¿A veces la gravedad se transmite más rápido que la velocidad de la luz?

No, las influencias gravitatorias nunca viajan más rápido que la velocidad de la luz. Sin embargo, una incorporación ingenua de un retraso de la velocidad de la gravedad en realidad conduciría a que el movimiento orbital de la Tierra se acelere , no se desacelere. (Piense en la geometría detenidamente). Expliqué aquí por qué eso no sucede realmente en la relatividad general.

Cuckoo preguntó: Entonces parece que la fuerza de la gravedad está dirigida hacia la posición orbital actual de la Tierra, sin tener en cuenta el retraso causado por la velocidad de la luz. ¿Cómo es esto posible?

Si el movimiento es recto o circular, la aberración se cancela, consulte Steve Carlip: Aberration and the Speed ​​of Gravity :

Steven Carlip escribió: La ausencia observada de aberración gravitacional requiere que la gravedad "newtoniana" se propague a una velocidad ς>2×10¹⁰c. Al evaluar el efecto gravitacional de una masa en aceleración, demuestro que la aberración en la relatividad general es cancelada casi exactamente por la velocidad -interacciones dependientes, lo que permite ς = c Esta cancelación está dictada por las leyes de conservación y la naturaleza cuadripolar de la radiación gravitacional.

o para citar el artículo de Wikipedia sobre el tema:

Wikipedia escribió: Dos conjuntos de partículas que interactúan gravitoeléctricamente, por ejemplo, dos planetas o estrellas que se mueven a velocidad constante entre sí, cada uno siente una fuerza hacia la posición instantánea del otro cuerpo sin un retraso de la velocidad de la luz porque la invariancia de Lorentz exige que lo que ve un móvil en un campo estático y lo que un móvil que emite ese campo ve ser simétrico. En otras palabras, dado que el campo gravitoeléctrico es, por definición, estático y continuo, no se propaga.

Pretendamos temporalmente que podemos hablar de la gravitación como liberada en pulsos, que es una forma extraña de hablar, pero creo que es parte de su modelo mental. Elijamos también un marco de referencia: supongamos que el Sol está estacionario en nuestro laboratorio.

La Tierra en este momento no está reaccionando al pulso de la gravedad del Sol en este momento . La Tierra ahora mismo está interceptando el pulso de gravedad liberado$8$hace minutos, que apunta directamente hacia el Sol (porque está estacionario).

Para un tratamiento matemático cuidadoso de esto, véase The Feynman Lectures in Physics, vol. II , sección 26-2, donde se encuentra que un campo eléctrico en coordenadas de laboratorio tiene componentes magnéticos en el marco móvil que (en primer orden) cancelan la aberración (desviación angular) causada por las ondas retardantes por sus tiempos de viaje. Lo mismo sucede en la gravitación: los elementos fuera de la diagonal del tensor toman los términos necesarios para cancelar la aberración retardada (a primer orden).

Parece que tu intuición te está engañando. Si te entendí correctamente, estás pensando en la atracción gravitatoria del Sol dirigida a la Tierra, como si estuviera apuntando al "punto objetivo" específico en el espacio, y cuando la gravedad llega a ese punto, atrae allí.

Pero es mejor pensar en la gravedad como algo que tira de todas las direcciones a la vez: de modo que el Sol está tirando simultáneamente tanto del lugar donde se encuentra la Tierra ahora, como del lugar donde estará la Tierra dentro de ocho minutos, y de todos los puntos intermedios, y cualquier otro lugar en nuestra órbita, y así sucesivamente.

Piénselo de la misma manera que piensa sobre la luz del sol: el sol brilla en todas las direcciones, por lo que nunca necesita saber dónde vamos a estar; algo de luz simplemente sale en línea recta en todas las direcciones, por lo que siempre fallamos. la luz que se dirigía hacia nosotros cuando dejó el sol, y golpeó la luz que dejó al sol apuntando hacia donde terminaríamos ocho minutos después.

En este caso, puede pensar en ellos de la misma manera: el sol no está enviando esas cosas hacia nosotros específicamente, simplemente las está enviando a todas partes a la vez.

Iba a escribir una respuesta incorrecta al principio, pero después de investigar un poco lo que escribió Yukterez, creo que puedo ofrecer algo de intuición.

Primero, veamos el sistema solar en el marco del centro de masa, donde el Sol está esencialmente estacionario en el medio. Aquí, la fuerza sobre la Tierra se dirige hacia la posición del Sol hace 8 minutos, que convenientemente es la misma que su posición actual. Así que esto no afecta la posición de la Tierra en la forma que dices.

Si el Sol y la Tierra se movieran a una velocidad constante entre sí, como escribió Yukterez, todavía se sentirían atraídos por la posición instantánea del otro cuerpo. Esto no se debe a una influencia más rápida que la luz, sino a que la gravedad es más que una simple fuerza de atracción entre objetos (análoga al campo eléctrico en el electromagnetismo). Para las fuentes en movimiento, existen otros componentes del campo gravitatorio (más o menos análogos al campo magnético). Puede ver esto como la fuerza que viaja a la velocidad de la luz, pero que se dirige hacia la posición de la fuente "predicha" en función de su movimiento lineal pasado.

Sin embargo, si la fuente se acelera, como la Tierra alrededor del Sol, los efectos son menos evidentes. Entonces, realmente no puedes verlo solo como una fuerza de atracción hacia cualquier posición (creo, corrígeme si me equivoco), pero obtienes cosas más complejas como las ondas gravitacionales. Pero aun así, nada viaja más rápido que la luz.

Como estoy más familiarizado con el electromagnetismo, tomemos un ejemplo de allí. Si dos cuerpos con cargas opuestas ($A$y$B$) se mueven con velocidad constante uno hacia el otro, podemos ver el sistema en el marco de reposo de$A$. Aquí, emite solo un campo eléctrico estático, dado por la fórmula de Coulomb, y$B$por lo tanto, siente una atracción directa hacia él. En el marco de descanso de$B$, esto significa que la atracción es hacia la posición instantánea. Pero, ¿cómo puede ser esto si el campo eléctrico se propaga a una velocidad finita? La respuesta es que desde ahora$A$se mueve, también emite un campo magnético. Si bien esto no afecta$B$directamente (ya que$B$es estacionario aquí), sí afecta el campo eléctrico y lo hace apuntar en una dirección diferente (hacia la posición instantánea).

La gravedad es la flexión del espacio y la masa del sol provoca la flexión del espacio a su alrededor y en una trayectoria circular alrededor del sol es uniforme. La tierra viaja en una órbita elíptica, por lo que la fuerza de la gravedad es mayor en algunos lugares, es decir, la flexión del espacio es mayor en un lugar más cercano al sol y menor en un lugar lejano. El sol no ejerce la fuerza de la gravedad sobre la tierra, pero la flexión provocada mantiene a la tierra cerca del sol y la mantiene girando, y la velocidad asegura que la tierra no simplemente se aleje volando en la dirección de la tangente dibujada en su órbita. Entonces, no hay nada como que el sol "sabe" dónde ejercer la gravedad, pero como he dicho, es uniforme en una órbita circular, por lo que la flexión es la fuerza de la gravedad que actúa sobre él. El ángulo entre la tierra' El movimiento y la gravedad (actuando aquí como la fuerza centrípeta) serán de 90°. El movimiento de la tierra será en la dirección de la tangente dibujada en la órbita. Como sabrás, la fuerza centrípeta actúa hacia el centro de la trayectoria circular y el ángulo entre una tangente y la línea que pasa por el centro es siempre de 90°, por lo que nunca se viola la ley.

La tierra se mueve en el campo gravitatorio estático e invariable del sol. Su potencial tiene la forma$V(r) = -G_N M/r$. Este campo actúa sobre todos los objetos exactamente de la misma manera, y la fuerza es igual al gradiente de este potencial multiplicado por la masa del objeto:$F=mg$y$g= -{\partial V \over \partial r}$. ¡La gravedad, g, tiene magnitud y dirección y apunta hacia el sol! ¿Por qué no aceptar esta respuesta simple, correcta y estándar?

Piensa en el campo gravitacional como un espacio curvo. Como un bache en el espacio-tiempo. Este bache se mantendrá constante con el tiempo más o menos. Entonces, el planeta solo mira la protuberancia y se mueve en consecuencia. Sin embargo, si el sol explotara, podría causar una pequeña onda en el espacio-tiempo que llegaría a la tierra en 8 minutos.

En la teoría de la gravedad de Newton, la fuerza gravitacional se define como proporcional al producto de las dos masas que se atraen e inversamente proporcional al cuadrado de la distancia entre las masas. La fuerza es instantánea. Como dijo el propio Newton, esto es filosóficamente insatisfactorio: por ejemplo, en cualquier instante, ¿cómo sabe la Tierra cuánta masa tiene el Sol, cómo sabe qué tan lejos está del Sol, para saber qué fuerza gravitacional se está aplicando? Pero la teoría de Newton funciona y es muy precisa.

Está en la teoría de la Relatividad General que las señales no pueden viajar más rápido que la velocidad de la luz. Esto se transfiere de la Teoría Especial de la Relatividad junto con la idea difícil de visualizar del espacio-tiempo de 4 dimensiones. En resumen, la Relatividad General define la gravedad de una manera diferente, no existe la fuerza de la gravedad como tal. Los cuerpos como la Tierra siguen un camino 'recto' (o geodésico) a través del espacio-tiempo. Lejos de las fuentes gravitatorias, el espacio-tiempo es plano, en una fuente gravitatoria el espacio-tiempo se estira o aprieta, en el medio el espacio-tiempo debe pasar suavemente de apretado/alargado a plano. Los cuerpos como la Tierra siguen el camino más recto a través del espacio-tiempo en cada punto local. [Nota,

En una buena aproximación, el Sol es simétrico y no cambia en períodos cortos de tiempo, y el espacio-tiempo a su alrededor no se comprime ni se estira mucho (es una fuente gravitacional relativamente débil). Esto significa que la forma del espacio-tiempo cerca del Sol es estática y no hay problema con los cambios en el espacio-tiempo que tienen que propagarse desde el Sol hasta la ubicación de la Tierra. En la Relatividad General, la Tierra sigue localmente la línea 'recta' a través del espacio-tiempo y así evita los problemas filosóficos de la teoría de Newton.

Creo que esta es una pregunta interesante, señala que diferentes teorías definen las propiedades físicas de diferentes maneras (la gravedad en este caso), que aunque la teoría de la gravedad de Newton parece simple en la superficie, puede ser, al menos filosóficamente, difícil de entender.

El sol ejerce ondas gravitacionales en todas las direcciones, no solo en otros cuerpos de masa como la Tierra. Cuando la Tierra llega a algún punto del espacio, es atraída hacia el Sol por las ondas gravitatorias del Sol que ya están allí .

Por ejemplo, digamos que la Tierra está en el punto A y llegará al punto B en 1 minuto. Cuando llegue al punto B, será atraído por ondas gravitacionales que ya han estado viajando durante 7 minutos desde el Sol para llegar al punto B.