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"Velocidad" de la gravedad y velocidad de la luz

Algunos hilos aquí tocando la velocidad de la gravedad me hicieron pensar en eso. Esto me llevó a algunas preguntas.

  • La velocidad de la gravedad no se ha medido hasta hoy (al menos no hay documentos que lo demuestren).

  • Parece ser un conocimiento/creencia común entre los físicos que la velocidad de la gravedad es la misma que la velocidad de la luz.

Y esta es mi pregunta: ¿Esa velocidad de la luz = velocidad de la gravedad es un resultado de la RG o está alimentada en la teoría? ¿O hay alguna evidencia de otras fuentes distintas de la RG para esto? ¿Implica la misma velocidad alguna relación profunda entre la gravedad y el electromagnetismo?

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Nick Puntos 583

La teoría especial de la relatividad es realmente suficiente para ver que las señales gravitacionales tienen que propagarse a la velocidad $c$ que llamamos "velocidad de la luz" porque la luz es la entidad más comúnmente entendida que se mueve a esta velocidad máxima. La relatividad especial está bien para describir deformaciones infinitesimales del espaciotiempo.

Todas las demás partículas sin masa también tienen que propagarse con la misma velocidad $c$ porque esta velocidad $c$ para aumentar la masa en reposo evanescente hasta una energía relativista total finita. Y los gravitones carecen inevitablemente de masa porque no eligen ningún marco de referencia preferente o, alternativamente, porque la gravedad es una fuerza de largo alcance. Las partículas masivas sólo podrían inducir fuerzas de corto alcance (similares a la fuerza nuclear débil causada por los bosones W,Z).

Cualquier partícula -por ejemplo, un neutrino- cuya energía sea mucho mayor que la masa en reposo se mueve también casi a la velocidad de la luz. Lo mismo ocurriría con las partículas escalares sin masa, como los "módulos" (sus cuantos), si existieran. Es una consecuencia elemental de las fórmulas de la relatividad especial. La velocidad de la luz es la velocidad máxima que pueden elegir, por causalidad, la información y los objetos materiales, y es también la velocidad típica que eligen realmente las partículas sin masa (exactamente) y ligeras (aproximadamente).

Así que la respuesta a tu última pregunta es No, la aparición de la misma velocidad $c$ no implica ninguna relación dinámica adicional entre el electromagnetismo y la gravedad - es una consecuencia directa y elemental de la teoría especial de la relatividad - y de su cinemática - que se comprendió plenamente en 1905. La importancia de la velocidad $c$ en el esquema de las cosas - debido a la relatividad especial - es tan alto que los físicos adultos utilizan unidades en las que $c=1$ y nunca jamás se sorprenden cuando $c$ juega un papel importante - es exactamente el mismo grado de "sorpresa" que si el número $1$ aparece en algún lugar de las matemáticas.

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Daniel Broekman Puntos 1951

Creo que el principal argumento sería la causalidad. Si las perturbaciones gravitatorias viajaran más rápido que la luz, es de suponer que se podrían utilizar para transmitir información hacia atrás en el tiempo. Aunque ahora que lo pienso, ese argumento se basa en la relatividad especial. No se me ocurre ninguna razón por la que no pudiera trasladarse a la RG, pero no sé si alguien lo ha comprobado explícitamente.

Se puede derivar de la RG el hecho de que las ondas gravitacionales (perturbaciones en la aproximación del campo débil) se propagan a una velocidad $c$ .

No me consta que se hayan realizado mediciones experimentales, ya que la gravedad es una fuerza débil y difícil de medir. Construir un "telescopio gravitatorio" es mucho más complicado que un telescopio normal, aunque existen planes al respecto, por ejemplo LISA que podría detectar ondas gravitacionales por primera vez, si consigue financiación y se construye.

0voto

Scott Puntos 3192

Sí, hay otra derivación: La Teoría de Cuerdas. La acción y su QFT implican la existencia no sólo de taquiones (que se moverían más rápido que $c$ ), sino dos partículas sin masa de espín $1$ y $2$ ... la partícula de espín 1 es el fotón, y la partícula de espín 2 es el gravitón (ambas deben viajar necesariamente a la velocidad $c$ debido a su masa).

-3voto

Energizer777 Puntos 1

¿Esa velocidad de la luz = velocidad de la gravedad es un resultado de la RG o se ha introducido en la teoría?

"velocidad de la luz = velocidad de la gravedad" se introduce en la teoría de la RG.

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