क्या गुरुत्वाकर्षण का प्रभाव तात्कालिक है?


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जब मैं कॉलेज में था, मैंने अपने खगोल विज्ञान के प्रोफेसर को एक विचार प्रयोग किया था जो कुछ समय के लिए मेरे दिमाग को प्रभावित कर रहा था: "अगर सूर्य में सभी पदार्थ तुरंत गायब हो गए, तो इसका प्रभाव बंद होने में कितना समय लगेगा? हमें? " उनकी प्रतिक्रिया थी कि प्रकाश की गति के विपरीत गुरुत्वाकर्षण का बल तात्कालिक है, जो तत्काल दिखाई देता है।

मेरा बड़ा सवाल है: "क्या हम जानते हैं कि यह तत्काल है?" हम संभवत: किसी वस्तु को इतना बड़ा स्थानांतरित नहीं कर सकते हैं कि यदि वह एक डॉपलर जैसी घटना को बनाता है (या पैदा नहीं करता है) तो मापने के लिए तेजी से ध्यान देने योग्य गुरुत्वाकर्षण प्रभाव पड़ता है।

यदि वह गलत था, तो हमें कैसे पता चलेगा कि यह नहीं है?


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जो मैं जानता हूं, वह तात्कालिक नहीं है। जानकारी का हर टुकड़ा, जिसमें गुरुत्वाकर्षण के कारण, प्रकाश की गति से सबसे अधिक यात्रा करता है। उदाहरण के लिए इसे देखें: en.wikipedia.org/wiki/Action_at_a_distance#Gravity
Takku

नहीं, यह प्रकाश की गति से यात्रा करता है। यदि सूर्य जादुई रूप से गायब हो जाता है तो पृथ्वी के गुरुत्वाकर्षण को महसूस करने में 9 मिनट लगेंगे।
फेटी

जवाबों:


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जैसा कि कहा गया है पहला सवाल एक तुच्छ उत्तर है:

"यदि सूरज जादुई रूप से गायब हो गया, तुरन्त, अपने सभी प्रभावों के साथ , तो इसका प्रभाव हम पर पड़ने से रोकने में कितना समय लगेगा?"

चूँकि सूर्य का गुरुत्वाकर्षण इसके प्रभावों में से है, यह तुरंत हम पर प्रभाव डालना बंद कर देगा। यह जादुई स्थिति का सिर्फ एक हिस्सा है, और इसमें कोई भौतिकी भी शामिल नहीं है। एक और अधिक दिलचस्प बिना बोल्ड भाग के सवाल है।

सामान्य सापेक्षता में, गुरुत्वाकर्षण क्षेत्र में परिवर्तन प्रकाश की गति से फैलता है। इस प्रकार, कोई उम्मीद कर सकता है कि सूर्य के जादुई और तत्काल गायब होने से पृथ्वी पर लगभग आठ मिनट तक कोई प्रभाव नहीं पड़ेगा, क्योंकि सूर्य से पृथ्वी तक पहुंचने में कितना लंबा प्रकाश लगता है।

हालांकि, यह गलत है क्योंकि सूर्य का तत्काल गायब होना सामान्य सापेक्षता का उल्लंघन करता है, क्योंकि आइंस्टीन क्षेत्र समीकरण विद्युत-चुंबकत्व में चुंबकीय क्षेत्र के गैर-विचलन के अनुरूप तनाव-ऊर्जा टेंसर पर एक प्रकार का स्थानीय संरक्षण कानून लागू करता है : स्पेसटाइम का कोई भी छोटा पड़ोस, तनाव-ऊर्जा का कोई स्थानीय स्रोत या डूब नहीं है; यह कहीं से आना चाहिए और कहीं जाना चाहिए। चूँकि सूर्य का जादुई तात्कालिक विलोपन सामान्य सापेक्षता का उल्लंघन करता है, इस तरह की स्थिति में क्या होता है, इसका अनुमान लगाने के लिए उस सिद्धांत का उपयोग करने का कोई मतलब नहीं है।

इस प्रकार, सूर्य का गुरुत्वाकर्षण पृथ्वी पर किसी भी तरह का प्रभाव तुरंत समाप्त कर देता है, जैसा कि किसी भी समय विलंब के साथ सामान्य सापेक्षता के अनुरूप है। या सटीक होने के लिए, यह कोई और असंगत नहीं है।

मेरा बड़ा सवाल, अब है: "हम कैसे जानते हैं कि यह तत्काल है?"

यह तत्काल नहीं है, लेकिन यह इस तरह से दिखाई दे सकता है।

हम संभवत: किसी वस्तु को इतना बड़ा स्थानांतरित नहीं कर सकते हैं कि यदि वह एक डॉपलर जैसी घटना को बनाता है (या पैदा नहीं करता है), तो मापने के लिए तेजी से ध्यान देने योग्य गुरुत्वाकर्षण प्रभाव हो।

हमारे पास नहीं है: सौर प्रणाली की गतिशीलता काफी तेज है। उन्नीसवीं शताब्दी की शुरुआत में लाप्लास के कारण एक सरल गणना यह निष्कर्ष निकालती है कि यदि गुरुत्वाकर्षण को समाप्त कर दिया जाए, तो पृथ्वी की कक्षा लगभग चार शताब्दियों के समय-पैमाने पर सूर्य में दुर्घटनाग्रस्त हो जाएगी। इस प्रकार गुरुत्वाकर्षण प्रशंसनीय रूप से समाप्त नहीं होता है - अधिक सावधानीपूर्वक विश्लेषण ने निष्कर्ष निकाला है कि न्यूटोनियन ढांचे में गुरुत्वाकर्षण की गति से अधिक होनी चाहिए प्रकाश की गति, जो कि विपथन की कमी के अनुरूप है।2×1010

cशुल्क: विद्युत क्षेत्र "प्रत्याशित" जहां परिवर्तन नहीं होगा यदि कोई प्रभाव उस पर कार्य नहीं करता है। यदि आवेश वेग धीरे-धीरे बदलता है, तो ऐसा लगेगा कि विद्युत चुंबकत्व तात्कालिक है, भले ही यह वास्तव में नहीं है।

गुरुत्वाकर्षण यह और भी बेहतर करता है: समान रूप से द्रव्यमान का गुरुत्वाकर्षण क्षेत्र अपनी वर्तमान स्थिति की ओर है। इस प्रकार, गुरुत्वाकर्षण "पूर्वानुमान" करता है जहां द्रव्यमान न केवल वर्तमान वेग पर आधारित होगा, बल्कि त्वरण भी होगा। इस प्रकार, यदि स्थितियां ऐसी हैं कि गुरुत्वाकर्षण निकायों का त्वरण धीरे-धीरे बदलता है (जैसा कि सौर मंडल में मामला है), गुरुत्वाकर्षण तात्कालिक लगेगा। लेकिन यह केवल लगभग सच है अगर त्वरण धीरे-धीरे बदलता है - यह सौर मंडल की स्थितियों के तहत सिर्फ एक बहुत अच्छा अनुमान है। आखिरकार, न्यूटोनियन गुरुत्वाकर्षण अच्छी तरह से काम करता है।

इसका एक विस्तृत विश्लेषण स्टीव कार्पल के एबेरेशन एंड द स्पीड ऑफ़ ग्रेविटी , Phys.Lett.A 267 : 81-87 (2000) [arXiV: gr-qc / 9909087 ] में पाया जा सकता है।

यदि वह गलत था, तो हमें कैसे पता चलेगा कि यह नहीं है?

सामान्य सापेक्षता के लिए हमारे पास बहुत सारे सबूत हैं, लेकिन सबसे अच्छा वर्तमान प्रमाण जो गुरुत्वाकर्षण विकिरण का व्यवहार करता है जैसा कि जीटीआर का कहना है कि यह हुल्स-टेलर बाइनरी है । हालांकि, अभी तक गुरुत्वाकर्षण विकिरण का कोई प्रत्यक्ष अवलोकन नहीं है। इलेक्ट्रोमैग्नेटिज़्म और गुरुत्वाकर्षण दोनों में वेग-आश्रित प्रभावों के स्पष्ट रद्दीकरण की डिग्री, जिसका संबंध ईएम विकिरण की द्विध्रुवीय प्रकृति और गुरुत्वाकर्षण विकिरण के चौगुनी प्रकृति के साथ इसके संबंध सहित है, को भी कार्लिप के पेपर में पाया जा सकता है।


क्षमा करें, "इसके सभी प्रभावों के साथ" के साथ, मेरा मतलब था कि वहाँ नहीं होगा, जैसे, एक गुरुत्वाकर्षण कुआँ या जहाँ कुछ भी बचा था। मेरा मतलब यह नहीं था कि इसके प्रभाव जादुई रूप से पूरे ब्रह्मांड से हटा दिए जाएंगे।
Supuhstar

यदि मैं इसे सही ढंग से समझता हूं, तो हम उस बिंदु पर निर्देशित एक गुरुत्वाकर्षण बल का अनुभव करते हैं जहां सूर्य अब है , न कि जहां यह 8 मिनट पहले था (उत्तरार्द्ध जहां हम इसे देखते हैं)। लेकिन अगर सूर्य की कोर अचानक ढह गई, और हम परिणामस्वरूप गुरुत्वाकर्षण तरंगों का पता लगाने में सक्षम थे, तो हम उन्हें घटना के 8 मिनट बाद पता लगा पाएंगे, और सूर्य की दृश्य स्थिति से मेल खाते दिशा से, स्पष्ट गुरुत्वाकर्षण की दिशा से नहीं बल। क्या वो सही है?
कीथ थॉम्पसन

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@KeithThompson हां, यह सही है, मामूली कैविटीज़ के साथ। हम गुरुत्वाकर्षण तरंगों का पता लगाते हैं यदि सूर्य का चौगुना क्षण बाद में लगभग 8 मिनट में हिंसक रूप से बदल जाता है। (मैं चीजों को इस तरह से याद करता हूं क्योंकि, जैसे, एक गोलाकार सममित कोर पतन गुरुत्वाकर्षण विकिरण नहीं करेगा।)
स्टेन लीयू

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क्या गुरुत्वाकर्षण तरंगों की पुष्टि LIGO का उपयोग करके आपके लिए अपने उत्तर को अद्यतन करना संभव होगा?
ताननथोर

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@Tanenthor मुझे पता है कि "तेजी से बदल रहा है" बिल्कुल सटीक नहीं है, लेकिन यह सबसे अच्छा नोटिस है जिसे मैं इस पोस्ट पर डाल सकता हूं ताकि यह इंगित किया जा सके कि इसने नवीनतम परिणामों पर ध्यान नहीं दिया है।
called2voyage

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दरअसल, "तत्काल" गुरुत्वाकर्षण गुरुत्वाकर्षण के न्यूटन के सिद्धांत का हिस्सा था। अब यह समझा गया है कि "गुरुत्वाकर्षण की गति" सामान्य सापेक्षता के अनुसार प्रकाश की गति के बराबर है। http://en.wikipedia.org/wiki/Speed_of_gravity

यह स्पष्ट रूप से हाल ही में पुष्टि की गई है, और यहाँ अधिक विवरण में वर्णित किया गया है: https://medium.com/starts-with-a-bang/what-is-the-speed-of-gravity-8ada2eb08430#.kgnitvxo2


ठंडा! तो पृथ्वी, मेरे परिदृश्य में, ~ 8 मिनट के लिए कुछ भी नहीं होने से पहले परिक्रमा जारी रखेगी, जो जानता है कि कहां है?
सुपरस्टार

हां, मुझे विश्वास है कि ऐसा ही होगा। हालाँकि, हम यह नहीं देखेंगे कि सूरज ~ 8 मिनट के निशान तक गायब था क्योंकि प्रकाश ने इसे हमारे लिए भी नहीं बनाया होगा। यदि सूरज दूर जाना था, तो हम लगभग 8 मिनट बाद तक (प्रकाश या गुरुत्वाकर्षण) नोटिस नहीं करेंगे (यदि सामान्य सापेक्षता सही है)।
जोनाथन

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अभी भी बुझाने के लिए एक छोटा कमरा है: "उनका वास्तविक आंकड़ा प्रकाश की गति का 1.06 गुना था, लेकिन प्लस या माइनस 0.21 की त्रुटि थी।"
वाइफ़रिंग स्ट्रेंजर

दूसरा लिंक टूट गया है और इसलिए यह उत्तर है। लिंक-केवल उत्तर हतोत्साहित किए जाते हैं।
रोब जेफ्रीज

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अपडेटेड 2018: @Stan Liou का उत्तर उत्कृष्ट है, लेकिन जब से उन्होंने उस उत्तर को लिखा है, हमने गुरुत्वाकर्षण तरंगों की गति को सटीक रूप से मापा है और बहुत अधिक सटीकता के साथ पुष्टि की है कि यह निर्वात में प्रकाश की गति है।

अगस्त 2017 में, LIGO ने GW170817, एक न्यूट्रॉन स्टार इंस्पिरल मनाया। कक्षा में एक्स-रे वेधशालाओं ने यात्रा के समय में 2-सेकंड के अंतर के साथ टकराव से एक्स-रे का पता लगाया, इसलिए गति का प्रकाश == गति-गुरुत्वाकर्षण की पुष्टि की जाती है। यहाँ परिणामों का एक अच्छा सारांश है।


इसके लिए धन्यवाद! यह बहुत चर्चा में जोड़ता है। क्या आप इसे और भी मजबूत उत्तर देने के लिए कुछ स्रोतों का हवाला दे सकते हैं?
सुपहस्टार

3

हम में से कोई भी नहीं जानता होगा कि सूर्य वास्तव में गायब हो गया था जब तक कि लगभग आठ मिनट का समय नहीं बीत गया था। उस बिंदु पर, हम सभी बहुत जल्दी चिल्ला और पूर्ण और कुल अंधेरे पर घबराहट करेंगे जो अचानक सभी सामान्य दिन के उजाले को बदल देगा। मेरा मानना ​​है कि गुरुत्वाकर्षण संबंधी चिंताएँ कम से कम होंगी।

यदि यह रात में हुआ, तो कृत्रिम प्रकाश में हम में से कुछ लोग आश्चर्यचकित होंगे। उन लोगों को आश्चर्य हो रहा होगा कि चंद्रमा अचानक क्यों झड़ गया ... जैसे ही आंखों का इस्तेमाल कुल अंधेरे के लिए हुआ, आकाश के स्पष्ट क्षेत्रों में सितारों को वह सब दिखाई देगा जो कहीं भी दिखाई देता है।

पृथ्वी जम जाएगी, PDQ; हम लंबे समय तक नहीं रहेंगे।


मैंने रान्डेल मुनरो से नहीं पूछा; मुझे "क्या होगा अगर सूरज गायब हो गया" उत्तर नहीं चाहिए, लेकिन "हम कैसे जानते हैं कि गुरुत्वाकर्षण तत्काल है" उत्तर है, जो प्रदान किया गया है। -1 अपने जवाब के साथ बातचीत में कुछ भी नहीं जोड़ने के लिए।
सुपहस्टार

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@Supuhstar आप एक नए उपयोगकर्ता को बर्खास्त होने के बजाय बेहतर उत्तर देने में मदद करने के लिए थोड़ा अधिक सहायक और शिक्षाप्रद हो सकता है। मैं ध्यान देता हूं कि आप स्वयं काफी नए हैं। एक काउंटरपॉइंट के रूप में, आपका प्रश्न एक 'अच्छा' प्रश्न नहीं था, इसमें उसने थोड़ा पूर्व अनुसंधान दिखाया था, और एक व्यक्तिगत समझ के बारे में पूछा था जो सही नहीं था। कृपया अच्छे प्रश्न कैसे पूछें, इसके लिए अक्सर पूछे जाने वाले प्रश्न देखें।
जेरेमी

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मैं @ जेरेमी से सहमत हूं; Supuhstar, यह उत्तर स्पष्ट रूप से उतना भयानक नहीं है जितना कि आप इसे देखते हैं। मैंने वास्तव में इसे वोट दिया था।
एचडीई 226868

@ जेरेमी ने खुद को बेहतर बनाने में मेरी मदद करने के लिए धन्यवाद दिया: 3
सुपरस्टार

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पिछले कुछ वर्षों में गुरुत्वाकर्षण तरंगों का पता चला है, और ये केवल गुरुत्वाकर्षण क्षेत्रों में तरंग हैं जो प्रकाश की गति से फैलती हैं। हम जानते हैं कि वे प्रकाश की गति पर प्रचार करते हैं, क्योंकि इसी तरह LIGO जैसे गुरुत्वाकर्षण तरंग डिटेक्टर काम करते हैं, और क्योंकि हमने कुछ गुरुत्व संकेतों को प्रकाश संकेतों से सहसंबद्ध किया है जो एक ही समय में आते हैं।

https://www.ligo.caltech.edu/page/press-release-gw170817


आपके उत्तर के लिए धन्यवाद, लेकिन यह मार्क ओल्सन
सुपहस्टार

-3

यदि आप ज्वार पर चंद्रमा के गुरुत्वाकर्षण को देखते हैं तो आप ध्यान देंगे कि ज्वार चंद्रमा से चार घंटे पीछे है इसलिए आप मान सकते हैं कि गुरुत्वाकर्षण तत्काल नहीं है।


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अन्य लोगों का कहना है कि यह हल्की गति से यात्रा करता है। आप दावा करते हैं कि यह ध्वनि की तुलना में बहुत अधिक धीमा है?
सुपहस्टार

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लैग का कारण (जो हमेशा 4 घंटे नहीं होता है और कभी-कभी चंद्रमा से आगे होता है) यह है कि ज्वार पानी का प्रवाह है और पानी को प्रवाह करने में समय लगता है। "गुरुत्वाकर्षण की गति" का इससे कोई लेना-देना नहीं है।
जेम्स के

मुझे पूरा यकीन है कि ज्वार आगे नहीं बढ़ता है, न कि चंद्रमा के पीछे और यह चंद्रमा की कक्षाओं की तुलना में पृथ्वी के तेजी से घूमने के कारण है और यह 4 घंटे नहीं है, यह लगभग 3 डिग्री है। अधिक जानकारी के लिए, इस प्रश्न की जाँच करें: astronomy.stackexchange.com/questions/16769/… यह उत्तर शायद हटा दिया जाना चाहिए क्योंकि यह गलत है।
userLTK

ज्वारीय बल का एक अच्छा विवरण विकी पर पाया जा सकता है: en.wikipedia.org/wiki/Tidal_force
ओलेग मुइर लू गॉफ
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