Какова скорость гравитации?

Учитывая свежие новости, самое время изобличить идею, популярную среди некоторых физически развитых людей. А именно, что скорость гравитации должна быть много больше скорости света, а иначе "Солнечная система развалится" (с).

Обосновывается эта идея следующим образом: если скорость гравитации равна скорости света, то Земля должна притягиваться к видимому положению Солнца, а не к его реальному местонахождению. Видимое положение Солнца отличается от реального на 0.0001 радиана (за счет аберрации, вызванной движением Земли относительно Солнца), что учитывая расстояние до него дает сдвиг на 15000км (что в 30 раз превышает расстояние центра Солнца от цетра масс Солнце-Земля). Сдвиг центр притяжения все время будет давать дополнительную силу, тянущую Землю вперед по направлению движения, Земля будет разгоняться, и в итоге улетит от Солнца. Доказательство Значимости(тм) данной точки зрения - статья некоего нигерийца в альтернативно-научном журнале.

Если вас смутила убедительность этого построения (или нигерийца), предлагаю размышления насчет того, где тут ошибка, начать с вопроса по поводу взаимодействия, имеющего электромагнитную природу:



Так вот, кулоновское поле - стационарное. То есть вопрос о его скорости бессмысленный. Оно окружает источник и оно не меняется, пока с источником что-то не случится. Градиент поля всегда направлен на источник, соответственно туда же всегда направлена сила, действующая на пробный заряд, движущийся в этом поле. Никакой аберрации эта сила не испытывает - она создается локальным полем, которое уже есть в точке, где в данный момент находится пробный заряд.

Вот с ньютоновской силой тяготения та же фигня: ее можно рассматривать как проявление стационарного гравитационного поля.[Юмор ситуации состоит в том, что в соответствии с ОТО ньютоновская сила тяготения порождается замедлением времени и потенциал силы тяжести пропорционален замедлению времени в точке, а искривление пространства, которым любят иллюстрировать гравитацию в ОТО, порождает отклонение силы от ньютоновской, не об этом сейчас. Если переформулировать на данный язык - пока тело движется равномерно и прямолинейно, порождаемое им распределение замедления времени не зависит от времени.]Сила создается локальным полем и, так же как и в случае кулоновского поля, направлена на источник вне зависимости от скорости тела, на которое поле действует. Скорость распространения гравитации проявляется только в том случае, если источник гравитации рывком меняет скорость. Например, если равнодушные к экологии инопланетяне решат использовать Солнце в качестве могильника для своего гигантского ультрарелятивистского корабля, еще 8 минут после удара Земля будет притягиваться к прежнему положению Солнца.

Конечно, можно вспомнить, что вообще то Солнце "гуляет" вокруг центра масс Солнечной системы, а значит движется с ускорением, то есть поле не совсем стационарно, но это уже эффект более высокого порядка, чем аберрация (ссылка для желающих более глубоко вникнуть в этот вопрос, если кратко - для гравитации эффект от конечности скорости распространения появляется только при ненулевой второй производной скорости тела-источника, поэтому я и применил выше словосочетание "рывком меняет скорость" вместо "испытывает ускорение").

Вот как раз изменение поля вследствие рывка тела-источника распространяется со световой скоростью. Ну то есть, то что с конкретно световой скоростью - следует из ОТО. До недавнего времени мы имели только косвенные доказательства этого - постепенное уменьшение расстояния между парой квазаров, обращающихся вокруг друг друга с огромной скоростью и соотвественно огромной второй производной скорости, из-за чего теряющих энергию на излучение гравитационных волн.

Сегодня мы можем прикинуть ограничения на скорость гравитации непосредственно из эксперимента. Два детектора расположены на расстоянии 3000 км друг от друга (10 световых миллисекунд). В зависимости от направления прихода гравитационной волны, задержка между временами регистрации импульса может принимать значения от 0 до 3000км/скорость волны. Для события, о котором рассказывали на пресс-конференции, эта задержка составила 7 миллисекунд. То есть скорость гравитационной волны заведомо меньше полутора световых. Для точного измерения нужен третий детектор. Он есть в Италии, и его собираются проапгрейдить до нужной точности уже в этом году.