Gravedad vs Ondas Gravitacionales

En el tema de la gravedad frente a las ondas gravitatorias, siempre me ha resultado más fácil pensar en campos eléctricos (estáticos) frente a ondas EM.

Piense en un campo estático que "sale" de una carga. Realmente no está saliendo. Las líneas de campo no tienen "extremos" que viajen a la velocidad de la luz. Eso es porque no tienen fines en absoluto. Todos terminan en cargos y se extienden tanto como sea necesario. La carga nunca se crea, siempre se crean dipolos + - (como la creación de un par electrón-positrón), por lo que no hay problemas con las líneas de campo que salen de un electrón y van a los límites del universo y terminan en algunas cargas + por ahí. . Se han estirado durante tanto tiempo, desde el Big Bang. No pensamos en lo rápido que se mueven. Han estado allí desde el principio, cuando el universo era pequeño, y ahora lo abarcan por completo. Mil millones de años luz no es nada.

Del mismo modo con la gravedad estática. La masa-energía no puede simplemente aparecer o desaparecer, por lo que las líneas de campo nunca tienen extremos que deban moverse hacia afuera. Siempre están conectados a masas y energías lejanas, y lo han tenido desde el Big Bang para hacerlo. No tiene sentido preguntar qué tan rápido se mueve la gravedad estática. Está simplemente "allí" desde aquí hasta el borde del universo.

Si comienza a moverse repentinamente, con respecto a una línea de campo de carga eléctrica o de gravedad estática ya establecida, la DIRECCIÓN del campo se mueve inmediatamente con usted, al igual que la dirección a la fuente. Eso es solo relatividad lorentziana. La velocidad de la luz no está siendo violada. Una fuente a mil millones de años luz de distancia de repente comenzaría a parecer que se está moviendo, pero eso se debe a que su campo ya está fuera de donde estás, y el campo donde estás te lo dice. Cambia de dirección cuando te mueves. Responde inmediatamente al movimiento uniforme relativo, a través del mecanismo del campo que ya se extiende a cada uno.

Pero si la CARGA estática o gravitacional se mueve (acelera), entonces hay una "torcedura" o actualización que se aleja de ella en c. No ves esto en absoluto desde lejos, hasta que ha pasado el tiempo d/c. Esa es la onda EM u onda de gravedad. No es algo relativo entre la fuente y el espectador, porque la aceleración no es "relativa" en relatividad. No se puede pretender que el observador acelera y la fuente no.

Los potenciales de Lienard-Weichert para EM tienen dos términos por este motivo. Uno es el estático que depende solo de la velocidad relativa y apunta a la fuente (siempre que la velocidad relativa haya sido constante durante el tiempo suficiente). El otro muestra aberración (no apunta a la fuente), retardo y es una perturbación en el campo debido a la aceleración de la fuente (no la aceleración del observador).

La danza lenta del Sol y la Luna es una mezcla de ambos efectos, en el campo cercano. Los efectos estáticos apuntan directamente a las fuentes y se deben a campos que ya se extienden hasta el infinito. No tienen "velocidad". Sin embargo, los efectos de segundo orden debidos a pequeñas cantidades de aceleración de la fuente (de la aceleración orbital) son pequeños, pero son ondas gravitacionales genuinas y se mueven hacia afuera a una velocidad c. Son retrasados ​​y mostrarían aberración.

No puedes tener ondas gravitatorias sin gravedad, pero puedes tener gravedad sin ondas gravitatorias. La gravedad es una fuerza fundamental entre masas, pero las ondas gravitatorias son solo un efecto secundario relacionado con la dinámica de un sistema gravitatorio en determinadas circunstancias.

Si la gravedad se transmite instantáneamente o no, ha sido un tema controvertido desde Laplace. Incluso hoy en día, los científicos se contradicen sobre esto: por ejemplo, las ecuaciones de efemérides utilizadas por la NASA para calcular las posiciones de los planetas se formulan instantáneamente, no retardadas (cf. Eq. (27) en https://naif.jpl.nasa.gov /pub/naif/generic_kernels/spk/planets/de430_and_de431.pdf ), pero en otros recursos de la NASA puede leer reclamos exactamente opuestos ( https://einstein.stanford.edu/content/relativity/q2226.html). Tal vez no importe en absoluto en estas aplicaciones prácticas, ya que las posiciones probablemente se corrigen (en base a las observaciones) con la frecuencia suficiente para que, en general, los errores debidos a un mal modelado de la física no puedan acumularse (una estrategia que es, en cierto modo). contexto diferente, por ejemplo, también se utiliza para mantener la precisión del sistema GPS).

En electrodinámica, el potencial electrostático para cargas en movimiento (el potencial de Lienard-Wiechert) siempre representa el potencial de la carga en la posición que tenía hace un tiempo d/c, ya sea que la carga se esté moviendo con velocidad constante o no (este es de hecho el suposición bajo la cual se deriva el potencial de Lienard-Wiechert, consulte https://en.wikipedia.org/wiki/Li%C3%A9nard%E2%80%93Wiechert_potential ) (por lo tanto, los comentarios en la respuesta anterior de Steve Harris no son correctos) .