Гравитационные волны и чёрная дыра

[Dan B-Yallay]

arseniiv
Мне тут на сон грядущий пришла бредовая (быть может и очень бредовая) идея: когда дойдёт гравитационная волна, ЧД "колыхнётся" как массивный поплавок (не прибита же она гвоздями к пространству ) и излучит вторичную гравитационную волну в окружающее пространство. Вторичная уже дойдёт до корабля. Вроде бы всё хорошо.

Но когда начинаю вдумываться, то получается абсурд: приблизив звезду к ЧД, последняя под действием увеличившейся силы притяжения к звезде, "отодвинется" от корабля. Таким образом, до корабля дойдут лишь волны от "отодвинувшейся" от него черной дыры, а от придвинувшейся звезды - нет. Получаем парадоксальный итог: корабль стал меньше притягиваться в направлении ЧД и звезды. (это, конечно, при условии, что ни линзирование, ни дифракция не смогли донести "звёздные" волны до корабля. )

У меня тоже крыша зашевелилась. Ждёмс знатоков.

manul91
По-моему, Вы рассматриваете не ту задачу, которую ставит ТС. Прочтите его вопросы внимательней.

(Дисклеймер для любителей точности)

под "отодвижением" ЧД я понимаю процесс "более ускоренного падения на звезду/сближения со звездой".
Хотя "я понимаю" - это сильно сказано.

[manul91]

Denis Russkih в сообщении #1104016 писал(а):

Предположим, Солнце вдруг внезапно сорвётся с места и быстро куда-то полетит (оно и так уже летит, но тут вдруг решит полететь совсем в другую сторону). Камушек на гелиоцентрической орбите "узнает" об этом сразу же — или только через несколько минут, как раз когда до него доберутся испущенные Солнцем электромагнитные и гравитационные волны?..

Солнце не может просто так "сорваться с места" - это противоречило бы закону сохранения импульса. Хотя "может" расщепиться на две равные удаляющиеся в противоложные стороны половинки за счет внутренных сил, например.

Denis Russkih в сообщении #1104016 писал(а):

Если верен первый вариант, то получается, что в природе существуют взаимодействия быстрее скорости света?..

Со скоростью меньше скорости света, должны распространяться колебания (изменения) полей (которыми изменениями, можно передать и информацию).
Полям "самим по себе" - "распространяться" не нужно, они просто "есть" (и то что они такие, какие есть - нельзя использовать для передачи информации).
Тут еще и такая тонкость - при равномерном движении тела, его "гравполе смещается" (в той СО в которой тело движется равномерно).
Однако такое равномерное смещение источника поля - волны не вызывает - а значит, грав.колодец весь до бесконечности - смещается одновременно с телом (а не должны его "далекие части" "отставать" от тела, "сдуваемые эфирным ветром" - как можно было бы подумать - это противоречило бы принципом относительности для разных ИСО-на-бесконечности).
И при этом одновременным смещением колодца, при равномерного движения создающего его тела - никакая информация не передается от телу в пространстве (тем более, "быстрее света").
Короче, равномерное смещение грав. колодца - "колебанием поля" (в указанным выше смысле, образующем волны) не является.

Подумайте вот над чем, в этом контексте: возьмем модификацию вашей задачи - уберем ЧД, и пусть звезда равномерно приближается к кораблю который "сидит на месте" (скажем на тяги). По мере приближения звезды, корабль к ней будет притягиваться сильнее (нужно усиливать тягу, чтобы "оставаться на месте").
Однако при всем этом равномерном движении, никакая информация не передается от звездой к кораблю (и она не излучает никаких гравволн).

Тоесть, в данном частном случае равномерного движения - никакие "гравитационные волны" или "взаимодействия быстрее света" кораблю не необходимы, чтобы он "знал" что "надо притягиваться сильнее к звезды", по мере ее приближения к нем.
А значит, это не необходимо и в общем случае, когда все-таки звезда движется ускоренно (и некие гравволны все-таки образуются)

Dan B-Yallay в сообщении #1104018 писал(а):

По-моему, Вы рассматриваете не ту задачу, которую ставит ТС.

Почему, конкретно?

[Dan B-Yallay]

manul91 в сообщении #1104025 писал(а):

Почему, конкретно?

Потому что Вы меняете контекст. Я согласен, что Солнце не может взять и ни с того ни с сего полететь в другую сторону, ибо закон сохранения импульса. Хорошо, пусть так. Допустим, оно взорвалось и разлетелось на 2 куска разной массы. Один, очень тяжелый медленно двинулся в сторону центра галактики, а второй - лёгкий - очень быстро в противоположную сторону. Планеты нашей системы сразу изменят траекторию или нет?

[Mikhail_K]

manul91 в сообщении #1104015 писал(а):

Нет.
Никаких волн не нужно, чтобы якобы приносить к объекту "знание" куда и с какой силой ему нужно притягиваться.

Возьмем камушек на орбите вокруг солнца. Солнце никуда не рыпается, сидит на месте - никакие грав. волны не излучает - тем не менее камушек всегда "знает" правильное направление к солнцу к котором ему "следует притягиваться".

Насколько я понял, речь была вот о чём. Камушек всегда "знает" направление к Солнцу именно потому, что гравитационное поле Солнца установилось и существует во всех точках орбиты. При этом никаким волнам не нужно приносить "знание" от Солнца к камушку, потому что, когда камушек находится в той или иной точке орбиты, уже существующее в этой точке гравитационное поле говорит ему, в какую сторону ему надо притягиваться. Волн никаких нет.
Разумеется, если Солнце вдруг сорвётся с места и прыгнет куда-то в сторону - вот тогда знание об этом придётся донести до камушка. И это будет осуществлено с помощью гравитационных волн.

-- 04.03.2016, 09:44 --

А то можно было бы подумать, что manul91 и arseniiv говорят нечто противоположное - один отрицает распространение "знания", куда притягиваться, с помощью грав.волн, другой утверждает, что знание о положении Солнца распространяется с помощью грав.волн. На самом деле, если я правильно понимаю, они говорят одно и то же разными словами. Знание о положении Солнца действительно надо доставлять с помощью грав.волн, если Солнце неожиданно прыгнет в сторону (и речь сейчас не о законе сохранения импульса - вдруг, каким-то способом, к нему приложили внешнюю силу - гипотетическая ситуация. На самом деле внешняя сила к нему и прилагается - ведь оно движется не равномерно, а вокруг центра Галактики). А вот знание о том, куда притягиваться камушку, не надо никуда доставлять, если Солнце никуда не прыгает: потому что это знание уже заложено в существующем гравитационном поле.

[manul91]

Dan B-Yallay в сообщении #1104026 писал(а):

Допустим, оно взорвалось и разлетелось на 2 куска разной массы. Один, очень тяжелый медленно двинулся в сторону центра галактики, а второй - лёгкий - очень быстро в противоположную сторону. Планеты нашей системы сразу изменят траекторию или нет?

Планета не "помнит" свою прошлую траекторию (ее будущая траектория, от прошлой не зависит).
Поэтому, находясь на "месте Х со скорости V" - для ее будущего движения, ей все равно было ли солнце "единым" в прошлом и только что раскололось на куски M и m равномерно удаляющихся друг от друга; или куски в прошлом двигались равномерно навстречу друг друга "из бесконечности", прошли друг мимо друга (в тот самый момент когда планета "месте Х со скорости V"), далее продолжая свое равномерное движение.
Для будущего движения планеты - оба два случая (разные в прошлом) равноценны.
Вы тогда, можете ответить для второго случая (куски M и m приходя "из бесконечность" равномерно, пролетели друг мимо друга - двигаясь далее также равномерно к и от центра галактики) - сразу ли "поменяет планета свою траекторию"?

Кстати вы все равно можете промоделировать эту ситуацию по Ньютону - поправки ОТО в данном случае пренебрежимо малы.

[Dan B-Yallay]

manul91 в сообщении #1104031 писал(а):

Планета не "помнит" свою прошлую траекторию (ее будущая траектория, от прошлой не зависит).

Я не понял, Вы отрицаете инерцию?

[Mikhail_K]

Наверное, надо понимать так, что будущая траектория планеты зависит от её текущей скорости и приложенной к ней силы (в текущий и будущие моменты времени). Сила же определяется гравитационным полем в той точке, где находится планета (и не зависит от того, что там происходит с источником этого поля - Солнцем). Если же с Солнцем вдруг что-то случается, то гравитационное поле изменяется, но не сразу, а с помощью гравитационных волн. Причём "равномерно сдвигаться" при равномерном движении источника поле может и безо всяких волн (но всё равно со скоростью меньше $c$, так как скорость источника меньше $c$), а вот при ускоренном движении источника и других катаклизмах с ним образуются волны.

-- 04.03.2016, 10:04 --

А уже когда гравитационное поле в точках орбиты изменится благодаря гравитационным волнам, вот тогда планета это почувствует.

[manul91]

Dan B-Yallay в сообщении #1104032 писал(а):

manul91 в сообщении #1104031 писал(а):

Планета не "помнит" свою прошлую траекторию (ее будущая траектория, от прошлой не зависит).

Я не понял, Вы отрицаете инерцию?

Причем тут инерция? Если вы крутите камень на веревочке и отпустите веревку, по вашему его и далее будет "тянуть" еще вращаться "по инерции" т.к. "привык" вращаться в прошлом?
Все что важно это место масса и скорость в данный момент (а они одни и те же).

-- 04.03.2016, 11:11 --

Давайте еще так.
Пусть звезда движется равномерно с некоей довольно большой скоростью (скажем $\frac{3}{4}c$). Вокруг ней крутится планета. По-вашему, в определенный момент - вектор силы (а значит, и ускорения) с которой звезда действуюет на планету - направлен к положению звезды в тот самый момент - или, к положению где звезда была какое-то время назад?

[Dan B-Yallay]

manul91 в сообщении #1104034 писал(а):

Причем тут инерция?

Видимо, притом, что будущая траектория массивного тела при прикладывании к нему силы всё же будет зависеть от текущей траектории. Вы утверждали обратное, если не ошибаюсь.

manul91 в сообщении #1104034 писал(а):

Если вы крутите камень на веревочке и отпустите веревку, по вашему его и далее будет "тянуть" еще вращаться "по инерции" т.к. вращался в прошлом?

Я утверждаю, что камень будет еще вращаться по кругу, пока изменение силы натяжение не передастся по веревочке камню. Это оно передаётся быстро, но всё-таки не мгновенно. B данном случае инерция не причем. В отличие от обсуждаемой ранее задачи.

[Mikhail_K]

manul91 в сообщении #1104034 писал(а):

Пусть звезда движется равномерно с некоей довольно большой скоростью (скажем $\frac{3}{4}c$). Вокруг ней крутится планета. По-вашему, в определенный момент - вектор силы (а значит, и ускорения) с которой звезда действуюет на планету - направлен к положению звезды в тот самый момент - или, к положению где звезда была какое-то время назад?

Позвольте мне ответить на вопрос? Вектор силы направлен в точности на звезду в этот момент, а не туда, где звезда была какое-то время назад; вместе с тем, это происходит не потому, что от звезды до планеты успевает мгновенно долетать информация о новом положении звезды, а потому, что гравитационное поле звезды "движется по инерции" вместе со звездой, и планета чувствует только гравитационное поле звезды, а не саму звезду. Если звезда вдруг изменит направление движения (не будем сейчас говорить о причинах этого), то, пока информация об этом не долетела до планеты с помощью гравитационных волн, вектор силы планеты будет направлен в ту точку, где находилась бы звезда, если бы продолжала движение с той же скоростью в том же направлении.

-- 04.03.2016, 10:34 --

Dan B-Yallay в сообщении #1104038 писал(а):

будущая траектория массивного тела при прикладывании к нему силы всё же будет зависеть от текущей траектории

Будущая траектория любого тела не зависит от прошлой траектории, а только от скорости тела в данный момент времени и от сил, которые действуют в данный момент и которые будут действовать в последующие моменты. Прошлая траектория тут вовсе ни при чём.

[Dan B-Yallay]

Mikhail_K в сообщении #1104039 писал(а):

Будущая траектория любого тела не зависит от прошлой траектории, а только от скорости тела в данный момент времени и от сил, которые действуют в данный момент и которые будут действовать в последующие моменты. Прошлая траектория тут вовсе ни при чём.

Спасибо за поправку. Под траекторией я понимал не столько "путь в пространстве", сколько направление и скорость в том направлении конечно же.
Извиняюсь за косноречие.

[manul91]

Dan B-Yallay в сообщении #1104038 писал(а):

Видимо, притом, что будущая траектория массивного тела при прикладывании к нему силы всё же будет зависеть от текущей траектории. Вы утверждали обратное, если не ошибаюсь.

Я утверждал, что не будет зависеть от прошлой траектории.
"Текущая траектория" - оксюморон, (хотя и в обыденной речи используется) т.к. траектория это множество точек.
Еще раз, все что важно для будущего движения - это положение, масса и вектор скорости планеты в данный момент (встречи кусков m и M). Как двигалась в прошлом планета неважно (если в данный момент эти величины те же самые).

Dan B-Yallay в сообщении #1104038 писал(а):

Я утверждаю, что камень будет еще вращаться по кругу, пока изменение силы натяжение не передастся по веревочке камню. Это оно передаётся быстро, но всё-таки не мгновенно.

Это для веревки верно, но звезда не может "выключить" свое притяжение.

[Dan B-Yallay]

manul91 в сообщении #1104043 писал(а):

Я утверждал, что не будет зависеть от прошлой траектории.

Я уже пояснил выше и прошу прощения за неудачный термин.

manul91 в сообщении #1104043 писал(а):

Это для веревки верно, но звезда не может "выключить" свое притяжение.

Вы опять меняете контекст. Дело не в том может или нет звезда выключить гравитацию.

-- Пт мар 04, 2016 01:48:55 --

И это верно для звезды тоже: прочитайте ответ Вам:

Mikhail_K в сообщении #1104039 писал(а):

Позвольте мне ответить на вопрос? Вектор силы направлен в точности на звезду в этот момент, а не туда, где звезда была какое-то время назад; вместе с тем, это происходит не потому, что от звезды до планеты успевает мгновенно долетать информация о новом положении звезды, а потому, что гравитационное поле звезды "движется по инерции" вместе со звездой, и планета чувствует только гравитационное поле звезды, а не саму звезду. Если звезда вдруг изменит направление движения (не будем сейчас говорить о причинах этого), то, пока информация об этом не долетела до планеты с помощью гравитационных волн, вектор силы планеты будет направлен в ту точку, где находилась бы звезда, если бы продолжала движение с той же скоростью в том же направлении.

[manul91]

Mikhail_K в сообщении #1104039 писал(а):

Если звезда вдруг изменит направление движения (не будем сейчас говорить о причинах этого),

О "причинам этого" в принципе нельзя забывать - в гравитации по-большему все (изменения движения) должны "компенсироваться", и поэтому так или иначе основной вклад всегда дается "фоном" (которому "распространяться" не нужно).

-- 04.03.2016, 11:53 --

Dan B-Yallay в сообщении #1104046 писал(а):

Вы опять меняете контекст. Дело не в том может или нет звезда выключить гравитацию.

Так вернитесь на вопрос с распаданиeм на куски - если куски всегда летели, и просто прошли мимо друг друга (все с равномерной скоростью) - "сразу изменит планета траекторию" (если в момент встречи она находилась в том же месте с той же скорости)?

[Dan B-Yallay]

manul91 в сообщении #1104047 писал(а):

Так вернитесь на вопрос с распаданиeм на куски - если куски всегда летели, и просто прошли мимо друг друга (все с равномерной скоростью) - "сразу изменит планета траекторию" (если в момент встречи она находилась в том же месте с той же скорости)?

Хорошо, возвращаюсь к Вашену вопросу:
1) при взрыве звезды происходит ускорение масс в разные стороны, планета изменит траекторию не сразу.
2) в Вашем примере два куска материи равномерно двигаясь прошли один сквозь другой и всё, об "изменении" траектории планеты как таковой вообще говорить не приходится.
По моему разница есть.

PS
Кстати, Ваше предложение рассмотреть подобное движение тоже не идеально с точки зрения физики. Они не смогут двигаться равномерно и мимо друг друга. Хотя бы в силу того, что притягиваются друг к другу.