¿Qué experimentos muestran que la gravedad viaja a la velocidad de la luz?

La relatividad general predice que la información gravitacional viaja en ondas gravitacionales (“ondas” en la curvatura del espacio-tiempo). También predice que estas ondas se mueven a la velocidad de la luz.

Existe evidencia experimental bastante sólida que sugiere indirectamente que estas ondas existen: PSR B1913 + 16. La emisión de ondas gravitacionales quita energía del sistema (la energía es extraída y transportada por las ondas). Esto produce una desintegración orbital muy específica. Se observó esta decadencia precisa, logro que fue reconocido en la década de 1990 con un premio Nobel para los autores de esta observación experimental.

Pero todavía no hemos realizado una detección experimental directa de ondas gravitacionales. Por detección directa me refiero a lo siguiente: la relatividad general predice que cuando una de estas ondas nos alcanza, produce algunos efectos muy característicos. Por ejemplo, cuando pasa a través de un anillo de partículas, lo distorsiona de la siguiente manera:


Nos gustaría detectar estos efectos directamente. Desafortunadamente, para ondas gravitacionales típicas, el desplazamiento de las partículas es del orden de 10 ^ (- 3) el diámetro (carga) de un protón (!), Es decir, ridículamente pequeño.

El proyecto más grande en este momento que apunta a la detección directa son los observatorios LIGO: LIGO. Estos detectores están diseñados para estudiar en detalle todas las propiedades físicas relevantes de las ondas gravitacionales. En particular, dado que hay dos detectores (uno en Lousiana y el otro en el estado de Washington), si las ondas viajan a la velocidad de la luz, esta separación de los dos detectores debe corresponder a una diferencia en los tiempos de llegada del orden de diez milisegundos; Además, esto permitirá triangular el punto en el universo desde el cual se originó la explosión detectada de ondas gravitacionales. Todo esto, por supuesto, en combinación con información proveniente de fuentes astrofísicas convencionales, como la detección de neutrinos y ondas electromagnéticas.

LIGO es el LHC de la relatividad general en términos de ambición (es el proyecto más caro de la Fundación Nacional de Ciencias de EE. UU.).

Desafortunadamente, hasta ahora: cero detecciones. Esto se debe a que la tarea es tremendamente compleja y difícil. Pero están mejorando constantemente sus sistemas para obtener más y más sensibilidad. Mira sus videos aquí: Colaboración Científica LIGO – Multimedia

Que la gravedad se propaga a la velocidad de la luz es una predicción directa de la teoría de la relatividad general. Esta teoría ha sido verificada en innumerables experimentos; ver Pruebas de relatividad general en Wikipedia. Si la velocidad de propagación de la gravedad fuera diferente, las predicciones de la relatividad general no habrían coincidido con los resultados experimentales.

Tenga en cuenta que la “velocidad de la gravedad” es la misma que la velocidad de propagación de las ondas gravitacionales. Vea ¿Cuál es la velocidad a la que se propagan las ondas gravitacionales? Cómo sabemos esto? donde discuto una teoría alternativa (“gravedad masiva”) donde la velocidad de la gravedad es más lenta que la luz. La gravedad masiva está severamente limitada por el hecho de que, si la masa hipotética del gravitón no es extremadamente pequeña, sus predicciones variarán mucho de lo que hemos medido en los experimentos.

En otras palabras, el hecho de que hayamos verificado las predicciones de la relatividad general con una precisión muy alta significa que si el gravitón es masivo, su masa debe ser lo suficientemente pequeña (o, de manera equivalente, la velocidad de la gravedad debe estar lo suficientemente cerca de la velocidad de luz) para que la diferencia solo sea observable en mediciones mucho más precisas de las que hemos podido realizar hasta ahora. (Para los detalles técnicos, consulte el capítulo 11 de [1401.4173] Gravedad masiva).

La fuerza gravitacional y las ondas gravitacionales son fenómenos claramente diferentes. Las propiedades del espacio determinan la velocidad de la luz. No se sabe si los campos de fuerza son actualizados y mantenidos por las partículas transmitidas, así como no hay experimentos que confirmen la velocidad unidireccional de la luz, no hay experimentos que confirmen qué tan rápido se sentirían los cambios en el campo ‘g’ de una masa masa distante Lo que se sabe es que el campo de gravedad de la Tierra apunta hacia la posición actual del Sol en lugar de la posición pasada 9 minutos. Si bien hay explicaciones para esto que evitan la conclusión de que el campo es instantáneo. no son consistentes con la teoría de partículas actualizadas que viajan entre el Sol y la tierra. Los campos de fuerza pueden requerir una teoría completamente diferente a la idea de las partículas mensajeras … nunca vistas, cuyos números y fuerzas no se conocen, y en general no hacen predicciones sobre la magnitud de la fuerza. En estos asuntos es mejor decir “No lo sabemos.

Ninguno, ni siquiera el Observatorio de ondas gravitacionales con interferómetro láser (LIGO). Seamos claros, nadie ha medido directamente la velocidad de la gravedad de la misma manera que la velocidad de la luz se midió en el pasado, desde 1950 hasta 1983. La velocidad de la gravedad solo se ha inferido. Por ejemplo, se cree que la detección hipotética de ondas gravitacionales que están cerca de un par de “agujeros negros” es una prueba de que la gravedad viaja a la luz.

Sin embargo, la detección de las ondas gravitacionales se basa en una teoría innecesaria del “espacio distorsionado”. Lea el informe de Troy Jason: “¿Puede la gravedad doblar el camino de la luz?”, Quora.

En otras palabras, para creer que la velocidad de la gravedad es igual a la velocidad de la luz, primero debes creer en una ‘cosa’ que se calculó a partir de una ‘cosa’ que era innecesaria, es ‘algo’ que es real. Sé que hay muchas ‘cosas’ en las que creer fielmente.

En lugar de deducir la velocidad de la gravedad de las observaciones astronómicas de los “agujeros negros” extremadamente distantes, el científico debería basar su velocidad en algo más “realista”. Deberían usar la velocidad de la “deriva continental”. ¿Por qué deriva continental? Se debe a que la velocidad de la deriva continental puede ayudarnos a calibrar la velocidad de gravedad “real” de una manera sensata que no es “pastel en el cielo”. Sabemos que la gravitación es una fuerza muy, muy débil en comparación con la fuerza eléctrica. La razón de esto, puede ser su velocidad. Podemos ilustrar esto mostrando cómo la constante gravitacional (G) y la velocidad de gravedad ‘real’ se derivan de la siguiente manera:

(2.817 x 10 ^ -15m o radio clásico de electrones) x (6.295 x 10 ^ -12 m / s ‘real’ de gravedad) ^ 2 /1.67262 x 10 ^ -27 kg = 6.674 x 10 ^ -11 m ^ 3 / kg-s ^ 2 o la constante gravitacional; y (0.027349 metros / 3.1557 x 10 ^ 7 segundos – velocidad de la deriva continental por año) veces (0.007293525 constante de estructura fina) = 6.295 x 10 ^ -12 m / so velocidad de gravedad ‘real’.

Hay cuatro fuerzas del universo, la fuerza fuerte, la fuerza débil, la fuerza electromagnética y la gravedad. Dado que para que algo “viaje a la velocidad de la luz”, algo debe llevar información a 299,792,458 metros / segundo. Como la gravedad es solo una fuerza, reacciona a la velocidad de la luz pero no transporta ninguna información a la velocidad de la luz. Piénsalo de esta manera. Dejas caer un bolígrafo desde cinco pies del suelo, comienza a caer básicamente al instante, la gravedad reacciona a la velocidad de la luz, pero tarda aproximadamente 1-2 segundos en golpear el suelo, no lleva información (el bolígrafo cae ) a 299,792,458 m / s. Dado que la luz llegaría al suelo en 5.08419426E-9 segundos, (solo un poco más rápido que la luz), esto muestra que la gravedad no viaja a la velocidad de la luz (técnicamente no puede viajar, no tiene ubicación) simplemente reacciona a la velocidad de la luz.

Ninguno, pero algunos experimentos apuntan a la posibilidad de que la gravedad se propague instantáneamente. Ver artículo publicado en European Physical Journal C a continuación.

Medición de la velocidad de propagación de los campos de Coulomb

Ninguno, que yo sepa. Sin embargo, Barak Shoshany , podría tener la información más actualizada.

La respuesta corta es que no hay experimentos en los que hayamos demostrado que la gravedad se propague en absoluto. Ninguna. Cero. Debería poder agregar instantáneamente masa en un lugar, mientras mide su efecto a una luz de un segundo … Simplemente no podemos hacer eso.

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