私が大学にいたとき、私は天文学の教授に、しばらく頭を悩ませていた思考実験を提起しました。米国?" 彼の反応は、瞬時に見える光の速度とは異なり、重力は瞬時であるということでした。
私の大きな質問は、「それが瞬時であることを知っていますか?」です。ドップラーのような現象を作成する(または作成しない)かどうかを測定するのに十分な速度で顕著な重力の影響を与えるほどオブジェクトを大きく移動することはできません。
彼が間違っていた場合、それがそうではないことをどのように知ることができますか?
私が大学にいたとき、私は天文学の教授に、しばらく頭を悩ませていた思考実験を提起しました。米国?" 彼の反応は、瞬時に見える光の速度とは異なり、重力は瞬時であるということでした。
私の大きな質問は、「それが瞬時であることを知っていますか?」です。ドップラーのような現象を作成する(または作成しない)かどうかを測定するのに十分な速度で顕著な重力の影響を与えるほどオブジェクトを大きく移動することはできません。
彼が間違っていた場合、それがそうではないことをどのように知ることができますか?
回答:
述べられている最初の質問には、かなり些細な答えがあります。
「太陽がすべての影響と一緒に魔法のようにすぐに消えた場合重力が私たちに影響を与えるのを停止するのにどれくらいの時間がかかりますか?」
太陽の重力はその影響の1つであるため、私たちに影響を与えるのはすぐに停止します。それは魔法のような状況のほんの一部であり、物理学も関与しません。もう少し面白いのは、太字の部分がない質問です。
一般相対性理論では、重力場の変化は光の速度で伝播します。したがって、太陽の光が地球に到達するのに要する時間であるため、太陽の魔法的で瞬時の消失は約8分間地球に影響を与えないと予想するかもしれません。
しかし、アインシュタインの場の方程式が一種の局所的な力を強制するため、太陽自体の瞬間的な消滅は一般相対性理論に違反するため、これは間違っています。は、電磁気学における磁場の非発散に類似した応力-エネルギーテンソルに保存則をからです:時空の小さな近隣には、ストレスエネルギーの局所的なソースまたはシンクはありません。どこかから来てどこかに行かなければなりません。太陽の魔法の瞬間的な消失は一般相対性理論に違反するので、そのような状況で何が起こるかを予測するためにその理論を使用することは意味がありません。
したがって、地球への影響を即座に停止する太陽の重力は、あらゆる種類の時間遅延があるのと同じくらい一般的な相対性理論と一致しています。または正確に言うと、これは一貫性のないものではありません。
私の大きな質問は、「インスタントであることをどのようにして知るのか」ということです。
それは瞬時ではありませんが、そのように見える可能性があります。
ドップラーのような現象を作成する(または作成しない)かどうかを測定するのに十分な速度で顕著な重力の影響を与えるほどオブジェクトを大きく移動することはできません。
太陽系のダイナミクスは非常に高速です。19世紀初頭のラプラスによる単純な計算では、重力が異常になると、地球の軌道は約4世紀の時間スケールで太陽に衝突するという結論に達しました。したがって、重力はそれほど異常ではありません。より慎重な分析により、ニュートンの枠組みでは、重力の速度は、観測された収差の欠如と一致するために、光の速度が以上でなければならないという結論に達しました。
これは、重力場の変化が光の速度で伝播するという一般相対性理論の主張にどのように適合するのか、かなり戸惑うように思えるかもしれませんが、実際にはそれほど奇妙ではありません。類推として、均一に移動する電荷の電界は、光遅延の速度から予想されるように、電荷があった場所ではなく、電荷の瞬間位置に向けられます。これは、電磁気が瞬時に伝播することを意味するものではありません。電荷を小刻みに振ると、アクションに応じて電磁界が変化するため、その情報はによって制限されます。代わりに、それはちょうど真実です一様に移動する電荷:電界は、影響が作用しない場合に変化が起こる場所を「予測」します。電荷速度の変化が十分に遅い場合、実際にはそうではありませんが、電磁気は瞬時に見えるようになります。
重力はこれをさらに改善します。均一に加速する質量の重力場は現在の位置に向かっています。したがって、重力は、質量が現在の速度だけでなく加速度にも基づいていることを「予測」します。したがって、重力の物体の加速度がゆっくりと変化するような条件の場合(太陽系の場合のように)、重力は瞬間的に見えます。しかし、これは加速度がゆっくり変化する場合にのみほぼ当てはまります。これは、太陽系の条件下では非常に優れた近似値です。結局のところ、ニュートン重力はうまく機能します。
これの詳細な分析は、Steve Carlipの「収差と重力の速度」にあります。、Phys.Lett.A 267:81-87 (2000)[arXiV:gr-qc / 9909087 ]にあります。
彼が間違っていた場合、それがそうではないことをどのように知ることができますか?
一般相対性理論には多くの証拠がありますが、重力放射がGTRの言うとおりに振る舞うという現在の最良の証拠は、Hulse-Taylor binaryです。ただし、重力放射の直接的な観測はまだありません。電磁気と重力の両方における速度依存効果の見かけの相殺の程度の間の関係は、電磁放射の双極子性質と重力放射の四重極性質との関係も含めて、Carlipの論文で見つけることができます。
実際、「瞬間」重力はニュートンの重力理論の一部でした。現在、「重力の速度」は一般相対性理論による光の速度に等しいことが理解されています。 http://en.wikipedia.org/wiki/Speed_of_gravity
これは明らかにかなり最近確認されており、ここで詳細に説明されています:https : //medium.com/starts-with-a-bang/what-is-the-speed-of-gravity-8ada2eb08430#.kgnvcvxo2
2018年更新:@Stan Liouの答えは素晴らしいですが、彼がその答えを書いて以来、重力波の速度を正確に測定し、真空中の光の速度であることを非常に高い精度で確認しました。
2017年8月、LIGOは中性子星のインスパイラルであるGW170817を観測しました。軌道上のX線観測所は、衝突から最大2秒の移動時間の差でX線を検出したため、光速==重力速度が確認されます。 結果のまともな要約を以下に示します。
およそ8分が経過するまで、太陽が実際に消えていたことを私たちは誰も知りません。その時点で、私たちは皆、絶対的な暗闇で非常に素早く叫び声を上げ、パニックに陥ります。重力の懸念は、私たちの心配の中で最も少ないだろうと思います。
それが夜に起こった場合、人工光の私達のそれらは簡単に驚きを免れます。外の人々は、なぜ月が突然ウィンクアウトしたのか不思議に思うかもしれません...目が完全な暗闇に慣れると、空の透明な領域の星がどこにでも見えるようになります。
地球は凍結します、PDQ。長くは続かないでしょう。
重力波は過去数年にわたって検出されており、これらは光速で伝播する重力場の単純な波紋です。LIGOのような重力波検出器が機能する方法であり、重力信号の一部を同時に到着する光信号に相関させているため、光の速度で伝播することがわかっています。
潮の満ち引きで月の重力を見ると、潮が月の4時間遅れていることに気付くでしょう。