Dane z LIGO przeczą teorii Einsteina?

[KopalniaWiedzy.pl 357]

Jedno z największych odkryć ostatnich lat, zarejestrowanie fal grawitacyjnych, zostało uznane za potwierdzenie ogólnej teorii względności Einsteina. Po analizie upublicznionych danych z LIGO (Laser Interferometer Gravitational-Wave Obserwatory) grupa naukowców, na której czele stoi Niayesh Afshori z kanadyjskiego University of Waterloo, twierdzi, że znalazła "echa" fal grawitacyjnych, co wydaje się przeczyć ogólnej teorii względności.

Fizycy od dawna spekulowali, że w miejscach gdzie panują ekstremalne warunki, takich jak centra czarnych dziur, ogólna teoria względności może przestać obowiązywać. Jeśli jednak kolejne analizy potwierdzą istnienie wspomnianych wspomnianych ech, będzie to oznaczało, że teoria Einsteina przestaje działać już na krawędziach czarnych dziur, daleko od ich centrum. Możliwe też, że badania wykażą, iż echa nie istnieją, będzie to ważnym potwierdzeniem teorii Einsteina. Dotychczas nie było jasne, czy jesteśmy w stanie przetestować jej niestandardowe założenia.

Krawędź czarnej dziury, czyli jej horyzont zdarzeń, wydawała się niedostępna eksperymentalnie. Teoria mówi, że wszystko, co ją przekroczy, nie może już powrócić, zostanie przechwycone i wciągnięte przez czarną dziurę. Do niedawna jeszcze uważano, że krawędź czarnej dziury jest gładka. Jeśli ktoś by ją przekroczył, nie zauważyłby żadnej zmiany. Nie dostrzegłby jej także obserwator zewnętrzny. Przed kilku laty pojawiła się jednak hipoteza, która wstrząsnęła fizyką. Mówi ona bowiem o tym, że na krawędzi czarnej dziury istnieje firewall. Jest on zbudowany z pierścienia wysokoenergetycznych cząstek i każda materia, która się z nim zetknie, ulega unicestwieniu.

Jeśli firewalle czarnych dziur istnieją, wówczas teoria względności jest błędna. Jeśli zaś nie istnieją, błędne są założenia teorii kwantowej. Istnieją też inne teorie przeczące teorii względności. Jednak naukowcy nie są w stanie przetestować żadnej z nich.

Sytuacja uległa zmianie w lutym bieżącego roku, gdy LIGO po raz pierwszy w historii wykrył fale grawitacyjne powstałe podczas połączenia się dwóch czarnych dziur. Niedługo potem Vitor Cardoso z Instituto Superior Tecnico w Lizbonie stwierdził, że jeśli istnieją jakieś odstępstwa od ogólnej teorii względności, takie jak np. firewalle, to podczas łączenia się czarnych dziur powinny pojawić się serie ech. Mają one istnieć dlatego, że firewall lub inna podobna struktura tworzy wokół czarnej dziury obszar przejściowy. Wewnętrzna krawędź takiego firewalla to horyzont zdarzeń, spoza którego nic się nie wydostaje. Część zewnętrzna jest porowata. Część materii, która trafi do firewalla, może się z niego wydostać. Region ten jest w stanie uwięzić również fale grawitacyjne, które będą odbijały się pomiędzy zewnętrznymi i wewnętrznymi ścianami firewalla zanim część z nich z niego ucieknie.

Zespół Afshordiego stworzył prosty model opisujący, jak powinny rozkładać się echa fal grawitacyjnych jeśli wokół czarnych dziur, z których pochodzą trzy zarejestrowane dotychczas zestawy danych, istnieją firewalle. Z ichy wyliczeń wynikało, że interwały pomiędzy echami powinny wynosić około 0,1 oraz 0,2 i 0,3 sekundy. Gdy następnie Kanadyjczycy przyjrzeli się danym z LIGO znaleźli w nich sygnały takich ech.

Ashfordi zastrzega, że pewność obserwacji wynosi obecnie 2,9 sigma, czyli około 1:270. Rzekome echa mogą być powiem zakłóceniami lub fluktuacjami statystycznymi. Dopiero kolejne obserwacje fal grawitacyjnych powinny dać definitywną odpowiedź na pytanie, czy krawędź czarnych dziur jest gładka, czy też otacza ją jakaś struktura. Ani zwolennicy Einsteina, ani innych teorii nie powiedzieli jeszcze ostatniego słowa.

« powrót do artykułu

[Jarek Duda 139]

OTW Einsteina jest zmotywowaną walorami estetycznymi niezwykle daleko idącą ekstrapolacją - coś jak z obserwacji kamienia wyekstrapolować że będzie góra.

Testy "potwierdzające" są dla najniższych poprawek do teorii Newtona - pierwsza poprawka to tzw. grawitoelektromagnetyzm (GEM), wprowadzona jeszcze przez Olivera Heavisidea w 1893 ( https://en.wikipedia.org/wiki/Gravitoelectromagnetism ) dokładanie w analogii do uczynienia prawa Coulomba Lorentzowsko niezmienniczym: co wymaga wprowadzenia magnetyzmu i równań Maxwella. Analogicznie GEM czyni prawo Newtona Lorentzowsko niezmienniczym poprzez dodanie odpowiednika pola (grawito)magnetycznego i drugiego zestawu równań Maxwella.

 

Obecnie GEM używa się jako poprawek OTW do Newtona, przede wszystkim w głównym "potwierdzaniu OTW" czyli Gravity probe B: https://en.wikipedia.org/wiki/Gravity_Probe_B

Ale no właśnie obserwujemy tylko te najniższe poprawki do Newtona, gdzie OTW i GEM się zgadzają .... jest jeszcze m.in. olbrzymia przestrzeń pośrednich możliwości między nimi.

Dla znalezienia dalszych poprawek żeby sprawdzić czy OTW jest tą właściwą ekstrapolacją, potrzebujemy gigantycznych pól grawitacyjnych - nadzieja w czarnych dziurach ...

[thikim 119]

 

hipoteza, która wstrząsnęła fizyką

Nie zauważyłem tego wstrząsu

 

 

grupa naukowców, na której czele stoi Niayesh Afshori z kanadyjskiego University of Waterloo, twierdzi, że znalazła "echa" fal grawitacyjnych, co wydaje się przeczyć ogólnej teorii względności.

W dobie celebrytów łatwo znaleźć się na n-tych stronach gazet twierdząc chociażby że zarejestrowano cząstki szybsze od światła. I nie mijać się jakoś szczególnie z prawdą do czasu poprawnego powtórzenia eksperymentu.

 

 

Niedługo potem Vitor Cardoso z Instituto Superior Tecnico w Lizbonie stwierdził, że jeśli istnieją jakieś odstępstwa od ogólnej teorii względności, takie jak np. firewalle, to podczas łączenia się czarnych dziur powinny pojawić się serie ech

A czy nie było przypadkiem tak że OTW to jednak matrioszka? Masa zakrzywia czasoprzestrzeń, co daje grawitację też zakrzywiającą czasoprzestrzeń co daje dodatkową grawitację zakrzywiającą już trzeci raz czasoprzestrzeń i dającą grawitację itd. Może to te: echa.

[ex nihilo 223]

Trochę chyba się zapędziłeś w tym zakrzywianiu

grawitacja = zakrzywienie

[KacperM 1]

No a masa = grawitacja

[thikim 119]

Mała redakcja zatem:
Masa zakrzywia czasoprzestrzeń, co jest grawitacją czyli zakrzywieniem przestrzeni od którego pochodzi dalsza grawitacja czyli dalsze zakrzywienie czasoprzestrzeni itd. Może to te: echa.

[Jarek Duda 139]

OTW Einsteina to https://en.wikipedia.org/wiki/General_relativity#Einstein.27s_equations

4x4 tensor krzywizny = stała * tensor energii-pędu (...+stała kosmologiczna)

gdzie tensor krzywizny to krzywizna wewnętrzna czasoprzestrzeni (zwężony tensor Ricciego) - jak krzywizna Gaussa dla powierzchni, która jest zachowana przy deformacjach - np. równa zero dla kartki, też po zwinięciu w rulonik: https://en.wikipedia.org/wiki/Gaussian_curvature

tensor energii-pędu to macierz 4x4 opisująca lokalny stan materii: z gęstością energii, gęstościami pędu, ciśnieniami i naprężeniami: https://en.wikipedia.org/wiki/Stress%E2%80%93energy_tensor

[ex nihilo 223]

Thikim

 

Dalej się zapętlasz...

Masa zakrzywia 4D i to zakrzywienie to "grawitacja".

Grawitacja nie zakrzywia 4D, bo by musiała zakrzywiać sama siebie, czyli zakrzywienie w ułamku sekundy by się zrobiło nieskończone.

Grawitacja nie pochodzi też od zakrzywienia, bo tym zakrzywieniem jest. To są równoważne opisy. Czy nazwiesz to "grawitacja" (Newton), czy "zakrzywienie 4D" (Einstein), to będzie to samo.

Edytowane 13 grudnia 2016 przez ex nihilo

[thikim 119]

Celowo się ex nihilo zapętlam. Postaram się dać wieczorem źródło

 

 

Grawitacja nie zakrzywia 4D, bo by musiała zakrzywiać sama siebie, czyli zakrzywienie w ułamku sekundy by się zrobiło nieskończone.

Zależy od współczynnika. Z tego co czytałem jest dość mały bo główne zakrzywienie jednak idzie od masy. I z tego co czytałem potwierdzono to doświadczalnie. To dodatkowe zakrzywienie czy grawitację pochodzącą tylko od grawitacji.

Edytowane 13 grudnia 2016 przez thikim

[ex nihilo 223]

No to czekam

 

Edycja:

Czy chodzi Ci może o grawitoelektromagnetyzm (GEM)?

Edytowane 13 grudnia 2016 przez ex nihilo

[Jarek Duda 139]

Zamiast zapętlenia: masa-krzywizna-masa- ... mamy po prostu punkt stały: lokalna krzywizna jest dana przez lokalny stan masy/energii.

OTW jest dobitnym przykładem mechaniki Lagranżowskiej: dla której jednym z równoważnych sformułowań jest przez ekstremum działania: teraźniejszość jest minimalizującą działanie równowagą między przeszłością a przyszłością ... dokładnie jak dla 4D galarety (tzw. czasoprzestrzeń).

Najlepiej sobie wyobrazić tą 4D galaretę że jest rozciągnięta, naprężona między naszym BB w przeszłości i ewentualnym kolapsem w przyszłości - z czasem poruszamy się do przodu wzdłuż tego stałego rozwiązania 4D.

 

Miłośnicy nie-determinizmu mogą tutaj tylko załamać ręce.

Taki hipotetyczny brak determinacji przyszłości przez teraźniejszość wymagałby definicji teraźniejszości i kierunku czasu ... które już w STW można dowolnie obracać boostami aż do 45 stopni ...

... a w OTW nawet bardziej - pod horyzontem BH czas i przestrzeń się wręcz ponoć wymieniają.

Co więcej, OTW teoretycznie pozwala na topologicznie nietrywialne rozwiązania - tunele łączące dwa punkty czasoprzestrzeni - wormhole.

Gdyby tego było mało, taki tunel teoretycznie mógłby zmieniać orientację jak w butelce Kleina ... przejście przez niego teoretycznie mogłoby oznaczać wymianę przeszłości z przyszłością - wewnątrz takiej rakiety czas zacząłby biec w przeciwnym kierunku

Edytowane 13 grudnia 2016 przez Jarek Duda

[ex nihilo 223]

 

 

Miłośnicy nie-determinizmu mogą tutaj tylko załamać ręce.

 

Móc mogą, ale musieć nie muszą

[thikim 119]

Proszę:

http://lubimyczytac.pl/ksiazka/53481/teoria-kwantowa-nie-gryzie

https://dl.dropboxusercontent.com/u/75216199/str%20171.jpg

Str. 171.

Następuje nieskończone zapętlenie jak z Achillesem i żółwiem. Współczynnik zapętlenia jest na tyle mały że zamiast nieskończoności mamy w zasadzie wynik równoważny Newtonowi. Ale z Merkurym to już ma pewne znaczenie.

I to zapętlenie mogłoby być źródłem echa. To z echem to już sobie sam wymyśliłem

Edytowane 13 grudnia 2016 przez thikim

[ex nihilo 223]

Wychodzi mi na to, że autor chciał coś fajnie i prosto opisać, a trochę pozapętlał sprawę.

Popatrz na to co Jarek wrzucił:

 

 

4x4 tensor krzywizny = stała * tensor energii-pędu (...+stała kosmologiczna)

 

Po prawej jest "tensor energii-pędu". Żeby takich paskudnych bluzgów nie rzucać, w uproszczeniu zwykle mówi się "masa", ale masa (m₀), to tylko jeden ze składników tego bigosu, którym jest tensor e-p. Poza masą w tym tensorze siedzą wszystkie rodzaje energii, jakie obiekt może mieć - wiązań, kinetyczna ruchu postępowego i obrotowego, cieplna...

 

Weźmy sobie sytuację taką:

mamy ciało idealnie jednorodne (bez składników), doskonale sztywne, dokładnie nieruchome i całkiem zimne - czyli samą masę. W dodatku w lokalnie pustej przestrzeni.

To ciało (tensor e-p) zakrzywia wokół siebie 4D, czyli tworzy się pole grawitacyjne (tensor krzywizny). I koniec, nic więcej nie będzie się działo:

tensor e-p = const.

czyli:

tensor krzywizny = tensor e-p = const.

i tak będzie do końca świata.

 

A teraz dodajmy drugie ciało, np. takie samo. Zaczną się "przyciągać", poruszać względem siebie -> pojawi się dodatkowy składnik tensora e-p - ruch (pęd/en. kin.). Czyli tensor e-p obu ciał zacznie być zależny od parametrów tego ruchu, a tym samym tensor krzywizny też przestanie być const.

 

Chyba z rok temu, przy okazji BH, bawiliśmy się takim samym efektem (suma wszystkich rodzajów energii), tyle że bez bluzgania tensorami i innymi takimi (coby wilk nas banem nie ugryzł ). Na końcu zabawy robiła się z tego wszystkiego BH, i jak widzę autor tego tekstu, którego fotkę dałeś, też na następnej stronie do BH przechodzi.

 

Czyli w sumie nie jest to samonapędzanie się grawitacji - w przypadku pojedynczego ciała nic by się nie napędzało, grawitacja (krzywizna 4D) pozostała by niezmienna. Ale gdyby np. to ciało zaczęło wirować, czyli pojawił by się moment pędu (dodatkowy składnik tensora), to miałoby to wpływ na krzywiznę 4D, czyli "grawitację".

 

Uff... może mi się udało

[thikim 119]

No jak robisz tensor e-p to zmienia sprawę ale tam była mowa o tej: m₀ i ja też do niej się odniosłem.

Teraz jeśli chcesz operować na e-p to spróbuj odwrócić sytuację i poszukać m₀ 

 

 

Zamiast zapętlenia: masa-krzywizna-masa- ... mamy po prostu punkt stały: lokalna krzywizna jest dana przez lokalny stan masy/energii.

Tak. Ale tak jakby to jednak nie o tym było.

Bo Ty patrzysz już jakby na ustabilizowaną sytuację. A tu jest bardziej hipotetyczna sytuacja że pojawia się masa (sama masa) a grawitacja za nią. Ba, z opóźnieniem c. Fizycznie niemożliwe. Myślowo jak najbardziej.

Więc sytuacja jest taka: pojawia się masa, pojawia się pędzące z prędkością c pole grawitacyjne, w związku z tym tensor e-p rośnie, co wywołuje większą grawitację (ale odrobinę), co wywołuje większy tensor e-p (ale minimalnie), co wywołuje większą grawitację itd.

 

 

Czyli tensor e-p obu ciał zacznie być zależny od parametrów tego ruchu, a tym samym tensor krzywizny też przestanie być const.

Można i ruchem. Ale to samo będzie jak ta masa się pojawi (tylko jakby gwałtowniej, bo ruch to zjawisko dążące do ciągłości a pojawienie się masy ciągłe nie jest).

Edytowane 13 grudnia 2016 przez thikim

[ex nihilo 223]

 

 

Teraz jeśli chcesz operować na e-p to spróbuj odwrócić sytuację i poszukać m0

 

Gdzie m₀ w robalu siedzi? O to Ci chodzi? W ogólnym bilansie gęstości energii. A jak to rozpiszesz, to tak będziesz miał.

 

 

 

Więc sytuacja jest taka: pojawia się masa, pojawia się pędzące z prędkością c pole grawitacyjne, w związku z tym tensor e-p rośnie, co wywołuje większą grawitację (ale odrobinę),

 

Może coś mi się krzaczy, ale to "pędzące z prędkością c pole grawitacyjne" to fala grawitacyjna, która część energii z sobą zabierze, czyli krzywizna (grawitacja) w okolicy ciała będzie max. w t=0, czyli w momencie cudownego lub fluktuacyjnego pojawienia się masy.

[thikim 119]

Bardziej mi chodzi o to jak to wyliczyć jak to jest taki ciąg. A czy będę obliczał grawitację czy m₀ to i tak będę miał dwie zmienne zależne same od siebie. Przynajmniej tak odczytałem ten fragment

 

 

"pędzące z prędkością c pole grawitacyjne" to fala grawitacyjna, która część energii z sobą zabierze, czyli krzywizna (grawitacja) w okolicy ciała będzie max. w t=0

To widzę tu mały problem. Jeśli pędzi fala to jednak w okolicy s maksimum będzie po czasie s/c, a potem owszem zmaleje jeśli spojrzeć na to tak że fala zabiera część energii.

Ale co się będzie działo w okolicy czasu t=0 to nie tak prosto chyba powiedzieć.

Edytowane 14 grudnia 2016 przez thikim

[ex nihilo 223]

 

 

Bardziej mi chodzi o to jak to wyliczyć jak to jest taki ciąg.

 

Chodzi Ci o wyliczenie masy z krzywizny? Samą m₀ może być trudno, ale masę "przeliczeniową" już Newton liczył bez problemów

 

 

 

A czy będę obliczał grawitację czy m0 to i tak będę miał dwie zmienne zależne same od siebie.

 

Najlepiej zapomnij o tym "m₀". Potraktuj masę umownie, jako "przeliczeniową" - sumę wszystkiego, co wchodzi do tensora e-p. No chyba, że któryś ze składników byś chciał liczyć oddzielnie, np. obroty, to wtedy je wyciągasz.

Dwie zmienne zależne od siebie... raczej dwie strony równania. Jak jedną z nich znasz, to drugą wyliczasz.

O to Ci chodziło?

 

 

 

Ale co się będzie działo w okolicy czasu t=0 to nie tak prosto chyba powiedzieć.

 

Najpierw cuda cudujesz, od których Einstein w sekundę by wyłysiał, a później piszczysz, że nie tak prosto powiedzieć

Musisz jakoś tą masę (czyli też objętość) w przestrzeń wsadzić. Robisz dziurę w 3D przestrzeni, i jednym ruchem masę do dziury przez piąty wymiar wsadzasz? Czy "pompujesz" ją w przestrzeń przez jakąś punktową dziurkę? Hmm?

Weź też pod uwagę, że to ciało ma wewnętrzną krzywiznę, nawet jeśli jest doskonale sztywne.

Kiedy zdecydujesz jak to ciało w przestrzeń wsadzić, to (może) coś będzie można pokombinować

[Gość Astro]

Thikim

 

Jeśli mamy sytuację statyczną (przykładowo samotna BH), to  – jak zauważył Nihilo – sytuacja jest prosta i porównywalna do rozwiązania równania 3x = y. Oczywiście znamy y; jeśli chcesz znaleźć y to musisz znać x.

Inna sprawa jest w sytuacji znacząco dynamicznej jak fala grawitacyjna czy ciasny układ dwóch BH, ale tu chodzi o coś nieco innego, a mianowicie dynamikę, czyli czas.Z jednej strony (lewej) mamy tensorek krzywizny czasoprzestrzeni, w której siedzi oczywiście czas (od Einsteina wiemy, że czasu nie da się oderwać  jako odrębnej zmiennej), z drugiej (prawej) mamy tensorek e-p, w której zaszyta jest również zależność od czasu. Wygląda niby niezachęcająco, ale na szczęście jakoś fizycy sobie z tym radzą (że tak bluznę sobie dekonwolucją przykładowo ). Kawał solidnego komputera i jakaś metoda typu (często stosowana) 3 + 1 numerical relativity da radę. Na długie zimowe wieczory polecam przykładową lekturę:

https://arxiv.org/pdf/gr-qc/0703035v1.pdf