Si no hay límite de velocidad en la compresión del espacio-tiempo, ¿por qué las ondas gravitacionales viajan a la velocidad de la luz?

Por lo que he leído sobre el espacio-tiempo y la relatividad general, parece que no hay límite en la rapidez con la que se puede comprimir o expandir el espacio-tiempo. ¿Por qué entonces las ondas gravitacionales están limitadas a la velocidad de la luz?

[Editar: eliminé las referencias a la métrica de Alcubierre ya que no son relevantes para la pregunta]

La métrica de Alcubierre supone la existencia de materia exótica con densidad de energía negativa. Ahora, eso es hacer trampa... imagina que podría hacer un baño termal con temperatura termodinámica negativa... ¡BINGO! ¡Máquina de movimiento perpetuo instantáneo! ¡Billones en mi bolsillo después de que mis centrales eléctricas de energía libre estén en funcionamiento! ¡Voy a ser el rey del mundo! Bueno, lo estaré tan pronto como descubra ese baño de temperatura negativa... y Alcubierre te llevará a las estrellas con su motor warp... tan pronto como encuentre materia exótica. :-)
@CuriousOne Soy consciente de que Alcubierre está haciendo trampa , pero ¿no tiene razón sobre la ausencia de limitaciones en la velocidad de compresión del espacio-tiempo? ¿Por qué entonces las ondas gravitacionales están limitadas a c ?
Estoy haciendo trampa con mis centrales eléctricas de energía libre, ¿no es así? Pero, ¿no tengo también razón al simplemente ignorar la tercera ley de la termodinámica? ¿Quién necesita eso, de todos modos? Esa es básicamente tu pregunta.
@CuriousOne: Alcubierre no propuso ningún método físico para crear la burbuja warp; lo que hizo fue encontrar una solución consistente con las ecuaciones de campo de Einstein, comenzando esencialmente con los resultados deseados. Esto se llama ser inteligente. Depende de nosotros encontrar una manera de implementarlo; hasta ahora sin suerte.
Estoy seguro de que notó que tampoco estoy proponiendo ningún método físico para crear un baño de temperatura negativa. Avísame cuando te encuentres con uno, ya que quiero cobrar mi billón de dólares. :-) Por cierto, ¿conoces el término "basura que entra, basura que sale"? Eso es más o menos lo que estaba haciendo Alcubierre.
Si no le gustan las unidades warp, ¿en qué compresiones o expansiones rápidas está pensando? ¿Agujeros de gusano? ¿Eso también requiere materia exótica? ¿O simplemente estás hablando de separaciones no locales, como dos galaxias que tienen la distancia de movimiento compartimentado que crece a una velocidad mayor que la de la luz? Seguro que puede hacer que la distancia de comovimiento entre una fuente gravitacional y un receptor crezca más rápido que la velocidad de la luz. También puede hacerlo con una fuente y un receptor de rocas. Porque no hay límite (aparte del tamaño posiblemente finito del universo) a qué tan rápido crece la distancia de comovimiento entre dos puntos.
@Timaeus No estoy pensando en la forma en que se genera la compresión, estoy preguntando por qué la perturbación del viaje en el espacio-tiempo en c cuando el medio en el que viajan no tiene límite en la rapidez con la que se puede comprimir/expandir. (tal vez es así y no sabemos por qué o tal vez hice una mala suposición)
@drakyoko Te dije exactamente cómo obtener una ola de aquí para allá a una velocidad superior a la de la luz . Y, sin embargo, ¿quieres preguntarme por qué eso no es posible? Sería como preguntar cómo se puede hacer que la luz viaje a una velocidad inferior a la C y luego, cuando le dicen que puede hacerlo pasándolo por agua o vidrio, elimina la parte de su pregunta que menciona agua y vidrio. Simplemente busque una solución para una onda que viaja más rápido que la luz y calcule el tensor de Einstein, divídalo por una constante para obtener el tensor total de tensión-energía y luego observe que tiene materia exótica.

Respuestas (2)

En primer lugar, las ondas gravitacionales viajan a una velocidad C localmente, por lo que para alguien dentro de una burbuja warp, una onda gravitacional también dentro de la burbuja sigue el ritmo de la luz que también está dentro de la burbuja.

En segundo lugar, las ondas gravitacionales (como las ondas electromagnéticas) solo viajan a una velocidad C en un aspirador. Y no puedes hacer una burbuja warp con el espacio-tiempo del vacío. Necesitas materia exótica en lugares, lo que hace que no sea un vacío en esos lugares.

Sí, pero no estoy interesado en una onda gravitatoria dentro de una burbuja warp. Mencioné la métrica de Alcubierre solo como evidencia (¿quizás defectuosa? ¿pero por qué?) de que el espacio-tiempo se puede comprimir más rápido que c y dado que, hasta donde yo sé, las ondas gravitacionales son solo ondas de compresión del espacio-tiempo, no veo razones para que sean limitado a c
@drakyoko Una onda gravitacional dentro de una burbuja warp es exactamente cómo obtener una onda gravitacional de aquí para allá más rápido que la luz. Otras opciones incluyen agujeros de gusano atravesables (que también requieren materia exótica, al igual que las unidades warp). Así que literalmente respondí tu pregunta. No sé por qué tienes la más mínima objeción, así que no sé cómo mejorar la respuesta. Si quieres enviar una onda gravitacional más rápido, entonces sabes lo que necesitas: materia exótica.

¡No existe tal cosa como una velocidad límite c para las ondas gravitacionales!

Con esta pregunta, ha tocado un tema importante que suele ser mal discutido en conferencias, artículos y libros. No existe una ley general que diga que la velocidad de las ondas gravitatorias y de las perturbaciones gravitatorias sea necesariamente c. Tampoco hay ninguna ley que diga que no pueden exceder el límite c. ¡Sin embargo, casi siempre se citan como si fueran teoremas probados!

La interpretación errónea se origina en el hecho de que Einstein derivó la velocidad c para un tipo especial de ondas gravitacionales, mediante las llamadas ecuaciones de Einstein linealizadas. Por tanto, es una aproximación especial cuando el espacio-tiempo sobre el que se propagan las ondas puede tomarse como el espacio-tiempo de Minkowski y la intensidad de las ondas es débil. Claramente, este es un tipo importante pero muy especial de todas las ondas y efectos gravitacionales.

Han pasado 100 años desde entonces, y nadie ha sido capaz de producir una derivación similar para todos los casos de propagación de efectos y ondas gravitacionales. Pero muchos investigadores lo han intentado muchas veces... Para algunos otros espacio-tiempos especiales hay resultados aproximados similares. Pero la cuestión de la velocidad de propagación de las ondas gravitatorias débiles y fuertes y de las perturbaciones de los espaciotiempos curvos sigue abierta, a pesar del falso mito.

De hecho, en investigaciones avanzadas que intentan describir los efectos gravitatorios que se propagan en espaciotiempos curvos (acoplados a campos materiales), se suele concluir que las ondas se propagan a una velocidad distinta de c! No tienen una velocidad uniforme, sino que tienen un amplio rango de velocidades dependiendo de los acoplamientos, los parámetros y la forma en que se realiza la aproximación. Pueden propagarse a velocidades inferiores a c, pero también a velocidades superiores a c. Esto es todo lo que los mejores modelos teóricos pueden decirnos por ahora. Véase, por ejemplo, esta fuente, destaco una declaración en abstracto: "Mostramos que para la elección de los signos de interacción implícitos en la matriz S y los límites de positividad de la densidad espectral sugeridos por la analiticidad y la causalidad,la velocidad de las ondas gravitacionales es, en general, superlumínica a bajas energías en fondos de preservación NEC, lo que significa que las ondas gravitacionales viajan más rápido de lo permitido por la métrica a la que los fotones y los campos del modelo estándar están mínimamente acoplados. "- La velocidad de la gravedad

la velocidad de una onda es la velocidad de "actualización" local de su localidad. Una onda solo puede viajar tan rápido como los cuantos de tiempo de actualización, y la c observada refleja esta velocidad de actualización. No está claro si se puede "doblar" la geometría del espacio de modo que las regiones lejanas se actualicen como vecinos locales. ¿Se ha demostrado que esto es posible?
Si no hay límite de velocidad en la compresión del espacio-tiempo, ¿por qué las ondas gravitacionales viajan a la velocidad de la luz?
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