なぜ重力は光速で動くのですか？

1億5000万人を介して太陽を見れば私たちの世界と最も近い星、あなたが見る光との間には何キロメートルもの空間がありますが、現時点では太陽は見えていませんが、8分20秒前でした。これは、光が瞬時には動かないためです（しかし、光の速度では、笑）：その速度は、299,792.458キロメートル/秒です（この驚くべき事実の詳細は、ここにあります）。太陽の光球から私たちの惑星への道を克服するために光が必要とするのはそのような時です。しかし、重力は必ずしも同じように振る舞う必要はありません。おそらく、ニュートンの理論が予測したように、重力は瞬間的な現象であり、これらの巨大な宇宙距離を通して同時に、宇宙の質量を持つすべての物体に感じられます。

これは本当ですか？太陽が瞬時に消えた場合、地球はすぐに直線上を飛ぶのでしょうか、それとも太陽の周りをさらに8分20秒回転し続けるのでしょうか。一般相対性理論によれば、その答えは、重力を決定するのは質量ではなく、その中のすべての物質とエネルギーの合計によって決定される空間の曲率であるため、第2の選択肢に近い。太陽が消えた場合、その空間は曲がっておらず平らになりますが、この変化は瞬間的なものではありません。時空は織物なので、遷移は一種の「輸血」であり、石から池に投げ込まれた波紋のように、巨大な波紋 - 重力波 - が宇宙を横切って送られます。

この波紋の速度は、次のように決定されます。一般相対論における他のすべての速度：そのエネルギーと質量。重力波は質量を持たないが有限のエネルギーを持つので、それらは光速で動かなければならない。そしてこれは、地球が太陽が宇宙にいる場所ではなく、8分以上前の場所に引き寄せられていることを意味します。

それが唯一の違いであればアインシュタインとニュートンによる重力の理論、我々はすぐにアインシュタインが間違っていたと結論するでしょう。惑星の軌道はとても正確にそして長い間（1500年代後半から）非常によく研究され記録されていました。ニュートンの法則が、それが唯一の制限であるならば、重力速度は光速よりも200億倍以上速くなければならないほどの非常に正確な重力速度を必要とすることを理解するためには華麗な論理が必要です。

しかし、GRにはパズルの別のピースがあります。非常に重要なのは：それが太陽の周りを動くときの惑星の軌道速度。例えば、地球もまた動いていて、重力の波の上で「揺れて」いて、しばしばそれが上昇していた場所ではなく下降しています。 2つの効果があります：それぞれのオブジェクトの速度はそれが重力を受ける方法に影響を与えます、そしてそれと共に重力場の変化。

しかし、特に興味深いのは、有限重力速度での重力場の変化と速度依存相互作用の効果はほぼ正確にバランスが取れています。この平衡の不正確さが、私たちの宇宙に対応する理論を実験的に決定することを可能にします。「無限重力速度」のニュートンモデルまたは「重力速度は光の速度に等しい」。理論的には、重力の速度は光の速度に対応しているはずです。しかし、太陽の重力はこの効果を測定するには弱すぎます。実際、何かを一定の重力場の中で一定の速度で動かしても、観察される効果はまったくないため、それを変更することは非常に困難です。理想的には、重い物体がさまざまな重力場を通ってさまざまな速度で動くシステムが必要です。言い換えれば、私たちは回転する観測可能な恒星のペアからなるシステムを必要としています。そのうちの少なくとも1つは中性子です。

中性子星が回転するにつれて、それらは中性子星の極が私たちの視線を通過するときはいつでも、脈動とこれらのインパルスは地球上で私たちに見えます。アインシュタインの重力理論の予測は、光速に非常に敏感です。そのため、1980年代にパルサーの2進系PSR1913 + 16（Hals-Taylor）が初めて検出されて以来、重力速度をわずか0.2の測定誤差で等速に減らしました。％

もちろん、これは間接的な側面です。偶然の一致の結果、地球、木星、そして非常に強力な電波クエーサー（QSO J0842 + 1835）が一列に並んだとき、私たちは2002年に別のタイプの間接測定をすることができました。木星が地球とクエーサーの間を移動するとき、木星の重力曲率は重力の速さを測定し、無限の速さを取り除き、それが毎秒2.55 x 108から3.81 x 108メートルの間にあると判断する。

理想的には、この波紋の速度を測定できます重力波の直接検出による。 LIGOは最後に最初のものを見つけました。残念ながら、これらの波の出生地を正しく三角測量することができないため、それらがどちら側から来たのかはわかりません。 2つの独立した検出器（ワシントン州とルイジアナ州）間の距離を計算し、信号の到着時間の差を測定することで、重力の速度が光の速度に対応すると判断し、最も厳しい速度制限を判断できます。