重力的影响是瞬时的吗？

当我上大学时，我向天文学教授提出了一个思想实验，这个思想实验困扰了我一段时间：“如果太阳下的所有物质都立即神奇地消失了，它的引力要花多长时间才能停止对我们？” 他的回答是引力是瞬时的，与光速不同的是光速。

我的大问题是：“我们知道这是即时的吗？” 我们不可能将物体移动到足够大的程度，而没有足够快的速度产生明显的引力影响，从而无法测量它是否产生（或不产生）多普勒现象。

如果他错了，我们怎么知道不是呢？

如前所述，第一个问题的答案很简单：

“如果太阳神奇地消失，连同所有影响一起消失，它的引力要花多长时间才能停止对我们产生影响？”

由于太阳的引力是其影响之一，因此它会立即停止对我们产生影响。那只是魔术情况的一部分，甚至不涉及任何物理学。没有加粗部分的问题更有趣。

在广义相对论中，引力场的变化以光速传播。因此，人们可能希望太阳的神奇瞬间消失不会影响地球约八分钟，因为那是太阳发出的光到达地球所需的时间。

但是，这是错误的，因为太阳本身的即时消失违反了广义相对论，因为爱因斯坦场方程对应力-能量张量执行了一种类似于电磁场中磁场的非发散的局部守恒定律：时空的任何小范围内，都没有压力能的本地来源或汇聚点；它必须来自某个地方然后去某个地方。由于神奇的太阳瞬间消失违反了广义相对论，因此使用该理论来预测在这种情况下会发生什么是没有意义的。

因此，太阳的引力立即消除了对地球的任何影响，与广义相对论一致，就像具有任何类型的时延一样。确切地说，这不再是不一致的。

我现在的大问题是：“我们怎么知道它是即时的？”

它不是即时的，但可以那样显示。

我们不可能移动足够大的物体以足够快地产生引力影响，从而无法测量它是否产生（或不产生）多普勒现象。

我们不必：太阳系动力学足够快。根据拉普拉斯在19世纪初期进行的简单计算得出的结论是，如果重力畸变，地球的轨道将在大约四个世纪的时间尺度上撞向太阳。因此引力不会出现明显的像差-更仔细的分析得出的结论是，在牛顿框架中，引力的速度必须大于光速的，才能与观察到的像差缺乏相一致。$2\times10^{10}$

它与广义相对论如何称呼引力场的变化以光速传播的说法似乎颇为令人困惑，但实际上并非如此。类似地，均匀移动的电荷的电场指向电荷的瞬时位置，而不是电荷所处的位置，正如人们从光延迟的速度所期望的那样。这并不意味着电磁会瞬间传播-如果您扭动电荷，则信息将受到限制，因为电磁场会根据您的动作而变化。相反，这只是匀速运动的真实情况$c$电荷：如果没有影响，电场将“预期”变化的位置。如果充电速度变化足够缓慢，则看起来电磁是瞬时的，即使实际上不是。

重力的作用甚至更好：匀加速质量的重力场朝向其当前位置。因此，重力“预期”质量将不仅基于当前速度，而且还基于加速度。因此，如果引力体的加速度变化缓慢（如太阳系中的情况），重力将是瞬时的。但这只是在加速度变化缓慢的情况下才是正确的-在太阳系的条件下，这只是一个很好的近似值。毕竟，牛顿引力工作得很好。

对此的详细分析可以在Steve Carlip的《像差和重力速度》，Phys.Lett.A 267：81-87（2000）[arXiV：gr-qc / 9909087 ]中找到。

如果他错了，我们怎么知道不是呢？

我们有很多有关广义相对论的证据，但是目前有关重力辐射表现像GTR所说的那样的最好的证据是Hulse-Taylor二元。但是，还没有直接观察到引力辐射。Carlip的论文中也发现了电磁和重力中速度相关效应的表观抵消程度之间的联系，包括其与EM辐射的偶极性质和重力辐射的四极性质的联系。

实际上，“即时”引力是牛顿引力理论的一部分。现在可以理解，根据广义相对论，“重力速度”等于光速。 http://en.wikipedia.org/wiki/Speed_of_gravity

这显然是最近才被证实的，并在这里进行了更详细的描述：https : //medium.com/starts-with-a-bang/what-is-the-speed-of-gravity-8ada2eb08430#.kgnvcvxo2

2018年更新：@Stan Liou的答案非常好，但是自从他写下答案以来，我们已经精确地测量了引力波的速度，并以非常高的准确性确认了真空中的光速。

2017年8月，LIGO观测了中子星吸气星GW170817。轨道上的X射线观测站从碰撞中检测到X射线，其行进时间最多相差2秒，因此可以确定光速==重力速度。 这是结果的总结。

我们谁都不知道太阳实际上已经消失了，直到大约八分钟。到那时，我们所有人都会对绝对的和完全的黑暗迅速尖叫和恐慌，这将突然取代所有正常的日光。我认为，引力问题将是我们最少的担心。

如果它发生在晚上，那么我们这些处于人造光下的人将短暂地幸免。外面的人可能想知道为什么月亮突然眨了眨眼……当眼睛适应了完全黑暗的时候，天空清晰区域中的星星在任何地方都是可见的。

地球将冻结，PDQ；我们不会持续很长时间。

在过去的几年中，已经检测到引力波，这些引力波仅仅是以光速传播的引力场中的涟漪。我们知道它们以光速传播，这是因为像LIGO这样的重力波探测器就是这样工作的，并且因为我们将一些重力信号与同时到达的光信号相关联。

https://www.ligo.caltech.edu/page/press-release-gw170817

如果您看一下潮汐上月亮的重力引力，您会注意到潮汐比月亮晚了四个小时，因此您可能会认为重力不是瞬间。