行星|为什么引力速度必须等于光速?


行星|为什么引力速度必须等于光速?
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引力速度等于光速首先是来自广义相对论的推论 , 然后经过了大量的观测证实 , 而确立起来的一个宇宙基本规律 。
引力传播的速度不像是光速那样 , 可以通过随处可见的可见光去测量 , 由于引力看不见也摸不着 , 并且十分微弱 , 所测量起来十分困难 。
直到最近几年我们才通过双黑洞、中子星的合并发现了引力波的存在 , 以及测量的其速度 , 确实是广义相对论所预测的那样 , 和光速无法区分 。
因此我们现在知道了 , 我们看到的太阳是8分20秒前的太阳 , 我们感受到的太阳引力也是8分钟前太阳所处位置的引力 。
当太阳消失以后 , 我们不会立刻失去光明 , 地球也不会立刻不受控制的从自己运行轨道的切线方向飞出去 , 而是会持续的感受到8分钟的太阳引力 。
因为现在地球感受到的引力是8分钟前的 , 此时此刻太阳的引力8分钟后才能达到地球 。 这就是我们现在所掌握的知识 。
但引力的传播速度是多少?这是个古老的问题 , 从牛顿提出万有引力开始 , 引力这种类似于魔法一般的力量 , 一直被认为是拥有者无限的速度 。
因为只有当引力的瞬时作用的时候 , 牛顿的引力方程才能准确的预测太阳系行星的运动轨道 。
在牛顿力学中 , 空间和时间是孤立存在的 , 它们两个只是为万物的运动提供了一个平台 , 并不会参与和影响万物的运动 。
相反万物的在空间和时间中的运动也会反过来作用到空间和时间上 。 就像是一个唱戏的舞台一样 , 演员在上面的表演不会影响到舞台 , 舞台只是给演员的表演提供了一个场所;
就算是没有演员表演 , 这个舞台也是可以孤立存在的 。
所以这样的宇宙观 , 并没有限制物体在空间中的传播速度 。 光可以以无限的速度传播 , 引力也可以 , 任何信息都可以 。
并且在牛顿的引力方程中 , 引力只跟两个作用物体的质量、引力常数、以及它两之间距离的平方有关系 , 这样的引力必须是无限的速度 。
如果引力的速度是有限的就会存在一个问题 , 假如牛顿当时想到了引力等于光速 , 那么地球受到的引力就来自于8分钟前太阳所在位置的引力;
而不是太阳现在时刻所在位置的引力 , 如果你以8分钟前太阳位置的引力去计算太阳系各大行星的运行轨道的话 , 所得出来的结果 , 就与观测事实不相符 。
只有引力的速度是无限的 , 那么地球就会感受到来自现在太阳位置的引力 , 而不是滞后于太阳现在位置的引力 。
上图可以看到太阳在银河系中是以一个速度绕着银河系中心运行的 , 如果太阳给各大行星的引力不是瞬时作用的 , 那么各大行星感受到的引力就会滞后于太阳此时此刻的位置 。