Kütle çekimsel elektromanyetizma

Arka plan

Kütleçekimin yeniden denklendirimlenmesi genel görelilik tarafından, gözlemci çerçevesinde serbest hareket eden eylemsiz cisimlerden farklı olarak tanımlanmıştır. Bu alan elektromanyetizmdeki elektrik ve manyetik alanın birleşimi olarak tarif edilebilir, ve benzeşikleri olarak kütleçekimselelektrik ve kütleçekimselmanyetik olarak adlandırılır, çünkü bunlarda hareket eden elektrik yüklerinin sağladığı elektrik ve manyetik alan gibi sağlanır. Dönen büyük cisimin yakınındaki hareket eden cisim ivme kazanacaktır, ancak bu Newton mekaniğinin açıklayabildiği bir ivme değildir. Başka bir değişye, kütleçekimselmanyetik alanın ana sonucu, dönen büyük cismin yakınındaki hareketli cismin bir ivme kazanacağıdır. Daha göze çarpmayan tahminler, düşen cismin uyarılmış dönüşü ve dönen cismin devinmesi gibi daha göze çarpmayan öngörüler genel göreliliğin test edilen en az temel öngörüleridir. Kütleçekimselmanyetik etkinin direkt olmayan doğrulamaları göreli jetlerin nicel çözümlenimi olarak türetilmiştir. Roger Penrose dönen karadelikler için momentum ve enerjinin de olduğu çerçeve-direnç mekanizması önermiştir. Florida Üniversitesinden Reva Kay Williams, Penrose mekanizmasını doğrulayan bir ispat geliştirmiştir. Reva Kay Williams’ın modeli Lense Thirring etkisinin gözlemlenen yüksek enerjiler, kuasarların fosforışısı ve aktif galaktik çekirdeğin  kutupsal bir eksende paralelleştirilebileceğini göstermiştir. Bu gözlemlenen özelliklerin hepsi kütleçekimselmanyetik etkinin terimleri olarak açıklanabilir. Williams’ın Penrose mekanizması uygulamaları her boydaki karadeliğe uygulanabilir. Göreli jetler, kütleçekimselmanyetizmin en büyük ve en parlak doğrulaması olarak görülebilir. Stanford Üniversitesi şu anda KEM ile alakalı bilgileri Kütleçekimi Soruşturma B (﻿Gravity Probe B) deneyi ile çalışmalarının kütleçekimselmanyetizm ile tutarlı olup olmadığını tahlil etmektedir.  Apaçi Gözlemevi Lunar Lazer tarama operasyonu da  kütleçekimselmanyetizm etkilerini gözlemlemeyi planlamaktadır.

Alanların ölçeklendirilmesi

Kütleçekimselelektrik ve kütleçekimselmanyetik alanlar henüz tutarlı bir biçimde ölçeklendirilmemiştir. Örneğin, Mashhoon’nun yazılarını ortak bir fikir elde edebilmek için,  KEM’deki Bg  durumlarının hepsi -1/2c  ile çarpılmalı Eg ise -1 ile. Bu faktörler çoğunlukla Lorentz Kuvveti’nin eşitliklerinin benzeşikleridir. KEM ve EM eşitlikleri birbirlerinin benzeşikleridir. Kütleçekimsel kaynaklarda faktörlerde bazı ikinci dereceden enerji-momentum gergisinden kaynaklı çelişkiler doğar. Elektrik yükünün değişmez yükü ve değişmezi olmayan göreli kütlenin farklılığı daha da belirginleşir. Kütleçekimsel alanların spin-2 karakterlerinin kökenine indiğimizde, elektromanyetizmin aksine spin-1 alanı olmaz.

Planck birimleri

G’nin Planck birimlerinde normalleşmesi, c ve 1/(4πε0)’ın 1 olması, dolayısıyla bu sabitleri eşitliğin iki tarafı içinde elememizi sağlar.
KEM eşitliklerinin ve Maxwell eşitliklerinin karşılaştırılmasında −1/(4πG)’nin boşluk dielektrik sabitinin (ε0) benzeşiği olduğu açıktır. Eşitliklerin iki seti eksi işaretli 4π için KEM eşitliklerinde de Amper kanunundaki 4 çarpanı için de özdeştir.
Eksi işaretleri kütleçekimi ve elektromanyetizm ile elektrostatik yüklerinin özdeş işaretlerine sahip kütlelerin birbirini çekmesi ile oluşan önemli farktan kaynaklanır. Bu yüzden KEM eşitlikleri Maxwell’in kütlenin yükün yerine konmasıyla ve G’nin Colomb kuvvet sabitinin yerini almasıyla oluşan eşitlikleridir.
KEM ve Maxwell eşitliklerinin ikisinde de 4π, çünkü Planck birimleri G ve 1/(4πε0)’ı 1’e normalleştirir, 4πG ve 1/ ε0’’a değil.

Yüksek dereceden etkiler

Bazı yüksek dereceden kütleçekimselmanyetik etkiler  klasik kutuplanmış (polarize edilmiş) etkileşimlerin tekrar üretilmiş anımsatıcılarıdır. Örneğin, eğer iki teker ortak düzlemde dönerlerse, aralarındaki ortak kütleçekimsel çekim zıt yönlere dönmelerinde oluşacak olan, aynı yönde dönmelerinde oluşacak olandan daha fazladır. Bu durum iten ve çeken kütleçekimsel bileşen olarak ifade edilebilir. Kütleçekimselmanyetik tartışmalar esnek ya da sıvı toroidal kütlelerinin ikincil düzlemde boğazdan geçmesi eğilimi dönel ivme maddenin boğazdan geçmesi eğilimi göstermesini sağlar. Kuramsal olarak, bu düzen ivmelenen cisimlerin g-kuvveti ile karşılaşması olarak anlatılabilir. Dönmesi ikinci dereceden olan bir toroidal kütle ele alalım. Bu özel bir durum ortaya koyar; kütleçekimselmanyetik etkiler cismin etrafında kütleçekimsel bir burgulu bir kütleçekim alanı yaratır. Tepkime kuvvetleri iç ve dış ekvatora sürüklenir, normal yöndeki büyüklük olarak eşit ve zıt olması beklenir ve yön sırasıyla eksi düzleme doğru dönmeye başlar.
Her iki dönüşte eşzamanlı olarak uygulandığında, bu iki tepkime kuvvetinin ışınsal Coriolis alanı bu iki tepkime kuvveti ile oluşur denebilir, bu durum yayımlanmasını daha da zorlaştırır. Bu karmaşık davranışı uzay zaman eğrisi olarak modellemek henüz tamamlanmamıştır ve tamamlanılmasının çok zor olduğuna inanılmaktadır.

Sabit nicelik eksikliği

Maxwell’in eşitlikleri Lorentz dönüşümlerinde değişmez değerken, KEM eşitlikleri değildir. ρg ve jg’nun dört-vektör formu olmaması gerçeği problemin kaynağıdır. Elektromanyatizmdeki durumun tersine, Lorentz artışı, KEM’i yaklaşık olarak iki farklı referans çerçevesine bağlamış olsa da, tek bir çerçeve için KEM değerlerini hesaplamanın bir yolu yoktur. Aslında, tahminler birbiri ile anlaşmazlığa bile düşebilir. KEM eşitlikleri, değişmez uzaysal dönüşler ve ötelemelerdir, sadece artış halinde değil daha eğrisel dönüşümlerdir. Maxwell’in eşitlikleri koordinat dönüşümlerini değişmez yapacak şekilde denklemleştirilebilir.