[論文レビュー] The speed of gravity revisited

Michael Ibison, H. E. Puthoff+1 more|arXiv (Cornell University)|Oct 29, 1999

Relativity and Gravitational Theory参考文献 4被引用数 10

ひとこと要約

この論文は、重力が光より速く伝播するというトム・ヴァン・フラーンデルンの主張に挑戦し、標準的な一般相対性理論および電磁気学が、超光速の重力伝播を必要とせずに観測された天体物理学的データを説明できることを示している。重力の効果が瞬時に感じられるように見えるのは、実際の光を超える信号伝播ではなく、相対論的場の効果と遅延ポテンシャルに起因するものである。

ABSTRACT

Recently Van Flandern concluded from astrophysical data that gravity propagates faster than light. We demonstrate that the data can be explained by current theory that does not permit superluminal speeds. We explain the origin of apparently instantaneous connections, first within EM, and then within strong-field GR.

研究の動機と目的

• 天体観測に基づく重力が光より速く伝播するという結論に反論すること。
• 現在の理論——特に一般相対性理論および電磁気学——が、超光速速度を仮定せずにデータを説明できることを示すこと。
• 相対論的場理論における、見かけの瞬時の重力的結合の起源を明確にすること。
• 強い場と電磁的文脈における場の伝播を分析することで、重力の遠隔作用の見かけのパラドックスを解消すること。

提案手法

• 電磁気学における遅延ポテンシャルを分析し、場の配置が見かけの瞬時の効果を生じることを示す。
• 同様の推論を強力場一般相対性理論に適用し、動的系における重力場が瞬時の作用を模倣する振るまいを示す。
• 相対論的場理論の形式的枠組みを用いて、重力場における伝播遅れが特定の参照系において見かけの瞬時の力に帰着する仕組みをモデル化する。
• 標準的一般相対性理論の予測とヴァン・フラーンデルンのデータを比較し、超光速速度を仮定せずとも整合性が取れることを示す。
• アインシュタイン＝インフェルト＝ホフマン法を用いて、運動方程式の導出における重力ポテンシャルの役割を検討する。
• 観測された二重星系の軌道的安定性と時刻の整合性が、一般相対性理論における有限速度伝播のもとで説明可能であることを示す。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 重力的系の観測された振る舞いは、重力が超光速で伝播すると仮定せずに説明可能か？
• RQ2 相対論的場理論における見かけの瞬時の重力的効果の起源は何か？
• RQ3 電磁気学および一般相対性理論における遅延ポテンシャルが、どのように瞬時の作用を模倣する効果を生じるか？
• RQ4 標準理論が有限な伝播速度を仮定しているにもかかわらず、なぜ天体観測が光より速い重力を示唆するように見えるのか？
• RQ5 強力場重力における場の配置が、見かけの瞬時の力を持つ系の力学をどの程度再現するか？

主な発見

• ヴァン・フラーンデルンが超光速重力の根拠として挙げたデータは、有限速度伝播を仮定した一般相対性理論によって完全に説明可能である。
• 見かけの瞬時の重力的効果は、実際の光を超える信号伝播ではなく、重力ポテンシャルおよび場の方程式の構造に起因する。
• 電磁気学および一般相対性理論の両方において、遅延ポテンシャルが速度項と加速度項のバランスにより、特定の参照系において見かけの瞬時の力に帰着する。
• この論文は、有限な伝播速度のもとでも、運動系における重力の力が軌道的安定性を損なうような遅れを示さないことを示している。
• この分析により、一般相対性理論の後ノンニュートン近似が、超光速速度を仮定せずとも観測された二重星系の力学を正確に予測することが確認された。
• 著者らは、超光速重力伝播の存在を支持する証拠はなく、見かけの効果は場の配置および参照系の選択に起因するアーティファクトであると結論づけた。