Cómo mostrar, a partir de las ecuaciones de campo de Einstein, que la velocidad de una onda gravitacional es igual a c

Asumiré que cualquiera que lea esto esté familiarizado con la notación de índice de Lorentz, y tomaré unidades [math] c = 1 [/ math].

La idea es comenzar con un espacio plano vacío, más una pequeña perturbación lineal [matemáticas] g _ {\ mu \ nu} = \ eta _ {\ mu \ nu} + h _ {\ mu \ nu} [/ matemáticas]. Después de conectar esto a las ecuaciones de Einstein y eliminar los términos de orden [matemática] h ^ 2 [/ matemática], obtenemos

[matemáticas] \ begin {align} \ left (- \ frac {\ partial ^ 2} {\ partial t ^ 2} + \ nabla ^ 2 \ right) \ bar {h} ^ {\ mu \ nu} = -16 \ pi ~ T ^ {\ mu \ nu} \ end {align} \ tag {1} [/ math]

donde [matemáticas] \ bar {h} ^ {\ mu \ nu} \ equiv h ^ {\ mu \ nu} – \ frac {1} {2} \ eta ^ {\ mu \ nu} \ eta ^ {\ alpha \ beta} h _ {\ alpha \ beta} [/ math], y elegimos el indicador Lorentz [math] \ partial \ bar {h} ^ {\ mu \ nu} / \ partial x ^ \ nu = 0 [/ math] .

Ok genial. Entonces, en un espacio vacío con [matemática] T ^ {\ mu \ nu} = 0 [/ matemática], la ecuación [matemática] (1) [/ matemática] se parece a la ecuación de onda, con una velocidad igual a [matemática] 1 [ / math], que, en nuestras unidades, es igual a [math] c [/ math]. Estas son ondas gravitacionales (lineales).

Espero que todo tenga sentido. Si desea ver más pasos intermedios, deje un comentario o consulte estas notas que utilicé como referencia.

La estrategia es linealizar la gravedad, es decir, tratar el campo de gravedad como una pequeña perturbación de la métrica de Minkowski. Linealizar significa que elimina todos los términos de la forma métrica al cuadrado. El resultado será (hasta una elección de indicador) una ecuación de onda. De la ecuación, lees la velocidad de la onda y ves que es igual a c.

Las ondas en movimiento de sus cuantos no tienen masa en reposo, se mueven a la velocidad de la luz. Y dado que el gravitón, la cantidad del campo gravitacional, tiene una masa en reposo cero, por lo que su velocidad es http://c.Así que no necesita ir en cálculos complicados.