinander Entfernungen und Zeiten messen. Ein Beobachter kann zwei Ereignisse sehen, die gleichzeitig an zwei verschiedenen Orten stattfinden, während ein anderer Beobachter die beiden Ereignisse sieht, die an demselben Ort zu unterschiedlichen Zeiten stattfinden. Raum und Zeit fließen also je nach Geschwindigkeit hin und her.

Stellen Sie sich ein durch Photonen vermitteltes Magnetfeld vor – die klassischen Feldlinien, die von einem Ende eines Stabmagneten zum anderen führen.

Bringen Sie nun einen weiteren Magneten herein und „stören“ Sie dieses Magnetfeld.

Wenn Sie ein Messgerät hätten, das die Energie des Magnetfelds misst, würde es sich ändern, wenn der andere Magnet vorhanden ist.

Da Gravitonen die theoretischen Kraftteilchen sind, die die Schwerkraft über Entfernungen vermitteln, genau wie Photonen Elektromagnetismus über Entfernungen hinweg vermitteln, können wir dieselbe Analogie verwenden.

Hier auf der Erde haben wir viele Quellen von Gravitonen, Sonne, Erde, Mond usw., also leben wir in einem Ozean von Gravitonen. Wie Sie sagten, wenn zwei Schwarze Löcher kollidieren, erzeugen sie eine Störung in ihrem lokalen Gravitationsfeld, die sich dann innerhalb des bereits bestehenden Feldes von Gravitonen durch das Universum ausbreitet. Wenn diese Welle in unser Sonnensystem eindringt und die potentielle Energie unseres lokalen Gravitonfeldes verändert, können wir diese Veränderung erkennen.

Für mich lautet die Antwort auf Ihre Frage also, dass Gravitationswellen Änderungen in der Energie des lokalen Gravitationsfeldes von Gravitonen sind. In diesem Fall wurden die Detektoren so aufgestellt, dass andere Veränderungen im Feld wie die Mondumlaufbahn und über den Parkplatz holpernde Lastwagen ausgeschlossen werden konnten.

Es gibt zwei Arten von Gravitationswellen (GWs), die erste Art besteht aus stationären EM-Feldern (normale Schwerkraft); Der zweite Typ wird durch dynamische EM-Felder erzeugt (große Störungen der stationären EM-Felder, die in Dendis Antwort dargestellt sind).

Ihre angegebenen Fakten sind wahr, wenn/falls sie auf die zweite Art von GW angewendet werden.