重力的速度是多少？光速吗？事实比你想象的更复杂！
我们经常会看到这样一个问题，重力的传播速度是瞬时的，还是有一个速度限制？可能你心里已经有答案了，毕竟作为一个喜欢科学的人，这个问题简直小儿科！但这并不是一个表面上看起来那么简单的问题，因为你要清楚重力波可不是电磁波，为何是你认为的哪个速度？我们今天 就来谈论这个问题。
牛顿的瞬时重力速度和爱因斯坦的有限重力速度
我们现在知道光的传播速度约为30万公里/秒，即使在太阳突然消失后的8分钟多一点的时间里我们也能接收到来自太阳的光线!但是重力和地球轨道会发生什么变化?地球会像一个旋转的小球一样，在绳子断裂的瞬间，以直线飞离轨道，或者地球会继续在行星轨道上绕着空无一物的中心运行一段时间？所以我们就要探寻重力的速度是多少？
这个问题是牛顿经典引力理论和爱因斯坦广义相对论之间最重要的区别之一。根据牛顿的理论，有两个质量物体相隔一段距离，质量和距离就决定了力的大小。当你拿走其中一个物体，力就会立刻消失。
但在广义相对论下，情况会变得很复杂。首先，不是质量本身导致了引力。而是所有形式的能量包括质量在内都会影响空间的曲率。所以对于太阳和地球来说，太阳巨大的质量控制着它周围空间的曲率，地球和其他太阳系天体均沿着弯曲空间的轨道运行。
如果我们有超能力把太阳移走，会发生什么?在广义相对论中，空间确实会立刻发生改变，但空间会像一张有弹性的网一样并不会立即恢复到最初的状态，关于这一点我们毋庸置疑。我们可以想象一个池塘的表面，当你往池塘扔一块石头，水波的扰动从中心会向外发出涟漪!
在爱因斯坦的引力理论中，这些扰动涟漪会以光速运动，而不是瞬间达到。这告诉我们，由物质和能量引起的时空扭曲，以及这种扭曲的变化应该以C传播，重力的速度应该等于真空中的光速。
根据这些看法，我就能想到了一个问题。如果引力波不是瞬时的，地球静止和运动会不会造成它感受重力的方式不同？
事实证明，牛顿的引力理论不在乎重力的速度是多少。但爱因斯坦的引力理论则表明，地球现在感觉到的太阳重力，实际上是把它拉向8分钟前的太阳！在8分钟以上的时间里，太阳的重力不会再影响地球。
如果仅仅是重力速度不同于牛顿引力的重力速度。那么我们对行星轨道的预测，就是基于像太阳和其他行星在8分钟前的位置，而这一预测结果将与一个世纪前对行星轨道的观测结果完全不同，所以当时广义相对论马上就被认定为错误的。但是还有另一个难题，但如果牛顿的理论是正确的，那么重力的速度至少比光速快200亿倍！这个现在看来显然是不正确的。
所以影响地球感受到的引力，不仅仅是行星位置的问题。地球在太空的引力涟漪中飞驰，那么它每时每刻的位置都在改变。这样将会造成两种不同的效应:
- 每个物体的运动速度将影响它感受到的重力
- 同样每个物体的运动将引起重力场的变化
所以我们得出结论：物体的运动可以扰动引力场，引力场会发生变化。这是测量重力速度的前提。
那么我们怎样测量重力的速度呢

要想测量重力的速度，我们就观测到引力场的变化，通过周期性的变化来测量速度。但人们发现有限的重力速度让重力场的变化和物体速度相关的相互作用的影响几乎完全抵消了。但这种抵消的不精确性使我们能够通过观察来确定牛顿的“无限重力速度”模型或爱因斯坦的“重力速度=光速”模型是否与我们的宇宙相匹配。
在爱因斯坦理论中，我们知道重力的速度应该与光速相同。但是太阳的引力，在测量引力波的变化上显得太弱了，如果某个物体在一个恒定的重力场中以恒定的速度运动，也根本就没有可观测的影响。理想情况是，有一个物体以变化的速度通过变化的引力场，我将可以测量引力场的变化。
在非常罕见的情况下，我们会观测到两颗中子星相互环绕!我们就可以测试重力是否以光速运动!目前我们已经发现了具有这种精确结构的多个独立的双星脉冲星!
在双脉冲星中，不仅引力源(星#1)在运动，另一个引力源(星#2)也在改变它的速度，因为它在围绕引力源的轨道上发生了方向上的改变!但这种效应导致了轨道非常缓慢地衰减，引起脉冲的时间变化!
爱因斯坦引力理论的预测对光速极其敏感，即使是观测的第一个双星脉冲星系统PSR 1913+16（或Hulse-Taylor双星系统），我们测量的引力速度均限制为光速，误差仅为0.2%！

科学家在2002年做了一个更直接的测量，当时一个偶然的巧合把地球、木星和一个非常强的射电类星体(QSO J0842+1835)排列在同一条直线上!当木星在地球和类星体之间移动时，木星的引力弯曲使我们能够测量重力的速度，并排除了重力无限速度的可能，并确定重力的速度在每秒2.55×10^8到3.81×10^8米之间，这与爱因斯坦的预测完全一致。
从非常罕见的脉冲星系统得到的间接测量给了重力速度最严格的限制，并告诉我们重力速度在每秒2.993×10^8到3.003×10^8米之间，这是也是对广义相对论预测的一次惊人的验证。对不起，牛顿！爱因斯坦又对了。