Azərbaycanca AzərbaycancaБеларускі БеларускіDansk DanskDeutsch DeutschEspañola EspañolaFrançais FrançaisIndonesia IndonesiaItaliana Italiana日本語 日本語Қазақ ҚазақLietuvos LietuvosNederlands NederlandsPortuguês PortuguêsРусский Русскийසිංහල සිංහලแบบไทย แบบไทยTürkçe TürkçeУкраїнська Українська中國人 中國人United State United StateAfrikaans Afrikaans
Підтримка
www.wikidata.uk-ua.nina.az

Шви дкість гравіта ції швидкість поширення гравітаційних впливів збурень та хвиль Швидкість гравітації у фізичних теорія

Швидкість гравітації

Швидкість гравітації

Шви́дкість гравіта́ції — швидкість поширення гравітаційних впливів, збурень та хвиль.

Швидкість гравітації у фізичних теоріях

Класична фізика

У теорії гравітації Ньютона швидкість гравітації не входить у жодну формулу і вважається нескінченно великою. У працях з небесної механіки Лаплас показав, що якщо гравітаційна взаємодія між двома тілами не діє миттєво (що еквівалентно введенню потенціалу, який залежить від швидкостей), то в системі рухомих планет не зберігатиметься імпульс — частина імпульсу передаватиметься гравітаційному полю, подібно до того, як це відбувається за електромагнітної взаємодії зарядів у електродинаміці. З ньютонівської точки зору, якщо гравітаційний вплив передається зі скінченною швидкістю і не залежить від швидкостей тіл, усі точки планети повинні притягуватися до точки, де Сонце було дещо раніше, а не до поточного його розташування. На цій підставі Лаплас показав, що ексцентриситет і великі півосі орбіт у задачі Кеплера зі скінченною швидкістю гравітації мають зростати з часом — зазнавати вікових змін. З верхніх меж на зміни цих величин, що випливають зі стійкості Сонячної системи та руху Місяця, Лаплас показав, що швидкість поширення гравітаційної ньютонівської взаємодії не може бути нижчою за 50 мільйонів швидкостей світла.

Чи передається тяжіння від одного тіла до іншого миттєво? Час передавання, якби він був для нас помітним, виявився б переважно віковим прискоренням у русі Місяця. Я пропонував цей засіб для пояснення прискорення, поміченого у згаданому русі, і знайшов, що для задоволення спостережень слід приписати силі притягання швидкість у сім мільйонів разів більшу, ніж швидкість світлового променя. Оскільки нині причина вікового рівняння — Місяця добре відома, то ми можемо стверджувати, що тяжіння передається зі швидкістю, яка принаймні в п'ятдесят мільйонів разів перевищує швидкість світла. Тому, не побоюючись якоїсь помітної похибки, ми можемо вважати передавання тяжіння миттєвим.
Оригінальний текст (рос.)
Сообщается ли притяжение от одного тела к другому мгновенно? Время передачи, если бы оно было для нас заметно, обнаружилось бы преимущественно вековым ускорением в движении Луны. Я предлагал это средство для объяснения ускорения, замеченного в упомянутом движении, и нашёл, что для удовлетворения наблюдениям должно приписать притягательной силе скорость в семь миллионов раз большую, чем скорость светового луча. А так как ныне причина векового уравнения — Луны хорошо известна, то мы можем утверждать, что притяжение передаётся со скоростью, по крайней мере в пятьдесят миллионов раз превосходящей скорость света. Поэтому, не опасаясь какой либо заметной погрешности, мы можем принимать передачу тяготения за мгновенную.

— П. С. Лаплас Виклад системи Світу. Париж, 1797.

[en] коректний для прямих узагальнень ньютонівської гравітації, але може бути не застосовний до складніших моделей. Так, наприклад, в електродинаміці заряди, що рухаються, притягуються/відштовхуються не від видимих положень інших зарядів, а від положень, які вони займали б зараз, якби рухалися від видимих положень рівномірно і прямолінійно — це є властивістю потенціалів Ліенара — Віхерта. Аналогічний розгляд у рамках загальної теорії відносності призводить до такого самого результату з точністю до членів порядку image[].

Загальна теорія відносності та інші релятивістські теорії

У загальній теорії відносності (ЗТВ) у порожнечі гранична швидкість гравітації дорівнює швидкості світла. Тут потенціалами гравітаційного поля виступають компоненти метричного тензора, так що гравітаційне поле ототожнюється по суті з метричним полем.

У квантових теоріях гравітації під швидкістю гравітації мають на увазі швидкість гравітонів як найменших частинок (квантів) поля. Зазвичай вона дуже близька до швидкості світла чи збігається із нею.

У багатьох альтернативних теоріях гравітації швидкість її поширення може істотно відрізнятися від швидкості світла, так що безпосереднє вимірювання швидкості гравітації є тестом на працездатність цих теорій.

Експерименти з визначення швидкості гравітації

Швидкість гравітації можна визначити за швидкістю передавання впливу гравітаційного поля на результати будь-яких вимірів. Цей шлях можна використати у високоточних експериментах з вимірювання часу затримки проходження світла і радіосигналів у гравітаційному полі будь-якого рухомого масивного тіла.

Так, 2002 року на основі радіоінтерферометрії з наддовгою базою, в якому низкою радіотелескопів на Землі реєструвалося випромінювання від далекого квазара [en], яке проходило поблизу масивного Юпітера.

Внаслідок періодичного руху Юпітера орбітою навколо Сонця із середньою швидкістю 13,1 км/с відбувається періодична зміна гравітаційного поля. Зміна метрики (як через змінення розташування планети, так і за рахунок швидкості її руху) відбувається із запізненням, пов'язаним із обмеженою швидкістю гравітації. Врахування цього запізнення під час аналізу експерименту дає швидкість гравітації, близьку за величиною швидкості світла, з точністю близько 20 %. Отриманий результат вимагає незалежного підтвердження, оскільки не всі фізики-релятивісти погоджуються з інтерпретацією експерименту.

11 лютого 2016 року колаборації LIGO та VIRGO оголосили про експериментальне відкриття гравітаційних хвиль. Аналіз впливу події GW150914 на дисперсію гравітаційних хвиль залежно від частоти не суперечить гіпотезі про нульову масу гравітона та збіг його швидкості зі швидкістю світла для гіпотетичних розширень ЗТВ (оцінка зверху на масу гравітона: mg ≤ 1,2×10−22 eV/c 2 відповідає оцінці знизу на швидкість для частоти 35 Гц: vg/c ≤ 1 — 10−18).

Інший спосіб вимірювання швидкості гравітації пов'язаний із фіксацією гравітаційних хвиль від далеких зоряних джерел одночасно зі світловим сигналом. Перше таке вимірювання проведено для гравітаційної хвилі GW170817. Судячи з цієї події, відхилення швидкості гравітаційних хвиль від швидкості світла, якщо воно існує, лежить у межах від −3×10−15 до +0,7×10−15. Оскільки очікувана різниця показників заломлення та дисперсії міжгалактичного середовища незначна, то, в межах похибки, відмінностей від швидкості світла не виявлено.

Примітки

  1. P. S. Laplace Mecanique celeste, 4, livre X. Paris, 1805.
  2. Богородский А. Ф. Глава 2 // Всемирное тяготение. — Киев : Наукова думка, 1971.
  3. Цитується за книгою: Борис Николаевич Воронцов-Вельяминов. Лаплас. — М. : Жургазоб'единение, 1937.
  4. Фейнман розбирає цю проблему в 6 томі Фейнманових лекцій з фізики, розділ 21, § 1.
  5. Богородский А. Ф. Глава 2, § 9 // Всемирное тяготение. — Киев : Наукова думка, 1971. з джерела 27 жовтня 2023
  6. А. Н. Темчин. Разд. 7.1. Волны и характеристические поверхности, скорости распространения волн метрики // Уравнения Эйнштейна на многообразии. — М. : Едиториал УРСС, 1999. — С. 98—102. — .
  7. Ландау Л. Д., Лифшиц Е. М. Теоретическая физика: Учеб. пособ.: Для вузов. В 10 т. Т. II. Теория поля. — 8-е изд., стереот. — М.: ФИЗМАТЛИТ, 2003. — 536 с. — (Т. II). — § 109. Сильная гравитационная волна.
  8. Yvonne Choquet-Bruhat. General Relativity and the Einstein Equations. — Oxford University Press, 2009. — С. 170. — (Oxford Mathematical Monographs) — .
  9. Измерена скорость гравитации [ 2008-04-17 у Wayback Machine.] із джерела від 8 січня 2003
  10. Фундаментальный предел скорости гравитации и его измерение, С.М. Копейкин. оригіналу за 8 жовтня 2014. Процитовано 18 жовтня 2014.
  11. Fomalont E. B., Kopeikin S. M. The Measurement of the Light Deflection from Jupiter: Experimental Results (2003), Astrophys. J., 598, 704. (astro-ph/0302294)
  12. GRAVITATIONAL WAVES DETECTED 100 YEARS AFTER EINSTEIN’S PREDICTION (англ.). VIRGO. оригіналу за 16 лютого 2016. Процитовано 11 лютого 2016.
  13. Emanuele Berti (11 лютого 2016). Viewpoint: The First Sounds of Merging Black Holes (англ.). Physical Review Letters. оригіналу за 12 лютого 2016. Процитовано 11 лютого 2016.
  14. B. P. Abbott (LIGO Scientific Collaboration and Virgo Collaboration) et al. Observation of Gravitational Waves from a Binary Black Hole Merger // Physical Review Letters : journal. — 2016. — Vol. 116, no. 6 (16 June). — DOI:10.1103/PhysRevLett.116.061102. з джерела 12 лютого 2016.
  15. Abbott, Benjamin P. (11 лютого 2016). Tests of general relativity with GW150914. LIGO. оригіналу за 24 грудня 2018. Процитовано 12 лютого 2016.
  16. Abbott B. P. et al. (LIGO Scientific Collaboration, Virgo Collaboration, Fermi Gamma-ray Burst Monitor, and INTEGRAL). Gravitational Waves and Gamma-Rays from a Binary Neutron Star Merger: GW170817 and GRB 170817A // The Astrophysical Journal. — 2017. — Vol. 848. — P. L13. — doi:10.3847/2041-8213/aa920c

Вікіпедія, Українська, Україна, книга, книги, бібліотека, стаття, читати, завантажити, безкоштовно, безкоштовно завантажити, mp3, відео, mp4, 3gp, jpg, jpeg, gif, png, малюнок, музика, пісня, фільм, книга, гра, ігри, мобільний, телефон, android, ios, apple, мобільний телефон, samsung, iphone, xiomi, xiaomi, redmi, honor, oppo, nokia, sonya, mi, ПК, web, Інтернет

Shvi dkist gravita ciyi shvidkist poshirennya gravitacijnih vpliviv zburen ta hvil Shvidkist gravitaciyi u fizichnih teoriyahKlasichna fizika U teoriyi gravitaciyi Nyutona shvidkist gravitaciyi ne vhodit u zhodnu formulu i vvazhayetsya neskinchenno velikoyu U pracyah z nebesnoyi mehaniki Laplas pokazav sho yaksho gravitacijna vzayemodiya mizh dvoma tilami ne diye mittyevo sho ekvivalentno vvedennyu potencialu yakij zalezhit vid shvidkostej to v sistemi ruhomih planet ne zberigatimetsya impuls chastina impulsu peredavatimetsya gravitacijnomu polyu podibno do togo yak ce vidbuvayetsya za elektromagnitnoyi vzayemodiyi zaryadiv u elektrodinamici Z nyutonivskoyi tochki zoru yaksho gravitacijnij vpliv peredayetsya zi skinchennoyu shvidkistyu i ne zalezhit vid shvidkostej til usi tochki planeti povinni prityaguvatisya do tochki de Sonce bulo desho ranishe a ne do potochnogo jogo roztashuvannya Na cij pidstavi Laplas pokazav sho ekscentrisitet i veliki pivosi orbit u zadachi Keplera zi skinchennoyu shvidkistyu gravitaciyi mayut zrostati z chasom zaznavati vikovih zmin Z verhnih mezh na zmini cih velichin sho viplivayut zi stijkosti Sonyachnoyi sistemi ta ruhu Misyacya Laplas pokazav sho shvidkist poshirennya gravitacijnoyi nyutonivskoyi vzayemodiyi ne mozhe buti nizhchoyu za 50 miljoniv shvidkostej svitla Chi peredayetsya tyazhinnya vid odnogo tila do inshogo mittyevo Chas peredavannya yakbi vin buv dlya nas pomitnim viyavivsya b perevazhno vikovim priskorennyam u rusi Misyacya Ya proponuvav cej zasib dlya poyasnennya priskorennya pomichenogo u zgadanomu rusi i znajshov sho dlya zadovolennya sposterezhen slid pripisati sili prityagannya shvidkist u sim miljoniv raziv bilshu nizh shvidkist svitlovogo promenya Oskilki nini prichina vikovogo rivnyannya Misyacya dobre vidoma to mi mozhemo stverdzhuvati sho tyazhinnya peredayetsya zi shvidkistyu yaka prinajmni v p yatdesyat miljoniv raziv perevishuye shvidkist svitla Tomu ne poboyuyuchis yakoyis pomitnoyi pohibki mi mozhemo vvazhati peredavannya tyazhinnya mittyevim Originalnij tekst ros Soobshaetsya li prityazhenie ot odnogo tela k drugomu mgnovenno Vremya peredachi esli by ono bylo dlya nas zametno obnaruzhilos by preimushestvenno vekovym uskoreniem v dvizhenii Luny Ya predlagal eto sredstvo dlya obyasneniya uskoreniya zamechennogo v upomyanutom dvizhenii i nashyol chto dlya udovletvoreniya nablyudeniyam dolzhno pripisat prityagatelnoj sile skorost v sem millionov raz bolshuyu chem skorost svetovogo lucha A tak kak nyne prichina vekovogo uravneniya Luny horosho izvestna to my mozhem utverzhdat chto prityazhenie peredayotsya so skorostyu po krajnej mere v pyatdesyat millionov raz prevoshodyashej skorost sveta Poetomu ne opasayas kakoj libo zametnoj pogreshnosti my mozhem prinimat peredachu tyagoteniya za mgnovennuyu P S Laplas Viklad sistemi Svitu Parizh 1797 en korektnij dlya pryamih uzagalnen nyutonivskoyi gravitaciyi ale mozhe buti ne zastosovnij do skladnishih modelej Tak napriklad v elektrodinamici zaryadi sho ruhayutsya prityaguyutsya vidshtovhuyutsya ne vid vidimih polozhen inshih zaryadiv a vid polozhen yaki voni zajmali b zaraz yakbi ruhalisya vid vidimih polozhen rivnomirno i pryamolinijno ce ye vlastivistyu potencialiv Lienara Viherta Analogichnij rozglyad u ramkah zagalnoyi teoriyi vidnosnosti prizvodit do takogo samogo rezultatu z tochnistyu do chleniv poryadku v c 3 displaystyle v c 3 vidsutnye v dzhereli Zagalna teoriya vidnosnosti ta inshi relyativistski teoriyi U zagalnij teoriyi vidnosnosti ZTV u porozhnechi granichna shvidkist gravitaciyi dorivnyuye shvidkosti svitla Tut potencialami gravitacijnogo polya vistupayut komponenti metrichnogo tenzora tak sho gravitacijne pole ototozhnyuyetsya po suti z metrichnim polem U kvantovih teoriyah gravitaciyi pid shvidkistyu gravitaciyi mayut na uvazi shvidkist gravitoniv yak najmenshih chastinok kvantiv polya Zazvichaj vona duzhe blizka do shvidkosti svitla chi zbigayetsya iz neyu U bagatoh alternativnih teoriyah gravitaciyi shvidkist yiyi poshirennya mozhe istotno vidriznyatisya vid shvidkosti svitla tak sho bezposerednye vimiryuvannya shvidkosti gravitaciyi ye testom na pracezdatnist cih teorij Eksperimenti z viznachennya shvidkosti gravitaciyiShvidkist gravitaciyi mozhna viznachiti za shvidkistyu peredavannya vplivu gravitacijnogo polya na rezultati bud yakih vimiriv Cej shlyah mozhna vikoristati u visokotochnih eksperimentah z vimiryuvannya chasu zatrimki prohodzhennya svitla i radiosignaliv u gravitacijnomu poli bud yakogo ruhomogo masivnogo tila Tak 2002 roku na osnovi radiointerferometriyi z naddovgoyu bazoyu v yakomu nizkoyu radioteleskopiv na Zemli reyestruvalosya viprominyuvannya vid dalekogo kvazara en yake prohodilo poblizu masivnogo Yupitera Vnaslidok periodichnogo ruhu Yupitera orbitoyu navkolo Soncya iz serednoyu shvidkistyu 13 1 km s vidbuvayetsya periodichna zmina gravitacijnogo polya Zmina metriki yak cherez zminennya roztashuvannya planeti tak i za rahunok shvidkosti yiyi ruhu vidbuvayetsya iz zapiznennyam pov yazanim iz obmezhenoyu shvidkistyu gravitaciyi Vrahuvannya cogo zapiznennya pid chas analizu eksperimentu daye shvidkist gravitaciyi blizku za velichinoyu shvidkosti svitla z tochnistyu blizko 20 Otrimanij rezultat vimagaye nezalezhnogo pidtverdzhennya oskilki ne vsi fiziki relyativisti pogodzhuyutsya z interpretaciyeyu eksperimentu 11 lyutogo 2016 roku kolaboraciyi LIGO ta VIRGO ogolosili pro eksperimentalne vidkrittya gravitacijnih hvil Analiz vplivu podiyi GW150914 na dispersiyu gravitacijnih hvil zalezhno vid chastoti ne superechit gipotezi pro nulovu masu gravitona ta zbig jogo shvidkosti zi shvidkistyu svitla dlya gipotetichnih rozshiren ZTV ocinka zverhu na masu gravitona mg 1 2 10 22 eV c 2 vidpovidaye ocinci znizu na shvidkist dlya chastoti 35 Gc vg c 1 10 18 Inshij sposib vimiryuvannya shvidkosti gravitaciyi pov yazanij iz fiksaciyeyu gravitacijnih hvil vid dalekih zoryanih dzherel odnochasno zi svitlovim signalom Pershe take vimiryuvannya provedeno dlya gravitacijnoyi hvili GW170817 Sudyachi z ciyeyi podiyi vidhilennya shvidkosti gravitacijnih hvil vid shvidkosti svitla yaksho vono isnuye lezhit u mezhah vid 3 10 15 do 0 7 10 15 Oskilki ochikuvana riznicya pokaznikiv zalomlennya ta dispersiyi mizhgalaktichnogo seredovisha neznachna to v mezhah pohibki vidminnostej vid shvidkosti svitla ne viyavleno PrimitkiP S Laplace Mecanique celeste 4 livre X Paris 1805 Bogorodskij A F Glava 2 Vsemirnoe tyagotenie Kiev Naukova dumka 1971 Cituyetsya za knigoyu Boris Nikolaevich Voroncov Velyaminov Laplas M Zhurgazob edinenie 1937 Fejnman rozbiraye cyu problemu v 6 tomi Fejnmanovih lekcij z fiziki rozdil 21 1 Bogorodskij A F Glava 2 9 Vsemirnoe tyagotenie Kiev Naukova dumka 1971 z dzherela 27 zhovtnya 2023 A N Temchin Razd 7 1 Volny i harakteristicheskie poverhnosti skorosti rasprostraneniya voln metriki Uravneniya Ejnshtejna na mnogoobrazii M Editorial URSS 1999 S 98 102 ISBN 5 88417 173 0 Landau L D Lifshic E M Teoreticheskaya fizika Ucheb posob Dlya vuzov V 10 t T II Teoriya polya 8 e izd stereot M FIZMATLIT 2003 536 s ISBN 5 9221 0056 4 T II 109 Silnaya gravitacionnaya volna Yvonne Choquet Bruhat General Relativity and the Einstein Equations Oxford University Press 2009 S 170 Oxford Mathematical Monographs ISBN 978 0199230723 Izmerena skorost gravitacii 2008 04 17 u Wayback Machine iz dzherela vid 8 sichnya 2003 Fundamentalnyj predel skorosti gravitacii i ego izmerenie S M Kopejkin originalu za 8 zhovtnya 2014 Procitovano 18 zhovtnya 2014 Fomalont E B Kopeikin S M The Measurement of the Light Deflection from Jupiter Experimental Results 2003 Astrophys J 598 704 astro ph 0302294 GRAVITATIONAL WAVES DETECTED 100 YEARS AFTER EINSTEIN S PREDICTION angl VIRGO originalu za 16 lyutogo 2016 Procitovano 11 lyutogo 2016 Emanuele Berti 11 lyutogo 2016 Viewpoint The First Sounds of Merging Black Holes angl Physical Review Letters originalu za 12 lyutogo 2016 Procitovano 11 lyutogo 2016 B P Abbott LIGO Scientific Collaboration and Virgo Collaboration et al Observation of Gravitational Waves from a Binary Black Hole Merger Physical Review Letters journal 2016 Vol 116 no 6 16 June DOI 10 1103 PhysRevLett 116 061102 z dzherela 12 lyutogo 2016 Abbott Benjamin P 11 lyutogo 2016 Tests of general relativity with GW150914 LIGO originalu za 24 grudnya 2018 Procitovano 12 lyutogo 2016 Abbott B P et al LIGO Scientific Collaboration Virgo Collaboration Fermi Gamma ray Burst Monitor and INTEGRAL Gravitational Waves and Gamma Rays from a Binary Neutron Star Merger GW170817 and GRB 170817A The Astrophysical Journal 2017 Vol 848 P L13 doi 10 3847 2041 8213 aa920c

Дата публікації:
Топ