Если вы посмотрите на солнце сквозь 150 млн км космического пространства, что отделяет наш мир из ближайшей к нам звезды, свет, который вы видите, не показывает Солнце на данный момент, и как это было 8 минут и 20 секунд назад. Это происходит потому, что свет не перемещается мгновенно (со скоростью света, ха-ха): его скорость равна 299 792,458 км / сек (подробности этого невероятного факта здесь). Это время нужно свету, чтобы преодолеть путь от фотосферы Солнца к нашей планете. Но тяжести не обязательно вести себя так же; наверное, как и предсказывает теория Ньютона, гравитация-это мгновенное явление и ощущается на всех объектах с массовым во Вселенной, через все эти огромные космические расстояния, в то же время.
Так ли это на самом деле? Если солнце мгновенно исчезнет, будет землю сразу по прямой линии, или продолжал вращаться вокруг расположения Солнца еще 8 минут и 20 секунд? По общей теории относительности, ответ ближе ко второму варианту, потому что масса определяет гравитацию и искривление пространства, в котором определяется сумма всей материи и энергии в ней. Если солнце исчезло, пространство бы не быть изогнутым и плоским, но эта трансформация не была мгновенной. Поскольку пространство-время-это ткань, переход будет своего рода «переливания», который послал бы огромные пульсации — гравитационные волны — по всей Вселенной, как круги от брошенного в пруд камня.
Скорость этой пульсации определяется как скорость и все остальное в общей теории относительности: ее энергии и массы. С тех пор гравитационные волны не имеют массы, но имеют конечные энергии, то они должны двигаться со скоростью света. Это означает, что Земля притягивается к неправильному расположению в пространстве, на солнце, и где он был немного более восьми минут назад.
Если бы это была единственная разница между теориями тяготения Эйнштейна и Ньютона, мы бы сразу сделать вывод, что Эйнштейн был неправ. Орбиты планет так хорошо изучено, и так точно и давно записаны (с конца 1500-х годах!), что, если гравитация-это просто притягиваются планеты к месту Солнца со скоростью света, предсказывали положение планет не очень вписались бы в их нынешнем положении. Гениальная логика требуется, чтобы понять, что законы Ньютона требует невероятной скоростью гравитации такой точностью, что если бы это было единственное ограничение на скорость гравитации должны были быть более чем в 20 миллиардов раз больше скорости света.
Но в общей теории относительности существует еще один кусочек головоломки, который имеет большое значение: орбитальная скорость планеты по мере ее движения вокруг Солнца. Земля, например, тоже движется, «покачиваясь на волнах гравитации спускается и часто не там, где поднимались. Есть два эффекта: скорость каждого элемента влияет на то, как он испытывает силу тяжести, и с его изменениями гравитационных полей.
Но что особенно интересно, это то, что изменения в гравитационном поле Земли с конечной скоростью тяготения и влияния в зависимости от скорости взаимодействия почти точно сбалансированным. Это неточность этого равновесия позволяет определить экспериментально, какая теория соответствует нашей Вселенной: Ньютоновская модель «бесконечной скорости гравитации» или модель einsteinova «скорость гравитации равна скорости света». В теории, мы знаем, что скорость распространения гравитации должна соответствовать скорости света. Но гравитационная сила Солнца слишком слаб, чтобы измерить этот эффект. На самом деле, это очень трудно изменить, потому что, когда что-то движется с постоянной скоростью в постоянном гравитационном поле, не было отмечено никакого эффекта вообще. В идеале, нам понадобится система, в которой массивный объект движется с изменяющейся скоростью с помощью изменения гравитационного поля. Иными словами, нужна система, состоящая из тесной пары вращающихся наблюдать остатки звезд, по крайней мере один нейтрон.
Как вращение нейтронных звезд, они пульсируют, и эти импульсы видны на Земле всякий раз, когда полюса нейтронной звезды проходит через наши линии визирования. Предсказания Эйнштейна, теории гравитации, невероятно чувствительный к скорости света, так что с первого открытия двойной системы пульсаров в 1980-х годах, PSR1913+16 (Пульсар Халса-Тейлора), мы снизили скорость гравитации равна скорости света с погрешностью всего 0,2%.
Конечно, это косвенные измерения. Мы были в состоянии сделать косвенные измерения другого типа, в 2002 году, в результате случайных совпадений, Земли, Юпитера и очень мощный радиобазар (за qso J0842+1835) выстроились на одной линии визирования. Как движение Юпитера от земли до квазара, гравитационное искривление Юпитер позволил нам измерить скорость гравитации, чтобы ликвидировать бесконечной скоростью, и определить, что она находится где-то между 2.55 и 3,81 х 108 х 108 метров в секунду, что полностью согласуется с предсказаниями Эйнштейна.
В идеале, мы могли бы измерять скорость этой пульсации непосредственно в результате прямого обнаружения гравитационных волн. ЛИГО нашли первый, в конце концов. К сожалению, из-за нашей неспособности правильно триангулировать место рождения этих волн, мы не знаем, с какой стороны они пришли. Вычислить расстояние между двумя независимыми детекторами в Вашингтон и Луизиана) и измерив разницу во времени прихода сигнала, мы можем определить, что скорость гравитации совпадает со скоростью света и определить наиболее строгие ограничения скорости.
Тем не менее, наиболее жесткие ограничения дают нам косвенные измерения очень редкие системы Пульсар. Лучшие результаты на данный момент говорят нам, что скорость гравитации между 2,993 и 108 х 3,003 х 108 метров в секунду, что прекрасно подтверждает общую теорию относительности и плохо влияет на альтернативных теорий гравитации (к сожалению, Ньютон).
Почему гравитация движется со скоростью света?
Илья Хель
