引力場有傳播速度么?如果有,是不是不能大於光速?如果是,那麼它是如何從黑洞逃逸出來的?

無聊小醫生,夢話求解,少磚輕拍


這是一個很好的問題。我想不出一個完全滿意的答案,下面姑且給一個初步的解答。

如果引力場不隨時間改變,那就不存在傳播問題。比如靜態黑洞就是這樣。換句話說,引力場此刻在此地的狀態,決定了物體此刻在此地所受的力。一旦穩定的力場建立了,就不再有能量或者信息的「傳播」。而黑洞周圍的引力場在黑洞形成之前就建立好了。

引力場的變化是光速傳播的。這種傳播的擾動可以用引力子來描述。

進一步從微觀的角度分析,經典引力場可以理解為一個大質量源不斷的和探測器交換虛引力子。不管這個源是地球還是黑洞,應該都一樣。注意,虛引力子不是真正的引力粒子,並不需要遵循光速傳播的性質。它也不能用於傳統的能量和信息的傳遞。所以不違背因果律。如果視界附近是真空,那麼虛引力子只能從黑洞內部發出跑到了黑洞外面。當然這並不違反物理法則。

不過從這個問題中可以引出一個很具體的物理問題:

一個很大的史瓦西(球形)黑洞,質量為M,周長為 2L。在球的北極上空安裝一個探測器測引力強度,而在球的南極,向黑洞內扔一個質量為m的球, 假設在 t=0 時刻這個球穿過視界掉進黑洞。這樣黑洞的質量就變成了 M+m。 那麼北極的探測器在一定的時間 t 之後探測到這個變大了的黑洞引力場。請問如何證明 t &> L / c ? 因為這樣才不違背因果律。


引力場並不需要「源源不斷地從引力源發送出來」,這是一個誤解。
這和光與光源、水與水源的關係不一樣。
引力場的變化才需要花時間以光速傳播。


在一般的Quantum Gravity以及Supergravity模型描述下,引力子無質量,所以其速度「可以」達到光速。
請注意,黑洞的逃逸速度是針對光速的(可能這句話並不嚴謹,但大致是這樣),這主要來自大質量物體對3+1維時空的影響,這會導致光子無法逃逸。
然而,引力子本身的作用方式跟其他物質並不一樣,所以不能用簡單的逃逸來表達這個問題。
你也可以認為,引力子本身是引力場量子化的結果,它的自相互作用跟其他物質粒子的相互作用並不一樣,這導致了其「可以」在任意空間內以光速傳播。
另外同意 飛魚答案。
以上


一下子想不出很好的回答,姑且做一下粗淺的解釋。你可以把引力波看作黑洞本身的一部分。一個物體本身是無法exert force on itself。換句話說,不管你有多壯也不可能把自己舉起來。當然這個比喻本身並不是非常準確,不過我認為相對來講通俗易懂。


物理學家到現在也還沒有搞懂引力到底是什麼,不過我的物理教授Raphael Bousso給出的一種假設是:引力是一種不與其本身interact的粒子,但它能與其他的基本粒子interact。


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引力的傳播速度等於光速。


光可以脫離太陽的引力,光速大於恆星引力速度。你看到的星光也是如此。但黑洞的引力明顯大於光速。所以我認為超光速的東西可以存在。


我也問過這個問題。沒有好答案。引力到底是怎麼作用於物體的?沒有介質。如何疊加和傳播?


我認為引力場沒有傳播速度。
我盡量用大家都能聽明白的方式來說。

我舉幾個典型的例子:

1、黑洞用「引力」把時間和空間都扭曲了,相對論在黑洞里,不成立。

沒有時間當然也沒有速度概念,引力是超越相對論的,可能要到五維、六維甚至更高維去解釋,宇宙我們懂的還很少。

2、飛行器要飛離地球,逃逸速度需7.9km/s,即第一宇宙的速度,要飛出太陽系,需第三宇宙速度,物體具有110~120km/s的速度時,就可以脫離銀河系而進入河外,這個速度叫做第四宇宙速度。光速度是人類已知的相對論理論中的最快速度,而光為什麼不能逃逸出黑洞,可以認為光速至少小於引力速度。

3、但某人掉落黑洞視界時,他在旁觀者看來永遠在掉落,那一刻是永恆。

時間法則在不同觀測者眼中不同,時間被改變是因為引力,引力速度至少要大於時間速度。

4、大空間航行,人類有蟲洞理論。

蟲洞理論即用一束"引力",這個引力無限大,可能需要人造奇點——A點。

把引力約束為線,對準——B點。

可以把空間想像為水,這束引力把A空間拔了個塞子,形成一個空間漩渦。
B點空間不斷向引力發射處A點跌落,我們要去的B空間會與我們所在的A空間重合,這就是把空間扭曲摺疊重合,飛型器從A點穿過B點,距離理論上可以做到0,關掉引力發生器,空間回復正常,飛型器隨B空間回復原狀,即移動了無數距離,這就是蟲洞。

蟲洞瞬間穿越無數光年,如果引力不能大於光數,不能瞬間在A點處扭曲B點的空間,那蟲洞理論就不存在。

而實際上,蟲洞理論就是引力場研究的結果。


另,如果有看「星際穿越」的話,裡面主人公被未來人類在黑洞救了後,進入五維空間,用引力場影響過去自己家裡的塵土,給女兒提示。這一部份很好的解釋了引力不受時間影響,速度是基於時間的,引力的本質是五維以上的存在。


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