중력의 영향은 순간적인가?

내가 대학에있을 때, 나는 천문학 교수에게 한동안 내 마음을 어지럽히는 생각 실험을 제기했다. 우리?" 그의 반응은 빛의 속도와 달리 중력이 즉각적인 것으로 나타났습니다.

내 큰 질문은 "즉시 알고 있는가?"입니다. 도플러와 유사한 현상이 발생하는지 (또는 생성하지 않는지) 측정 할 수있을만큼 빠르게 중력에 영향을 줄 정도로 물체를 움직일 수는 없습니다.

그가 틀렸다면 어떻게 알지 못합니까?

언급 된 첫 번째 질문에는 다소 간단한 답변이 있습니다.

"태양 이 모든 영향과 함께 마술처럼 즉시 사라 졌다면 중력이 우리에게 미치는 영향을 멈추는 데 얼마나 걸립니까?"

태양의 중력이 영향을 미치기 때문에 우리에게 미치는 영향은 즉시 중단됩니다. 그것은 마법의 상황의 일부일 뿐이며 물리학도 포함하지 않습니다. 좀 더 흥미로운 것은 대담한 부분이없는 질문입니다.

일반적으로 상대성 이론에서 중력장의 변화는 빛의 속도로 전파됩니다. 따라서 태양의 마법과 즉각적인 소멸은 약 8 분 동안 지구에 영향을 미치지 않을 것으로 예상 할 수 있습니다. 왜냐하면 태양으로부터의 빛이 지구에 도달하는 데 걸리는 시간이기 때문입니다.

그러나 아인슈타인 전계 방정식 은 전자기에서 자기장의 비 분산과 유사한 응력 에너지 텐서에 대한 일종의 지역 보존 법칙을 시행하기 때문에 태양 자체의 즉각적인 소멸이 일반 상대성 이론을 위반하기 때문에 잘못 되었습니다. 시공간의 작은 이웃에는 스트레스 에너지의 지역 공급원이나 싱크대가 없습니다. 어딘가에서 와서 어딘가로 가야합니다. 태양의 마법의 즉각적인 소멸은 일반적인 상대성 이론을 위반하기 때문에 그러한 이론을 사용하여 그러한 상황에서 일어나는 일을 예측하는 것은 의미가 없습니다.

따라서 지구에 미치는 영향을 즉시 중단시키는 태양의 중력은 모든 종류의 시간 지연과 마찬가지로 일반적인 상대성 이론과 일치합니다. 또는 정확하게 말하자면 더 이상 일치하지 않습니다.

나의 가장 큰 질문은 "즉시 어떻게 알 수 있습니까?"입니다.

즉각적인 것은 아니지만 그렇게 보일 수 있습니다.

도플러와 유사한 현상이 발생하는지 (또는 생성하지 않는지) 측정 할 수있을만큼 빠른 중력 영향을 줄 정도로 물체를 움직일 수는 없습니다.

우리는 그럴 필요가 없습니다. 태양계 역학은 충분히 빠릅니다. 19 세기 초 라플라스 (Laplace)로 인한 간단한 계산에 따르면 중력이 약 해지면 지구의 궤도가 약 4 세기의 시간 규모로 태양에 충돌 할 것이라고 결론을 내 렸습니다. 따라서 중력은 눈에 띄게 이상하지 않습니다. 더 신중한 분석에 따르면, 뉴턴 프레임 워크에서 중력 속도는 관찰 된 수차 부족과 일치하도록 빛의 속도 가 이상이어야합니다 .$2\times10^{10}$

이것은 중력장의 변화가 빛의 속도로 전파된다는 일반적인 상대성 이론의 주장과 어떻게 맞지 않는지 꽤 어색한 것처럼 보이지만 실제로는 그렇게 독특하지는 않습니다. 비유으로 균일하게 이동하는 전하의 전계는 charge--의 순간 위치를 향하는 없는 한 광 지연 속도에서 예상대로 전하가 사용. 그렇다고 전자석이 순간적으로 전파되는 것은 아닙니다. 전하를 흔들면 전자기장이 행동에 따라 변하기 때문에 정보가 로 제한됩니다 . 대신, 그것은 균등하게 움직일 때 진실한 것입니다.$c$전하 : 전기장이 영향을 미치지 않으면 변화가 일어날 전기장 "예상". 충전 속도가 느리게 변하면 실제로는 아니지만 전자석이 순간적으로 보입니다.

중력은 이것을 훨씬 더 잘합니다. 균일하게 가속되는 질량의 중력장은 현재 위치를 향하고 있습니다. 따라서 중력은 질량이 현재 속도뿐만 아니라 가속도에 기반 할 위치를 "예상"합니다. 따라서, 중력 체의 가속이 태양계의 경우처럼 천천히 변화하는 조건이라면 중력은 순간적으로 보일 것이다. 그러나 가속이 느리게 변하는 경우는 거의 사실입니다. 태양계 조건 하에서 아주 근사합니다. 결국 뉴턴의 중력이 잘 작동합니다.

이에 대한 자세한 분석은 Steve Carlip의 Aberration and Speed ​​of Gravity , Phys.Lett.A 267 : 81-87 (2000) [arXiV : gr-qc / 9909087 ]에서 찾을 수 있습니다.

그가 틀렸다면 어떻게 알지 못합니까?

우리는 일반적인 상대성 이론에 대한 많은 증거를 가지고 있지만, GTR이 말한 것처럼 중력 방사선이 행동한다는 최고의 현재 증거는 Hulse-Taylor binary 입니다. 그러나 중력 방사선에 대한 직접적인 관찰은 아직 없다. EM 방사선의 쌍극자 특성과 중력 방사의 사중 극자 특성과의 연결을 포함하여 전자기 및 중력 모두에서 속도 의존적 ​​효과의 명백한 상쇄 정도 사이의 연결은 Carlip의 논문에서도 찾을 수 있습니다.

실제로 "인스턴트"중력은 뉴턴의 중력 이론의 일부였습니다. "중력 속도"는 일반적인 상대성 이론에 따른 광속과 동일하다는 것이 이해된다. http://en.wikipedia.org/wiki/Speed_of_gravity

이것은 분명히 최근에 확인되었으며 여기에 더 자세히 설명되어 있습니다 : https://medium.com/starts-with-a-bang/what-is-the-speed-of-gravity-8ada2eb08430#.kgnvcvxo2

@Stan Liou의 답변은 훌륭하지만, 그 답변을 썼기 때문에 중력파의 속도를 정확하게 측정하고 진공에서 빛의 속도임을 매우 높은 정확도로 확인했습니다.

2017 년 8 월 LIGO는 중성자 별 흡인기 인 GW170817을 관찰했습니다. 궤도에서의 X- 선 관측소는 최대 2 초의 이동 시간 차이로 충돌로부터 x- 선을 검출하여, 빛의 속도 == 중력의 속도가 확인된다. 다음은 결과에 대한 적절한 요약입니다.

우리는 아무도 대략 8 분이 지날 때까지 태양이 실제로 사라 졌다는 것을 알지 못했습니다. 그 시점에서, 우리는 모든 정상적인 일광을 갑자기 대체 할 절대적이고 완전한 어둠에서 매우 빠르게 비명을 지르고 당황 할 것입니다. 중력 문제는 우리의 걱정 중 가장 적은 것입니다.

그것이 밤에 일어났다면, 인공 조명을받은 우리의 사람들은 그 놀람을 간단히 살려 줄 것입니다. 바깥 사람들은 달이 갑자기 어두워지는 이유를 궁금해 할 것입니다. 눈이 완전히 어두워 질 때 하늘의 맑은 곳의 별들은 어디에서나 볼 수 있습니다.

지구는 얼어 붙을 것이다, PDQ; 우리는 오래 가지 않을 것입니다.

중력파는 지난 몇 년 동안 감지되었으며, 이는 빛의 속도로 전파되는 중력장에서의 잔물결입니다. LIGO와 같은 중력파 검출기가 작동하는 방식과 일부 중력 신호를 동시에 도달하는 광 신호와 상호 연관 시켰기 때문에 빛의 속도로 전파됩니다.

https://www.ligo.caltech.edu/page/press-release-gw170817

조수에서 달의 중력 당김을 보면 조수가 달보다 4 시간 늦다는 것을 알 수 있습니다.