С какой скоростью распространяется гравитация?

[Xugin]

Munin в сообщении #762837 писал(а):

Если она будет проходить мимо диска Солнца, то тоже будет притягиваться к Солнцу

А ускорятся до прохождения и тормозится после прохождения массивного тела будет? Или обогнёт с искажениями, которые затухнут при удалении?

[Munin]

Xugin в сообщении #762926 писал(а):

А ускорятся до прохождения и тормозится после прохождения массивного тела будет?

Ускоряться будет. Ускорение бывает и поперечным. Изменение направления луча света - это ускорение.

А вот скорость по модулю меняться не будет. Это такое специальное свойство у скоростей, модуль которых равен $c$ (я подчёркиваю, не у "скорости $c$"). Но это не мешает этим скоростям иметь кучу других нормальных свойств.

[Xugin]

Munin в сообщении #762995 писал(а):

Ускорение бывает и поперечным

А продольная составляющая возможна? Вроде ударной волны?

[Munin]

Xugin в сообщении #763049 писал(а):

А продольная составляющая возможна?

Для этого надо отклониться от скорости $c.$ Нет, этого нельзя.

[Linkey]

Munin

Пока я не понял Ваш пример. Уточняющие вопросы:

1) Если гравитоны существуют, их следует считать реальными или виртуальными частицами?

2) Виртуальные частицы (перемещающиеся с бесконечно большой скоростью) могут переносить информацию?


Вот пример, поясняющий проблему. Предположим, что нам надо передать сообщение на другую звезду. Собираем миллиард водородных бомб и взрываем Марс, тогда по изменению гравитационного поля на той звезде получат информацию.

Если гравитация распространяется с бесконечной скоростью - нарушается ОТО.
Если гравитация распространяется со скоростью света - уточняем эксперимент. Предположим, что масса Марса такова, что свет улетает от него со скоростью 2м/ч (т.е. Марс - почти чёрная дыра). Тогда и гравитационная волна будет распространятся со скоростью 2м/ч?

Далее, если Марс - чёрная дыра, гравитационная волна вообще не будет распространяться?

[Munin]

Linkey в сообщении #763173 писал(а):

1) Если гравитоны существуют, их следует считать реальными или виртуальными частицами?

Если гравитоны существуют, то существуют и реальные, и виртуальные. Это просто свойство квантовой теории поля - что обязательно должны существовать и те, и другие.

Linkey в сообщении #763173 писал(а):

2) Виртуальные частицы (перемещающиеся с бесконечно большой скоростью) могут переносить информацию?

1. Нет, не могут.
2. Они не перемещаются с бесконечно большой скоростью. Они вообще не перемещаются. Скорость им можно приписать, но только условно. Процессы с виртуальными частицами больше похожи на туннелирование.

Linkey в сообщении #763173 писал(а):

Вот пример, поясняющий проблему. Предположим, что нам надо передать сообщение на другую звезду. Собираем миллиард водородных бомб и взрываем Марс, тогда по изменению гравитационного поля на той звезде получат информацию.

Изменение гравитационного поля распространяется в виде гравитационной волны. Скорость - $c.$

Linkey в сообщении #763173 писал(а):

Если гравитация распространяется с бесконечной скоростью...
Если гравитация распространяется со скоростью света...

Это всё неправильно называть "гравитация распространяется". Распространяются возмущения, а не гравитация.

Linkey в сообщении #763173 писал(а):

Предположим, что масса Марса такова, что свет улетает от него со скоростью 2м/ч (т.е. Марс - почти чёрная дыра). Тогда и гравитационная волна будет распространятся со скоростью 2м/ч?

Здесь ошибка в понимании скорости света. Но если отвлечься от этой ошибки - да. Гравитационная волна распространяется с той же скоростью, что и свет.

Linkey в сообщении #763173 писал(а):

Далее, если Марс - чёрная дыра, гравитационная волна вообще не будет распространяться?

Разумеется, ведь из чёрной дыры ничего не может вылететь.

[Linkey]

Linkey в сообщении #763173 писал(а):

Далее, если Марс - чёрная дыра, гравитационная волна вообще не будет распространяться?

Разумеется, ведь из чёрной дыры ничего не может вылететь.


Но ведь чёрная дыра оказывает гравитационное воздействие на соседние объекты, значит гравитация из неё "вылетает".

Вот ещё гипотетический пример. Собираем звезду из антиматерии и отправляем в чёрную дыру. Когда дыра съест эту звезду, из-за аннигиляции её масса уменьшится, соответственно уменьшится её гравитационное поле, т.е. появится гравитационная волна. Как она может покинуть чёрную дыру? С какой скоростью будет распространяться эта гравитационная волна?

[Xugin]

Munin в сообщении #763126 писал(а):

Для этого надо отклониться от скорости $c.$

Или поменять свойства пространства, где скорость $c$ будет чуть отличатся от исходной. Модуль скорости сохраняется. Виртуальные гравитоны могут так появиться?

[Someone]

Linkey в сообщении #763232 писал(а):

Но ведь чёрная дыра оказывает гравитационное воздействие на соседние объекты, значит гравитация из неё "вылетает".

Ну давайте возьмём, например, электрон. У него есть электрический заряд, поэтому у электрона есть электрическое поле. При этом из электрона ничего не вылетает: если бы из него что-нибудь вылетало, то его внутренняя энергия уменьшалась бы, а с ней уменьшалась бы и масса, потому что масса связана с внутренней энергией. Однако это противоречит тому, что все электроны одинаковые.
Точно так же и с чёрной дырой: гравитационное поле у неё есть, при этом ничему вылетать из неё не нужно.

Linkey в сообщении #763232 писал(а):

Собираем звезду из антиматерии и отправляем в чёрную дыру. Когда дыра съест эту звезду, из-за аннигиляции её масса уменьшится

Это ерунда. В отношении гравитации и массы антивещество ничем не отличается от нашего вещества. У антивещества такая же положительная масса, как у вещества, и когда чёрная дыра "съест" Вашу "антизвезду", масса и гравитационный радиус чёрной дыры увеличится. Аннигилировать "анитзвезде" внутри чёрной дыры не с чем, там уже давно всё провалилось в сингулярность.

Linkey в сообщении #763232 писал(а):

появится гравитационная волна. Как она может покинуть чёрную дыру? С какой скоростью будет распространяться эта гравитационная волна?

Гравитационные волны там появятся. Те, которые появятся внутри, упадут в сингулярность. Те, которые появятся снаружи, частично улетят (со скоростью света), частично упадут в чёрную дыру (тоже со скоростью света).

Linkey в сообщении #763173 писал(а):

Предположим, что масса Марса такова, что свет улетает от него со скоростью 2м/ч (т.е. Марс - почти чёрная дыра).

Это ерунда. Свет всегда распространяется со скоростью света, то есть, $c$. Скорость, естественно, надо измерять именно там, где свет распространяется, а не где-нибудь в другом месте.

[мат-ламер]

Someone в сообщении #763277 писал(а):

При этом из электрона ничего не вылетает: если бы из него что-нибудь вылетало, то его внутренняя энергия уменьшалась бы, а с ней уменьшалась бы и масса, потому что масса связана с внутренней энергией. Однако это противоречит тому, что все электроны одинаковые.

1) Если вокруг электрона существует электрическое поле, то оно само по себе обладает некоторой энергией, а следовательно и массой, которая должна присовокупляться к массе электрона. Или это не так?
2) Допустим, что рядом с электроном находится протон. Тогда (я тут не спец, но краем уха слышал) они будут обмениваться виртуальными фотонами, что вызовет их притяжение. Следовательно, из электрона будет что-то вылетать. Т.е. электрон чувствует присутствие протона рядом, и тогда из него начинает что-то вылетать. Или это не так?

-- Чт сен 12, 2013 21:51:27 --

Someone в сообщении #763277 писал(а):

Аннигилировать "анитзвезде" внутри чёрной дыры не с чем, там уже давно всё провалилось в сингулярность.

А что, внутри чёрной дыры есть некая точка, которая называется "сингулярность", куда всё проваливается? Я считал, что внутри чёрной дыры вообще ничего нет. Но это для нас. Для нашего мира. А для тех, кто проваливается, наверное что-то есть. И те, кто проваливается, видят, что предыдущее провалившееся сосредоточено в одной точке. И как оно там сможет поместиться? Не нарушатся ли какие-либо квантовые законы?

[Someone]

На классическом уровне у электрона и протона есть электрическое поле, и они чувствуют поля друг друга. Эти поля, разумеется, имеют энергию и импульс. Для точечного электрона энергия поля получается бесконечной, но считать электрон "размазанным" нельзя: во всех опытах электрон ведёт себя как точечный, причём, на ткаих расстояниях, которые на порядки меньше так называемого "классического радиуса электрона".
На квантовом уровне поле "состоит" из виртуальных фотонов (и реальных, если есть излучение), но я с квантовой теорией знаком плохо. Пусть Вам кто-нибудь другой объяснит. Но и в этом случае нельзя представлять себе, что электрон непрерывно испускает (виртуальные) фотоны, которые разлетаются во все стороны.

-- Чт сен 12, 2013 22:23:31 --

мат-ламер в сообщении #763293 писал(а):

А что, внутри чёрной дыры есть некая точка, которая называется "сингулярность", куда всё проваливается?

Сингулярность — обычно не точка. Для шварцшильдовской чёрной дыры это трёхмерная пространственноподобная поверхность, в которую утыкаются мировые линии всех частиц, попавших внутрь чёрной дыры.

мат-ламер в сообщении #763293 писал(а):

И те, кто проваливается, видят, что предыдущее провалившееся сосредоточено в одной точке.

Видеть сингулярность нельзя, потому что она находится в будущем. Тут даже такой "парадокс": если наблюдатель уронит что-нибудь внутрь чёрной дыры, а потом нырнёт туда сам, то он будет видеть уроненный предмет "впереди" себя до тех пор, пока сам не попадёт в сингулярность. Но так и не увидит, как туда попадёт летящий "впереди" предмет. (Здесь мы отвлекаемся от того, что приливные силы разорвут в клочья и наблюдателя, и уроненный им предмет гораздо раньше, чем они попадут в сингулярность; для чёрной дыры солнечной массы человеческое тело будет разорвано на части километров за 200 до горизонта. Оценки есть в МТУ, § 32.6.)

Вообще, наличие сингулярности означает, что в этой части ОТО неполна. Возможно, в квантовой теории сингулярности не будет, но какая ситуация с этим в настоящее время, я не знаю.

[Munin]

Linkey в сообщении #763232 писал(а):

Но ведь чёрная дыра оказывает гравитационное воздействие на соседние объекты, значит гравитация из неё "вылетает".

Вот в этом и состоит ваша главная ошибка. Вы совершенно разные явления смешиваете в кучу, называя их ошибочным словом "гравитация вылетает", "гравитация распространяется". Повторяю, есть два разных явления:
- статическое поле, которому никуда не нужно лететь - оно уже изначально есть;
- изменение поля, которому действительно нужно лететь - и оно распространяется со скоростью $c.$

Someone в сообщении #763300 писал(а):

Но и в этом случае нельзя представлять себе, что электрон непрерывно испускает (виртуальные) фотоны, которые разлетаются во все стороны.

На самом деле, можно и нужно. Но вся закавыка в слове "виртуальные". Свойства виртуальных фотонов таковы, что:
- их скорость не обязательно равна $c.$ Соответственно, виртуальные гравитоны вылетать из чёрной дыры могут.
- информацию они не переносят.
- переносят ли они энергию? а именно, будет ли "его внутренняя энергия уменьшалась бы"? Это зависит от того, кем будет виртуальный фотон поглощён. Подавляющее большинство этих фотонов возвращается на источник.

В случае (a), если фотон возвращается на источник, его энергия и импульс остаются у испустившего его электрона. В случае (b), если фотон передаётся другому заряду, происходит передача энергии и импульса этому другому заряду. Например, когда два электрона отталкиваются друг от друга, они обмениваются энергией и импульсом. (В предельном случае, когда заряды закреплены - электростатика, то обмен импульсом происходит - силы есть - а обмена энергией нет - мощность сил $\mathbf{F\cdot v}$ равна нулю. Поэтому, энергия электрона не уменьшается.) В случае обмена энергией и импульсом, это всегда происходит так, чтобы выполнялись кинематические соотношения между энергией и импульсом: в нерелятивистском случае $E=\tfrac{p^2}{2m},$ в релятивистском случае $E^2=p^2+m^2$ (энергии в этих формулах отличаются на константу). Если выполняются эти соотношения, то внутренняя энергия электрона $m$ не меняется, а меняется только кинетическая.

Всё это отступление в сторону - не для ушей Linkey :-)

-- 13.09.2013 00:04:05 --

Someone в сообщении #763300 писал(а):

Сингулярность — обычно не точка.

Насколько я понимаю риманову геометрию, точка она или не точка - вопрос выбора системы координат.

[Someone]

Munin в сообщении #763330 писал(а):

На самом деле, можно и нужно.

Ну, мои слова следовало воспринимать буквально: разлетаются — значит, безвозвратно. Вы же далее сами поясняете, что большей частью они возвращаются, а которые не возвращаются, те чем-нибудь поглощаются, обеспечивая взаимодействие.

-- Пт сен 13, 2013 01:25:59 --

Munin в сообщении #763330 писал(а):

Насколько я понимаю риманову геометрию, точка она или не точка - вопрос выбора системы координат.

Там стоит проанализировать причинную структуру, которая хорошо видна в координатах Крускала — Шекереса. Тогда видно, что шварцшильдовская сингулярность — не точка. Хотя "размер" у неё может быть и нулевым.

[rustot]

вопрос из зала: если на прямой между двумя телами находится черная дыра, это никак не сказывается на их взаимном притяжении?

[Munin]

Someone в сообщении #763356 писал(а):

Ну, мои слова следовало воспринимать буквально: разлетаются — значит, безвозвратно. Вы же далее сами поясняете, что большей частью они возвращаются, а которые не возвращаются, те чем-нибудь поглощаются, обеспечивая взаимодействие.

Ну, это вопрос терминологии. Если рисовать фейнмановские диаграммы типа изображённых выше - то возвращаются, а на самом деле, многие даже и не вылетают. Но есть и такие, которые "разлетаются безвозвратно". Это, вуаля, поправка типа "головастик":

Говорят, что такие фотоны "поляризуют вакуум" (и реально, вызванный ими эффект - как будто вокруг заряженной частицы есть слой диэлектрика, причём чем ближе к частице - тем больше $\varepsilon$ диэлектрика). Но вот энергию и импульс они от электрона не отнимают. Причина в том, что энергия и импульс "текут" по линиям, аналогично току по проводам, и подчиняются законам сохранения, как законам Кирхгофа, так что в такой диаграмме (без других реальных электронов) на выходе у электрона гарантированно будут те же энергия и импульс, что и на входе.

Someone в сообщении #763356 писал(а):

Там стоит проанализировать причинную структуру, которая хорошо видна в координатах Крускала — Шекереса. Тогда видно, что шварцшильдовская сингулярность — не точка. Хотя "размер" у неё может быть и нулевым.

Ну вот про "нулевой размер" я и намекал.

rustot в сообщении #763382 писал(а):

вопрос из зала: если на прямой между двумя телами находится черная дыра, это никак не сказывается на их взаимном притяжении?

Сказывается. Гравитация нелинейна.