Распространяются ли гравитационные волны назад во времени?

Гравитационные волны — это волны пространства-времени, которые растягивают и сжимают как пространство, так и время. Поскольку относительность ставит пространство и время (почти) в равное положение, мне кажется, что поскольку гравитационные волны распространяются во всех направлениях в пространстве (от своего источника), то и во времени они должны распространяться в обоих направлениях. Мне кажется, это также важный сюжетный момент в фильме «Интерстеллар», где Кип Торн сыграл важную роль в качестве научного консультанта. В частности, я имею в виду сцену, в которой гравитационные волны распространяются назад во времени, чтобы заставить часы идти.

Мой вопрос в том, есть ли какие-либо предостережения по этому поводу, если это правда? Разве мы не сможем обнаружить и гравитационные волны из будущего, если это так?

Я думаю, стоит осознать, что с такими наиболее «наводящими на размышления» вопросами, как этот вопрос, мы все еще находимся в точке, где мы действительно мало понимаем такие глубокие проблемы. Я имею в виду, что в лучшем случае ответы здесь могли бы принять форму отчета о недавних спекулятивных размышлениях по таким вопросам.
Уилер и Фейнман постулировали передовые потенциальные волны как решение уравнений Максвелла. Они не видели причин, по которым электромагнитные волны не обладают временной симметрией. Это нарушило бы причинно-следственную связь, поэтому решение, обращенное во времени, игнорируется. Я не знаю, сделал ли кто-нибудь обратное решение для гравитационных волн. У вас есть положительные и отрицательные заряды в электрических полях, тогда как в гравитации нет отрицательного гравитационного поля, поэтому, возможно, это невозможно.
«Поскольку относительность ставит пространство и время (почти) в равное положение…» «Почти» здесь очень уместно для понятия направления.
@Asher Действительно правда. Сигналы в форме фотонов, например, не могут распространяться назад во времени, поскольку это является нарушением причинно-следственной связи, но это сигналы, распространяющиеся по пространственно-временному многообразию, тогда как гравитационные волны представляют собой рябь в самом пространственно-временном многообразии.
Похоже, вы предполагаете, что, поскольку (а) мы можем перейти к обоим + Икс и − Икс и (б) поскольку пространство и время эквивалентны, гравитационные волны должны иметь возможность двигаться в направлении − т . Это справедливое резюме вашего вопроса?
@JohnRennie Нет, я думаю, что важно принять во внимание то, что мы, как существа, состоящие из кварков, электронов и т. д., можем двигаться в обоих направлениях. + Икс и − Икс на пространственно-временном многообразии сильно отличается от ряби в самом пространстве-времени, способной перемещаться в обе стороны. + Икс и − Икс . Гравитационные волны растягивают и сжимают как пространство, так и время, так что в какой-то степени они должны относиться к обоим одинаково. Я надеюсь увидеть МАТЕМАТИЧЕСКОЕ доказательство того, почему гравитационные волны могут или не могут распространяться назад во времени.
Этот пост кажется актуальным physics.stackexchange.com/questions/219202/…
Электромагнитные волны также распространяются во всех направлениях в пространстве. И звуковые волны в подходящей среде.

Ответы (3)

Прошлой ночью я не спал, думая именно об этом вопросе, возможно, есть способ проверить это, ища определенный тип сигнала в чем-то вроде LIGO. Этот тип сигнала будет предшествовать фактическому событию, которое создало сигнал (событие бинарного слияния, находящееся за 2 дня до фактического события, произойдет за 2 года до фактического события), и данные должны быть «обратными». В частности, пиковая интенсивность гравитационных волн, возникающая при слиянии двойной системы, будет проявляться первой И в направлении, противоположном источнику сигнала. Вы увидите «обратный» сигнал, начинающийся с пика и сужающийся, который, казалось бы, движется в направлении, противоположном тому, где произошло событие (из-за того, что волна движется назад во времени). Если бы гравитационные волны действовали таким образом, это «предсобытие» за сигналом будет следовать сигнал «после события», который начинается с малого и заканчивается пиком, перемещаясь в направлении от того места, где произошло событие, из-за того, что этот сигнал движется в направлении времени, к которому мы более привыкли. Для примера, использованного выше, сигнал «после события» будет поступать через 4 года после сигнала «до события» (на расстоянии 2 лет, требуется два года, чтобы добраться до Земли, двигаясь как назад, так и вперед во времени, таким образом, разница составляет 4 года. между сигналами). Просто некоторые мысли, мне было бы интересно услышать мнения других людей и посмотреть, какие другие типы сигналов LIGO и другие детекторы обнаружат в ближайшем будущем! из-за того, что этот сигнал движется в направлении времени, к которому мы более привыкли. Для примера, использованного выше, сигнал «после события» будет поступать через 4 года после сигнала «до события» (на расстоянии 2 лет, требуется два года, чтобы добраться до Земли, двигаясь как назад, так и вперед во времени, таким образом, разница составляет 4 года. между сигналами). Просто некоторые мысли, мне было бы интересно услышать мнения других людей и посмотреть, какие другие типы сигналов LIGO и другие детекторы обнаружат в ближайшем будущем! из-за того, что этот сигнал движется в направлении времени, к которому мы более привыкли. Для примера, использованного выше, сигнал «после события» будет поступать через 4 года после сигнала «до события» (на расстоянии 2 лет, требуется два года, чтобы добраться до Земли, двигаясь как назад, так и вперед во времени, таким образом, разница составляет 4 года. между сигналами). Просто некоторые мысли, мне было бы интересно услышать мнения других людей и посмотреть, какие другие типы сигналов LIGO и другие детекторы обнаружат в ближайшем будущем! таким образом, разница между сигналами составляет 4 года). Просто некоторые мысли, мне было бы интересно услышать мнения других людей и посмотреть, какие другие типы сигналов LIGO и другие детекторы обнаружат в ближайшем будущем! таким образом, разница между сигналами составляет 4 года). Просто некоторые мысли, мне было бы интересно услышать мнения других людей и посмотреть, какие другие типы сигналов LIGO и другие детекторы обнаружат в ближайшем будущем!

Гравитационные волны аналогичны электромагнитным волнам - это светоподобные процессы, распространяющиеся со скоростью света c.

Для всех фундаментальных проблем, касающихся времени, мы не можем забыть взглянуть на соответствующее собственное время. Собственное время светоподобных процессов равно нулю, их пространственно-временной интервал пуст. Наблюдатели синхронизируют (нулевое) собственное время наблюдаемого процесса с собственным временем своих часов и получают координатное время. Все светоподобные процессы измеряются наблюдателями как происходящие со скоростью с, точнее, со скоростью +с.

Мы еще не знаем о процессах, которые движутся назад во времени (то есть те, которые движутся против направления нашей собственной стрелы времени). Идеальными кандидатами для процессов, движущихся назад во времени, были бы античастицы, но, похоже, такое предположение не может быть подтверждено экспериментом.

Однако если представить, что такой «наблюдатель из антиматерии», движущийся назад во времени, существовал бы, то этот наблюдатель измерял бы светоподобные процессы как происходящие со скоростью +c с его точки зрения (согласно второму постулату специальной теории относительности), т. е. означает -c с нашей точки зрения (противоположное направлению нашей стрелки времени).

В результате мы можем сказать, что свет взаимодействует с материей в нашем направлении, а если бы он взаимодействовал с какой-то движущейся назад во времени антиматерией, то только в противоположном направлении. Однако, как я уже сказал, в настоящее время неизвестны процессы, движущиеся назад во времени.

Уравнения Эйнштейна, описывающие общую теорию относительности, не делают различий между волнами, распространяющимися вперед во времени, и волнами, распространяющимися назад во времени. Точно так же, как уравнения Максвелла, описывающие электромагнетизм, допускают как решения для волн, распространяющихся вперед во времени, так и для волн, распространяющихся назад во времени.

Однако для наблюдателя невозможно отличить фотон, движущийся вперед, от фотона, движущегося назад. Фотон — это просто электромагнитное поле, имеющее разные значения в разных точках пространства и времени. Фотон, движущийся вперед, и фотон, движущийся назад, могут вызывать одинаковое распределение поля в пространстве-времени и, таким образом, неразличимы. Мы говорим, что фотон является собственной античастицей.

То же самое верно и для гравитонов. Они представляют собой деформацию пространства-времени, которая может быть описана как гравитоном, движущимся вперед, так и гравитоном, движущимся назад. Гравитоны также являются их собственными античастицами.

Поскольку почти вся физика инвариантна к обращению времени (те же законы применяются, если вы думаете, что время течет в противоположном направлении), на самом деле не так уж тривиально указать, в каком направлении времени текут вещи.

Единственное, что не кажется постоянным во времени, — это энтропия, поскольку кажется, что она всегда увеличивается в одном временном направлении. Поэтому в большинстве дискуссий о направлении времени направление возрастания энтропии используется как положительное направление времени.

По соглашению, чтобы сохранить причинность, мы описываем все волны и частицы как движущиеся вперед во времени, причем определение движения вперед основано на энтропии.

Распространяются ли гравитационные волны назад во времени?
СпросиСетьПолитика конфиденциальности1y, 0v