Jump to content
Forum Kopalni Wiedzy

Recommended Posts

Równania wywiedzione z ogólnej teorii względności opisują trzy podstawowe konfiguracje czasoprzestrzeni. Teraz udowodniono, że jedna z tych konfiguracji, ważna z punktu widzenia grawitacji kwantowej, jest z natury niestabilna.

Wszystko zaczęło się przed czterema laty, gdy matematyk Mihalis Dafermos z Princeton University zaproponował swojemu doktorantowi Georgiosowi Moschidisowi, by ten spróbował stworzyć matematyczny dowód na niestabilność pewnej konfiguracji czasoprzestrzeni. Dafermos wiedział, że stawia przed studentem niezwykle trudne zadanie i wątpił, czy ten sobie z nim poradzi.

W 2006 roku Dafermos wraz z Gustavem Holzegelem wysunęli przypuszczenie – czyli niedowiedzione twierdzenie, które wydaje się być prawidłowe – o niestabilności przestrzeni anty de Sittera (przestrzeni AdS). Nie sądziłem, by kiedykolwiek zostało to dowiedzione, przyznaje. Zachęcił jednak swojego doktoranta do pracy nad tym niezwykle trudnym problemem.

Okazuje się, że postawił właściwy problem przed właściwym człowiekiem. Od 2017 roku Moschidis w kolejnych pracach udowadnia niestabilność przestrzeni AdS. To zaś oznacza, że jeśli w przestrzeń AdS wrzucimy kawałek materii, pojawi się czarna dziura.

Matematyk Jonathan Luk z Uniwersytetu Stanforda, który zna prace Moschidisa, mówi, że jego osiągnięcie jest zadziwiające. To, co odkrył to ogólny mechanizm niestabilności. Można go odnieść do innych konfiguracji, niezwiązanych z AdS, w których materia lub energia jest zamknięta i nie ma gdzie uciec. Sam Dafermos jest dumny ze swojego byłe studenta i przyznaje, że jego praca to z pewnością najbardziej oryginalna rzecz jaką w ciągu ostatnich lat widział na polu matematyki zajmującej się ogólną teorią względności.

Przypuszczenie o niestabilności odnosi się do einsteinowskich równań dotyczących ogólne teorii względności, które dokładnie przewidują, jak masa i energia wpływają na zagięcie czasoprzestrzeni. W próżni, gdzie nie ma w ogóle materii, czasoprzestrzeń również może być zagięta, a grawitacja może istnieć z powodu gęstości energetycznej samej próżni, którą możemy opisać jako stałą kosmologiczna.

Trzy najprostsze równania odnoszą się do symetrycznych konfiguracji, czyli takich, gdzie zagięcie czasoprzestrzeni jest wszędzie takie samo. W przestrzeni Minkowskiego, gdzie stała kosmologiczna wynosi 0, wszechświat jest idealnie płaski. W przestrzeni de Sittera, gdzie stała kosmologiczna ma wartość dodatnią, wszechświat ma kształt sfery. Natomiast w przestrzeni AdS mamy ujemną wartość stałej kosmologicznej, a wszechświat ma kształt siodła.

Matematycy od dawna zastanawiali się, czy te próżniowe czasoprzestrzenie są stabilne. Co się stanie, gdy zaburzymy je, wrzucając np. kawałek materii. Czy wrócą one do swojego oryginalnego stanu czy też powstanie coś innego. Pytanie można to porównać do pytania o to, co się stanie, gdy wrzucimy kamień do stawu. Czy fale z czasem zanikną, czy też powstanie tsunami?

W 1986 roku udowodniono, że przestrzeń de Sittera jest stabilna. W 1993 roku udowodniono stabilność przestrzeni Minkowskiego. Przypuszczano, że przestrzeń anty de Sittera jest niestabilna. Jednak zbadanie tego problemu wymagało opracowania nowych narzędzi. Matematyka ma wiele narzędzi do badania stabilności. Jednak niestabilność to całkiem inny obszar badawczy. Szczególnie niestabilność tego rodzaju, mówi Dafermos.

Matematycy sądzili, że przypuszczalna niestabilność AdS może wynikać z tego, że jej granice są odblaskowe. Zatem docierające do nich fale odbijają się i wracają. Z poglądem tym zgadzają się fizycy, przyznaje Juan Maldacena, o którego osiągnięciach wspominaliśmy na naszych łamach.

Jeśli zaś granice są odblaskowe, nic się nie może z przestrzeni AdS wydostać, to można przypuszczać, że każda ilość materii czy energii dodana do systemu może zostać skoncentrowana tak bardzo, że powstanie czarna dziura. Pytanie więc brzmi, czy rzeczywiście tak się stanie, a jeśli tak, to jaki mechanizm powoduje tak olbrzymią koncentrację i nie pozwala pozostać materii lub energii w rozproszeniu?

Moschidis rozwiązał problem w oryginalny sposób. Wyobraził sobie, że stoi w środku przestrzeni AdS, co można porównać do stania wewnątrz gigantycznej piłki, której granice leżą w nieskończoności. Jeśli wyślemy ze środka światło, to dotrze ono do krawędzi w skończonym czasie. Stanie się tak z powodu znanego relatywistycznego efektu: chociaż przestrzeń dzieląca nas od granicy jest nieskończona, to dla obiektu czy fali poruszających się z prędkością światła czas zwalnia. Zatem dla obserwatora światło dotrze do granicy AdS w skończonym czasie.

W swoich obliczeniach Moschidis posłużył się cząstką Einsteina-Własowa, która jest często wykorzystywana w modelach dotyczących ogólnej teorii względności. Cząstki te tworzą koncentryczne kręgi na powierzchni czasoprzestrzeni. Gdy wrzucimy takie cząstki do badanej przez nas czasoprzestrzeni, pojawiają się koncentryczne kręgi, z których dwa pierwsze będą największe, gdyż zawierają one najwięcej materii i energii. Pierwsza z fal (1) będzie rozszerzała się na zewnątrz, aż dotrze do granicy, odbija się i ruszy w kierunku centrum, kurcząc się po drodze. Ta kurcząca się fala 1 napotka na swojej drodze falę 2, która wciąż podąża w kierunku granicy i się rozszerza. Jak stwierdził Moschidis, z równania Einsteina wynika, że w takim wypadku fala rozszerzająca się (2) zawsze przekaże swoją energię fali kurczącej się (1). Gdy fala 1 dotrze do środka przestrzeni, znowu zacznie się rozszerzać i na swojej drodze spotka powracającą, kurczącą się, falę 2. Teraz to 1 przekaże energię 2. Taki proces może powtórzyć się wielokrotnie.

Moschidis zdał sobie sprawę z jeszcze jednego faktu. Otóż w pobliżu centrum fale zajmują mniej miejsca, a niesiona przez nie energia jest bardziej skoncentrowana. Z tego też powodu fale spotykające się w pobliżu centrum wymieniają więcej energii, niż te spotykające się w pobliżu brzegów przestrzeni. To zaś powoduje, że fala 1 oddaje fali 2 więcej energii w pobliżu centrum, niż fala 2 oddaje fali 1 energii w pobliżu brzegów.

Po wielu powtórzeniach takiej stacji fala 2 staje się coraz większa i większa, zabierając energię fali 1. Zwiększa się energia fali 2. W końcu jest ona tak wielka, że gdy fala 2 zmierza do centrum, jej energia zostaje tak bardzo skoncentrowana, iż tworzy się czarna dziura.

Moschidis wykazał więc, że gdy dodamy do przestrzeni AdS najmniejszą nawet ilość materii, niewątpliwie utworzy się czarna dziura. Jednak, jako że – z definicji – przestrzeń AdS ma wszędzie jednakowe wygięcie, nie może zawierać obiektów takich jak czarne dziury, zaginających przestrzeń w inny sposób. Jeśli zaburzysz czasoprzestrzeń AdS i poczekasz odpowiednio długo, powstanie inna geometria, zawierająca czarną dziurę, a to już nie będzie AdS. To właśnie nazywamy niestabilnością, mówi Moschidis.

Ostatnio młody uczony udowodnił niestabilność AdS dla zupełnie innego rodzaju zaburzeń, bezmasowego pola skalarnego. Jak zauważa Dafermos, jako że fale generowane w polu skalarnym są przybliżeniem fal grawitacyjnych, to Moschidis przybliżył się w ten sposób do ostatecznego celu – udowodnienia niestabilności AdS w prawdziwej próżni, gdzie czasoprzestrzeń zostaje zaburzona przez grawitację bez udziału materii.


« powrót do artykułu

Share this post


Link to post
Share on other sites
4 godziny temu, KopalniaWiedzy.pl napisał:

Stanie się tak z powodu znanego relatywistycznego efektu: chociaż przestrzeń dzieląca nas od granicy jest nieskończona, to dla obiektu czy fali poruszających się z prędkością światła czas zwalnia. Zatem dla obserwatora światło dotrze do granicy AdS w skończonym czasie

Czyli koncepcja stożka światła trochę jakby upada? 

 

4 godziny temu, KopalniaWiedzy.pl napisał:

Jeśli zaburzysz czasoprzestrzeń AdS i poczekasz odpowiednio długo, powstanie inna geometria, zawierająca czarną dziurę, a to już nie będzie AdS. To właśnie nazywamy niestabilnością, mówi Moschidis.

O! to rozumiem, dodasz pomidorów do rosołu i masz pomidorówkę. Może jakieś praktyczne zastosowanie? Trochę AdS , szczypta soli i mamy czarną dziurę do budowania mostów E-R :)

 

Share this post


Link to post
Share on other sites

Niezwykle zaawansowana nauka. Ale przyznaję że te fale trochę wyglądają jak perpetum mobile.  Skąd bierz się coraz większa energia, której tam nie by? Czy to nie jest złamanie 1 zasady?

Share this post


Link to post
Share on other sites

Dodałbym jeszcze bardzo istotne prace Bizonia i Rostworowskiego. Tak naprawdę to oni pokazali, że przestrzenie z ujemną stałą kosmologiczną mogą być niestabilne.

Share this post


Link to post
Share on other sites

@Ergo Sum

Tu nie tworzy się żadna energia. Tu chodzi tylko o jej koncentrację w wystarczająco małej przestrzeni. Nie ważne jak małą masz masę (lub energię, bo to w sumie to samo), jeśli wystarczająco ją ściśniesz zawsze uzyskasz czarną dziurę i to przekazywanie energii z jednej fali do drugiej właśnie temu służy.

Lepiej tego nie opiszę, bo za słabo to mimo wszystko rozumiem.

Share this post


Link to post
Share on other sites

Rozważania i odkrycia Georgiosa Moschidisa są jak najbardziej słuszne przy założeniu ze jesteśmy w idealnym centrum wszechświata i energia zaburzenia rozprzestrzenia się bezstratnie bez przemiany lub zmiany fazy i równomiernie we wszystkich kierunkach i wraca w punkt o wymiarach zerowych. Gdyby wystąpiło choć niewielkie zakłócenie          to czarna dziura by nie powstała a energia jak echo wielkiego wybuchu wędrowało by po wszechświecie odbijając się w nieskończoność.

Wracając do czarnych dziur zastanówmy się nad grawitacja i przestrzenią.

Popularnie w astronomii mówi się o „falach grawitacyjnych”. A przecież tak jak ludzie będąc całkowicie zanurzeni w morzu nie odczuwamy falowania morza tak jak będąc zanurzonymi w przestrzeni nie odczuwamy falowania przestrzeni. Trafne będzie więc sformułowanie „fale przestrzeni” a nie „fale grawitacyjne”. Bo obserwujemy zmiany          w wymiarach przestrzeni a nie zmiany w kierunku lub siły grawitacji.

Niby drobna zmiana, a sformułowanie „fale przestrzeni” otwiera nowe spojrzenie na zjawisko grawitacji, czarnych dziur i czarnej materii.

Grawitacja która zapewne jest zjawiskiem ponad 3 wymiarowym oddziałuje jak siła dośrodkowa i może „zasysa” przestrzeń przez co każde ciało materialne posiadające masę jest wciągane w wielowymiarowy lej grawitacyjny.

Dlaczego więc się nie zapadamy się sami w siebie. Chyba dlatego że siła grawitacji w naszym przypadku jest zbyt mała i siły powstrzymujące silę grawitacji ją równoważą.   Być może inaczej jest w przypadku dużych mas. Czarne dziury być może swą masą pokonują opór zasysania przestrzeni i wciągają przestrzeń i masę zmieniając je                      w strumienie energii emitowanych dżetów. Czy ktoś dokonał bilansu energii pochłanianej i wydzielanej z czarnej dziury?

Czym więc jest „ciemna materia”? Znawcy tematu definiują parametry „ciemnej materii” następująco (z Wikipedii) :

Ciemna materia (ang. dark matter) – hipotetyczna materia nieemitująca i nieodbijająca promieniowania elektromagnetycznego. Jej istnienie zdradzają jedynie wywierane przez nią efekty grawitacyjne. Według danych zebranych na podstawie obserwacji dużych struktur kosmicznych, interpretowanych w kategoriach równań Friedmana i metryki Friedmana-Lemaître'a-Robertsona-Walkera, ciemna materia to ok. 27% bilansu masy-energii Wszechświata, obok materii zwykłej (widzialnej) i dominującej ciemnej energii.”

„Według teorii przewidujących istnienie ciemnej materii, w części Galaktyki, w której znajduje się nasze Słońce, powinno znajdować się pomiędzy 0,4 a 1 kg ciemnej materii      w przestrzeni równej objętości Ziemi. Według badań European Southern Observatory (ESO) faktyczna zawartość ciemnej materii wynosi 0,00 ± 0,07 kg w objętości                      o rozmiarach Ziemi, co kwestionuje współcześnie znane modele ciemnej materii”.

Czyżby jednak przestrzeń miała masę na co wskazuje również przenikalność magnetyczna i elektryczna ?

A więc E=mc2 i do wytworzenia przestrzeni pustej próżni potrzebna jest energia?

Czy więc przestrzeń pusta próżnia jest więc „ciemną materią”?

Proponuję państwu spojrzeć w Wikipedii na hasło „Energia punktu zerowego” i „Stała kosmologiczna” bo sam się też niestety błąkam po pustyni swej niewiedzy.

Share this post


Link to post
Share on other sites
6 godzin temu, Ryszard &ska napisał:

Rozważania i odkrycia Georgiosa Moschidisa są jak najbardziej słuszne przy założeniu ze jesteśmy w idealnym centrum wszechświata i energia zaburzenia rozprzestrzenia się bezstratnie bez przemiany lub zmiany fazy i równomiernie we wszystkich kierunkach i wraca w punkt o wymiarach zerowych. Gdyby wystąpiło choć niewielkie zakłócenie          to czarna dziura by nie powstała a energia jak echo wielkiego wybuchu wędrowało by po wszechświecie odbijając się w nieskończoność.

Bez bicia przyznam, że nie bardzo mi się chce (czy raczej mocno mi się nie chce ;)) wchodzić w szczegóły tej matematycznej zabawki i do oryginału nie zajrzałem, ale chyba to nie tak, jak napisałeś. Nie jest tu potrzebne "idealne centrum", bo każdy punkt, który nie jest na nieskończenie odległym brzegu dziwotworu, takim centrum jest. Czyli mamy tylko dwie możliwe lokalizacje - centrum i brzeg. A "lustrem na brzegu" są zamknięte krzywe czasopodobne. Czyli nie jest tu możliwe zakłócenie, które by powodowało nieskończone odbicia. Chyba to tak, ale... no wicie, rozumicie :D

7 godzin temu, Ryszard &ska napisał:

Grawitacja która zapewne jest zjawiskiem ponad 3 wymiarowym

No jest, bo to zakrzywienie 4D, a i dodatkowe można sobie podokładać jak ktoś bardzo chce i mu się to nie popieprzy, z tym, że te dodatkowe nie będą się przejawiać jako "grawitacja".

7 godzin temu, Ryszard &ska napisał:

Dlaczego więc się nie zapadamy się sami w siebie. Chyba dlatego że siła grawitacji w naszym przypadku jest zbyt mała i siły powstrzymujące silę grawitacji ją równoważą.

Jeśli nie wliczać jakichś boskich interwencji blokujących zapadanie, to można przyjąć, że nie "chyba", a z pdp paskudnie bliskim pewności. To "bliskim" jest dlatego, że czarnej jeszcze nikt bezpośrednio rencami swoimi nie dopadł, no i wykluczyć nie można, że nic się nie zapada, a czarne są tworami wyłącznie teoretycznymi.

7 godzin temu, Ryszard &ska napisał:

Czarne dziury być może swą masą pokonują opór zasysania przestrzeni i wciągają przestrzeń i masę zmieniając je                      w strumienie energii emitowanych dżetów. Czy ktoś dokonał bilansu energii pochłanianej i wydzielanej z czarnej dziury?

No tego... dżety nie z dziury wylatują, a z jej otoczenia.

No dobra, na dzisiaj (wczoraj) wystarczy, jeszcze siusiu i idę spać :D

Share this post


Link to post
Share on other sites
18 godzin temu, Ryszard &ska napisał:

Czy ktoś dokonał bilansu energii pochłanianej i wydzielanej z czarnej dziury?

Hawking. Bez tego byłby jeszcze jednym anonimowym użytkownikiem wózka elektrycznego i syntezatora mowy.

18 godzin temu, Ryszard &ska napisał:

Czy więc przestrzeń pusta próżnia jest więc „ciemną materią”?

Nie jest, bo ciemna materia tworzy skupiska w skali galaktycznej.

18 godzin temu, Ryszard &ska napisał:

faktyczna zawartość ciemnej materii

Co to jest faktyczna zawartość ciemnej materii, jaką ma definicję operacyjną?

@Ryszard &ska poznawanie fizyki na podstawie zdań w języku naturalnym i dziecięcych wyobrażeń odnośnie znaczenia słów prowadzi do nikąd, językiem przyrody jest matematyka. Język naturalny to skróty myślowe.

18 godzin temu, Ryszard &ska napisał:

bo sam się też niestety błąkam po pustyni swej niewiedzy

Raczej braku zrozumienia. Fizyka to taka paskudna nauka, w której nie da się ominąć podstaw i liczyć, że w nowym semestrze będzie lepiej. Budynków nie da się budować zaczynając od sufitu a kończąc na fundamentach. Niestety popularyzacja fizyki polega na tym, że oferuje zdjęcia z apartamentu na najwyższym piętrze zamiast planów budynku  :), to takie oszustwo często motywowane finansowo (na wielu poziomach).
W większości nauk przeciętny człowiek jest w stanie zrozumieć całość zagadnień, barierą jest tylko hermetyczne słownictwo. W przypadku fizyki wiedza odnosi się do abstrakcji które są szkieletem zrozumienia zagadnień, każdy poziom wymaga treningu. Studiowanie fizyki nie polega na zapamiętywaniu zdań, tylko na nauce odpowiedniego myślenia.
Nie chodzi mi o to aby zniechęcać kolegę, ale nie ma drogi na skróty. Jeśli ktoś ma kiepski model świata i zaczyna zadawać "ciekawe pytania" w tym modelu, to odpowiedź na nie nie ma żadnego znaczenia! Spekulacje w takim modelu nie mają żadnego znaczenia. Nawet jeśli brzmią bardzo podobnie lub identycznie jak pytania stawiane przez fizyków. 
Na przykład takie zagadnienie jak skończoność/nieskończoność wszechświata zaczyna bardzo mocno zależeć od definicji "skończoności", parametryzacji i układu odniesienia. Pytanie czy przestrzeń anty-de Sittera jest skończona nie ma jednoznacznej intuicyjnej odpowiedzi.
Nie chodzi mi o krytykę ciekawości, tylko o uświadomienie że to nie jest prosta sprawa i najwidoczniej wyjechał kolega poza obszary które jest w stanie zrozumieć bez włożenia w to ogromnej pracy.

  • Upvote (+1) 2

Share this post


Link to post
Share on other sites

Zapoznajcie się z tymi wypowiedziami prof Dragana. Facet trzeźwo patrzy i przy okazji zaorał temat "naukowców" i ich powiązania z polityką (finansjerą).

Wspominałem tu kiedyś o tym jak działa nauka i jak finansjera wynajmuje naukę, ale przeszło bez echa. Może słowa kogoś poważanego zastąpią "dowód", którego niektórzy z Panów domagają się od rozmówców  ;)

https://wiadomosci.onet.pl/nauka/prof-andrzej-dragan-przelomowym-momentem-dla-nauki-byl-wybuch-bomby-atomowej/hlcl5eh

 

Share this post


Link to post
Share on other sites

Dziękuje panom za obszerne opinie do mego poprzedniego komentarza do artykułu. Nie jestem fizykiem teoretykiem czy matematykiem lecz elektronikiem znającym sprawy radia i fal radiowych który na codzień dotyka zjawisk pol elektrycznych magnetycznych i fal radiowych. Wiec teoretyczne analizy matematyków zwykle pojmuje. Zauważam natomiast wśród analityków całkowite pomijanie problemu pustej przestrzeni jak gdyby to NIC było wyłącznie NICZYM.

Zastanawia mnie prędkość światła w próżni czyli stała „c” występująca w rozważaniach o istocie wszechświata makro i mikro. Dlaczego prędkość światła wynosi w diamencie 125 tys km/s, w wodzie 225 tys km/s; a w próżni blisko 300 tys km/s tak jak gdyby światło poruszało się w próżni tak samo jak w ciałach przezroczystych. Może próżna ma jak diament „twarde” parametry fizyczne czyli można ją wytworzyć jak również zlikwidować. Może my jako zanurzeni w próżni przestrzeni nie spostrzegamy jej oddziaływania tak jak nie widzimy powietrza na ziemi?

Bardzo jestem ciekaw jak panie i panowie rozumieją to co określamy „pustą przestrzenią- próżnią”.

Share this post


Link to post
Share on other sites
14 minutes ago, Ryszard &ska said:

Zauważam natomiast wśród analityków całkowite pomijanie problemu pustej przestrzeni jak gdyby to NIC było wyłącznie NICZYM.

Zastanawia mnie prędkość światła w próżni czyli stała „c” występująca w rozważaniach o istocie wszechświata makro i mikro. Dlaczego prędkość światła wynosi w diamencie 125 tys km/s, w wodzie 225 tys km/s; a w próżni blisko 300 tys km/s tak jak gdyby światło poruszało się w próżni tak samo jak w ciałach przezroczystych. Może próżna ma jak diament „twarde” parametry fizyczne czyli można ją wytworzyć jak również zlikwidować. Może my jako zanurzeni w próżni przestrzeni nie spostrzegamy jej oddziaływania tak jak nie widzimy powietrza na ziemi?

Bardzo jestem ciekaw jak panie i panowie rozumieją to co określamy „pustą przestrzenią- próżnią”.

Puste znaczy puste. Ale nie w tym clue i nie omawiamy tunelowania, czyli pojawienia się cząstki/fali w próżni "z nikąd". Puste może bowiem miec różną geometrię (tak jakby różne ciśnienie "własne" - inne na brzegu leju, a inne wewnątrz). I to ciśnienie (skręcone spiralnie pole) nazywamy grawitacją. Fale e-m nie biegną bowiem po liniach prostych, ale podążają za kształtem przestrzeni. Ponieważ przestrzeń "skręca", a światło za nią, więc widzimy i badamy linię prostą. To jest złudzenie.

Wspominałem o tym z miesiąc temu, gdy próbowalem poddać kolegom pod rozważenie "dlaczego atmosfera kręci sie tak jak planeta". Padła odpowiedź "z powodu tarcia". No to nie rozwijałem wątku. Powyższy artykuł jest w pewnym sensie o tym.

Rozumowanie, że próżnia ma twarde parametry jest poprawne. Próżnia ma bowiem ustaloną geometrię (w konkretnym miejscu), w szczególności badanie fizyczne prowadzone w pionie i poziomie może dawać subtelnie inny efekt.

Share this post


Link to post
Share on other sites
1 godzinę temu, Ryszard &ska napisał:

Dlaczego prędkość światła wynosi w diamencie 125 tys km/s, w wodzie 225 tys km/s; a w próżni blisko 300 tys km/s tak jak gdyby światło poruszało się w próżni tak samo jak w ciałach przezroczystych.

Nie jestem pewny czy to pomoże, ale te prędkości które podałeś dotyczą fali elektromagnetycznej (w sensie natury falowej światła), natomiast (z tego co wiem) sam foton, porusza się zawsze z prędkością 300 tys km/s. Te opóźnienia w materiałach związane są z tym, że foton jest absorbowany i emitowany (a nie "spowalniany") i proces ten opóźnia propagacje fali - im gęstszy materiał tym więcej przeszkód. Poprawcie mnie jeśli się mylę. 

A co do tego pomijania problemu próżni to ja nie zauważyłem takiego zjawiska. Istnieją nawet pojęcia określające różne próżnie, a we współczesnej fizyce przecież ciągle mówi się o różnych zjawiskach występujących w próżni - nie tylko fale/pole grawitacyjne ale również kreacja par cząstka-antycząstka. 

Share this post


Link to post
Share on other sites
Godzinę temu, Warai Otoko napisał:

Poprawcie mnie jeśli się mylę. 

Z grubsza nie ma co poprawiać, jest ok. ;)
https://en.wikipedia.org/wiki/Photon#In_matter

Choć jeśli chodzi o szczegóły... :)

Faktem jest, że nie ma "przezroczystych" materiałów dla fotonu oprócz "próżni", której też nie ma.

Share this post


Link to post
Share on other sites
1 hour ago, Warai Otoko said:

Te opóźnienia w materiałach związane są z tym, że foton jest absorbowany i emitowany (a nie "spowalniany")

Jeśli foton jest absorbowany i spowalniany to fala robi to samo: jest absorbowana i spowalniana.  Reszta OK.

  • Confused 1
  • Downvote (-1) 1

Share this post


Link to post
Share on other sites
15 minut temu, Jarosław Bakalarz napisał:

Jeśli foton jest absorbowany i spowalniany to fala robi to samo

Rozumiem, że gdzieś na wysokości pierwszego roku fizyki większość adeptów traci grunt pod nogami, ale nie warto iść w to intelektualne g*no. Prędkość fazowa i grupowa (jako pewien prosty model) stwarza dla nich odpowiednią barierę intelektualną. Chyba nie sądzisz, że warto w to iść na KW? Myślałem zawsze, że na KW jesteśmy ponad to. :P:D

P.S. Pisz dalej, mam cię już w moim dzienniczku "osobliwości".

Share this post


Link to post
Share on other sites
55 minut temu, Astro napisał:

Choć jeśli chodzi o szczegóły... :)

No właśnie, szczegóły... w tym modelu absorpcja-emisja bardzo przeszkadza mi, że nikt nie wspomina w jaki sposób zapewniane jest że foton emitowany jest w kierunku z którego przybył. Zwykle taka emisja jest w losowym kierunku, a tu foton ma wyraźnie pamięć. 

59 minut temu, Astro napisał:

Faktem jest, że nie ma "przezroczystych" materiałów dla fotonu oprócz "próżni", której też nie ma.

Otóż to, trochę światła  na tę tajemnicę może rzucić fakt, iż współczynnik załamania zależy od stałych dielektrycznych, choćby z tego powodu nie patrzyłbym na foton jak na kulkę klejącą się do elektronów. Zatem nie, nie ma prostego wyjaśnienia. Przez proste rozumiem klasyczne :D 

Share this post


Link to post
Share on other sites
1 minutę temu, Jajcenty napisał:

nikt nie wspomina w jaki sposób zapewniane jest że foton emitowany jest w kierunku z którego przybył.

ZASADY: zachowania pędu itp....

2 minuty temu, Jajcenty napisał:

Zwykle taka emisja jest w losowym kierunku, a tu foton ma wyraźnie pamięć

Nie bądź bezpieczny, poeta pamięta. :)

2 minuty temu, Jajcenty napisał:

Otóż to, trochę światła  na tę tajemnicę może rzucić fakt, iż współczynnik załamania zależy od stałych dielektrycznych

A jaką FUNDAMENTALNĄ naturę mają stałe dielektryczne? :(

3 minuty temu, Jajcenty napisał:

choćby z tego powodu nie patrzyłbym na foton jak na kulkę klejącą się do elektronów

No wiesz, dawno już sądzę, że kulki to może doodbytniczo, albo coś w teń deseń...

4 minuty temu, Jajcenty napisał:

Zatem nie, nie ma prostego wyjaśnienia. Przez proste rozumiem klasyczne :D 

Owszem drogi Jajcenty. :)

P.S. Odnoszę niestety wrażenie, że większość ostatnich "bywalców" na forum zapomina o ZASADACH. Nawet przyzwoitości. ;)
Ciebie Jajcenty oczywiście to nie dotyczy.

Share this post


Link to post
Share on other sites

"P.S. Pisz dalej, mam cię już w moim dzienniczku "osobliwości"."

Nie zauważyłeś TROLU, że moja wypowiedź była komentarzem do rozumowania jednego z Kolegów.  Troluj dalej, bo sam od siebie niczego tu nie generujesz; jedynie czepiasz się słów w wypowiedziach innych piszących.  To typowe u osobników, które nie maja nic do powiedzenia i żerują na cudzych myślach.

  • Downvote (-1) 1

Share this post


Link to post
Share on other sites
6 godzin temu, Ryszard &ska napisał:

Bardzo jestem ciekaw jak panie i panowie rozumieją to co określamy „pustą przestrzenią- próżnią”.

Przede wszystkim trzeba sobie zdać sprawę z tego, że całe nasze zrozumienie świata jest modelem matematycznym.
Przestrzeń utożsamiamy z pewną rozmaitością matematyczną. Próżnia to pojęcie potrzebne do opisaniu faktu, że nasz model przestrzeni bez żadnych widocznych obiektów wciąż zawierał (w naszym obecnym rozumieniu) niewidoczny gaz.  Próżnia to nic innego jak "prawdziwa przestrzeń bez gazu". To jedyny moment w fizyce kiedy pojęcie próżni jest użytecznie i jasno zdefiniowane. Potem zaczęto ekstrapolować to pojęcie w dół. Jeśli pustość to brak cząstek to czy przestrzeń jest pusta czy nie, zależy od przyjęcia czy liczą się cząstki wirtualne czy rzeczywiste, a efekt Unruh sprawia, że zależy to wyłącznie od obserwatora.  Właściwie już w sytuacji kiedy musimy rozważać pola w przestrzeni pojęcie pustej przestrzeni znika, ale pola są tożsame z istnieniem wirtualnych cząsteczek: jedno nie może istnieć bez drugiego. Najlepsza interpretacja tych zawiłości jest taka, że pojęcie próżności zaczyna mocno zasysać ;) Ogólnie kolega pytając się próżnie nie pyta się jakąkolwiek właściwość świata, a o słowo.

6 godzin temu, Ryszard &ska napisał:

jak gdyby to NIC było wyłącznie NICZYM

Ja tutaj problemu ani sprzeczności nie widzę :)
To całe "pomijanie" to właśnie efekt doświadczenia i przetrenowania mózgu: nie zajmujemy się rzeczami bez operacyjnego znaczenia. Tak samo jak nikt nie martwi się jak wygląda skraj Ziemi. On nie występuje w naszym rozumieniu świata.

6 godzin temu, Ryszard &ska napisał:

Może próżna ma jak diament „twarde” parametry fizyczne

Przestrzeń jest znacznie sztywniejsza od diamentu :P

6 godzin temu, Jarosław Bakalarz napisał:

Fale e-m nie biegną bowiem po liniach prostych, ale podążają za kształtem przestrzeni.

Biegną po prostych w czasoprzestrzeni odzwierciedlając jej kształt, przestrzeń może być płaska nawet w pobliżu czarnej dziury.

6 godzin temu, Jarosław Bakalarz napisał:

Rozumowanie, że próżnia ma twarde parametry jest poprawne. Próżnia ma bowiem ustaloną geometrię (w konkretnym miejscu), w szczególności badanie fizyczne prowadzone w pionie i poziomie może dawać subtelnie inny efekt.

Parse error. Chyba, że chodzi o spadające jabłko: w pionie spada w dół a poziomie w bok.

Odnośnie ustalonej geometrii LIGO twierdzi inaczej.

3 godziny temu, Jajcenty napisał:

w tym modelu absorpcja-emisja bardzo przeszkadza mi, że nikt nie wspomina w jaki sposób zapewniane jest że foton emitowany jest w kierunku z którego przybył

A w laserze już nie? Podpowiedź: nikt tej emisji i absorpcji nie obserwuje.

 

Edited by peceed

Share this post


Link to post
Share on other sites
1 godzinę temu, Jarosław Bakalarz napisał:

Nie zauważyłeś TROLU

vs

3 godziny temu, Astro napisał:

Odnoszę niestety wrażenie, że większość ostatnich "bywalców" na forum zapomina o ZASADACH. Nawet przyzwoitości. ;)

Uderz w stół, a nożyce się odezwą... Nie chce mi się komentować, no bo po co? @Jarosław Bakalarz, zastanawiałeś się kiedyś nad sensem swojego istnienia? Jeśli tak, to był to zbędny trud...

Share this post


Link to post
Share on other sites

"Uderz w stół, a nożyce się odezwą... Nie chce mi się komentować, no bo po co? @Astro, zastanawiałeś się kiedyś nad sensem swojego istnienia? Jeśli tak, to był to zbędny trud..."

Skończ to pajacowanie.  Zajmij sie generowaniem wartościowych treści; komentuj artykuły; rozwijaj wątki. Jedyne co robisz to wisisz na cudzych wpisach.

To mój ostatni komentarz do Ciebie na tym forum, b widzę, że się tym żywisz i zachłystujesz.

1 hour ago, peceed said:

Parse error.

Nie zgodzę się. Spójrz na kształt studni grawitacyjnej - obiekt poruszający się docentralnie inaczej pokonuje przestrzeń, niz poruszający się stycznie.

  • Downvote (-1) 1

Share this post


Link to post
Share on other sites
59 minut temu, Jarosław Bakalarz napisał:

Skończ to pajacowanie.

Naucz się cytować POPRAWNIE. Będę spełniony. Tymczasem twoje wypowiedzi wyglądają jak sam zapewne wiesz co... Tyle z mojej strony.

59 minut temu, Jarosław Bakalarz napisał:

To mój ostatni komentarz do Ciebie na tym forum, b widzę, że się tym żywisz i zachłystujesz.

Widzisz, gdybym nie był w 150% hetero, to zakochał bym się w tobie. Tak trzymaj. Trzymam kciuki. :P
Liczę też, że będziesz konsekwentny. Do konsekwencji zaliczyłbym też powstrzymanie się od wyrażenia opinii w tematach, których KOMPLETNIE nie ogarniasz.

Z mojej strony RADOSNE EOT dla Ciebie. Teraz możesz się spełnić*.

* O ile ogarniasz, że to co tutaj praktykujesz, czyli pornografia intelektualna jakoś nie przystoi temu portalowi.

Edited by Astro

Share this post


Link to post
Share on other sites
3 godziny temu, peceed napisał:

Przestrzeń jest znacznie sztywniejsza od diamentu

A bo ja wiem, czy tak "znacznie"? Przecież to tylko w okolicach 10000000000000000000x ;)

Share this post


Link to post
Share on other sites
47 minut temu, ex nihilo napisał:

A bo ja wiem, czy tak "znacznie"? Przecież to tylko w okolicach 10000000000000000000x

Czyli, że dźwięk w przestrzeni leci jakieś 1.8e23 m/s ? Pieruńsko szybko. A poważnie, jak mierzycie sztywność przestrzeni? Podatnością na ugięcie? Byle ziarnko maku ugina, więc tego... domagam się wyjaśnień!

Share this post


Link to post
Share on other sites
18 minutes ago, Jajcenty said:

A poważnie, jak mierzycie sztywność przestrzeni? 

Może - w jakimś sensie - efekt tunelowania jest odpowiedzią: cząsteczka znika z punktu A (zaburza tym pole) i wylatuje w B (bo przestrzeń jest sztywna i musi ją gdzieś wypluć)  :-)

Share this post


Link to post
Share on other sites

Create an account or sign in to comment

You need to be a member in order to leave a comment

Create an account

Sign up for a new account in our community. It's easy!

Register a new account

Sign in

Already have an account? Sign in here.

Sign In Now

  • Similar Content

    • By KopalniaWiedzy.pl
      Po 16 latach badań opublikowano wyniki eksperymentu, który miał poszukać luk w ogólnej teorii względności Einsteina. Teorię poddano testom w ekstremalnych warunkach, wykorzystując w tym celu parę pulsarów, które obserwowano przez siedem różnych teleskopów. Teraz, na łamach Physical Review X naukowcy informują o zaobserwowaniu nowych zjawisk relatywistycznych. Ich istnienie teoretycznie przewidziano wcześniej, ale dopiero teraz udało się je zaobserwować.
      Wielokrotnie udowodniono, że ogólna teoria względności (OTW) Einsteina się sprawdza, jednak wiemy, że nie mówi ona ostatniego słowa w dziedzinie teorii grawitacji. Ponad 100 lat po jej sformułowaniu naukowcy wciąż poszukują w niej luk, mówi doktor Robert Ferdmanz University of East Anglia.
      Uczony przypomina, że OTW jest niekompatybilna z oddziaływaniami podstawowymi opisywanymi przez mechanikę kwantową. Dlatego też uczeni na całym świecie poddają teorię Einsteina wymagającym testom, by znaleźć jej słabości. Odkrycie znacznego odejścia od OTW byłoby ważnym odkryciem, które otworzyłoby nam drzwi do nowej fizyki, wykraczającej poza nasze aktualne rozumienie wszechświata. A to z kolei mogłoby ewentualnie doprowadzić do opracowania teorii unifikującej wszystkie podstawowe siły natury.
      Dlatego też zespół pod kierunkiem Michaela Kramera z Instytutu Radioastronomii im. Maxa Plancka w Bonn, rozpoczął przed laty jeden z najbardziej rygorystycznych testów teorii względności.
      Pulsar to wysoce namagnetyzowana wirująca kompaktowa gwiazda, która z biegunów magnetycznych emituje promieniowanie elektromagnetyczne. Masa pulsarów naszych jest większa od masy Słońca, ale ich średnica wynosi zaledwie około 20 kilometrów. Są to więc niewiarygodnie gęste obiekty, które jak latarnie morskie omiatają przestrzeń kosmiczną za pomocą fal radiowych, wyjaśnia Ferdman.
      Naukowcy postanowili przyjrzeć się podwójnemu pulsarowi, który odkryli w 2003 roku. To najbardziej precyzyjne laboratorium do testowania teorii Einsteina. Teorii, która powstała, gdy ani nie wiedziano o istnieniu takich gwiazd, ani nie istniała technologia pozwalająca na ich badanie, mówią uczeni.
      Zwykle pulsar podwójny składa się z pulsara i obiektu typu gwiazdowego (np. białego karła, gwiazdy neutronowej). Uczeni wzięli na warsztat niezwykle rzadki typ pulsara podwójnego, w którym oba obiekty są pulsarami. Gwiazdy wędrują wokół siebie wykonując pełne okrążenie w ciągu 147 sekund, pędząc przy tym z prędkością około 1 miliona km/h. Jedne z obserwowanych pulsarów wiruje z prędkością około 44 razy na sekundę. Jego towarzysz jest młodszy i wiruje z prędkością 2,8 obrotu na sekundę. Jednak to ruch pulsarów względem siebie tworzy idealne laboratoriów do testów teorii grawitacji.
      Układ PSR J0737–3039A/B obserwowano za pomocą siedmiu teleskopów z USA, Australii, Francji, Niemiec, Holandii i Wielkiej Brytanii. Dzięki temu osiągnęli niezwykłą precyzję pomiarową.
      Byliśmy w stanie przetestować kamień węgielny teorii Einsteina, fale grawitacyjne, z dokładnością 1000-krotnie większą niż współczesne wykrywacze fal grawitacyjnych i 25-krotnie większą niż badania pulsara podwójnego Hulse-Taylora (PSR B1913+16), za którego odkrycie i analizę Hulse i Taylor otrzymali Nagrodę Nobla, cieszy się profesor Kramer.
      Analizowaliśmy drogę fotonów fal radiowych emitowanych przez pulsar i badaliśmy ją w silnym polu grawitacyjnym drugiego pulsara. Po raz pierwszy obserwowaliśmy, że fotony były spowalniane nie tylko przez silne zakrzywienie czasoprzestrzeni w pobliżu towarzyszącego pulsara, ale również, że są one odginane o 0,04 stopnia. Nigdy wcześniej tego nie obserwowano, mówi profesor Ingrid Stairs z University of British Columbia.
      Dzięki temu, że wykorzystano tak niezwykły obiekt jak pulsar, który bardzo szybko się obraca, jest o 30% bardziej masywny od Słońca i ma zaledwie 24 kilometry średnicy, można było przetestować wiele koncepcji OTW. Oprócz fal grawitacyjnych i rozchodzenia się światła mogliśmy nawet zmierzyć dylatację czasu w polu grawitacyjnym. Gdy badaliśmy emisję elektromagnetyczną pulsara musieliśmy wziąć pod uwagę słynne równanie E=mc2. Okazało się, że nasz pulsar traci w ciągu sekundy aż 8 milionów ton masy. Jednak tylko pozornie jest to dużo. To zaledwie 3 części na tysiąc miliardów miliardów jego masy całkowitej, dodaje profesor Dick Manchester z australijskiego CSIRO.
      Naukowcy zauważyli też kolejny efekt relatywistyczny. Z dokładnością do 1 części na milion zmierzyli zmiany orientacji orbity pulsara. Efekt ten znany jest też z orbity Merkurego, jednak w przypadku badanego pulsara jest 140 000 razy silniejszy.
      Połączenie różnych technik pomiarowych pozwoliło też stwierdzić, że odległość pomiędzy Ziemią a pulsarem podwójnym wynosi 2400 lat świetlnych i zawęzić margines błędu do 8%. To bardzo istotne, gdyż wyniki wielu badań odległych obiektów były bardzo niepewne ze względu na niepewność odnośnie ich położenia.
      Zebraliśmy o tym systemie wszelkie możliwe informacje i na tej podstawie zbudowaliśmy perfekcyjnie spójny obraz, wykorzystując w tym celu wiele dziedzin fizyki: fizykę jądrową, grawitację, fizykę ośrodka międzygwiezdnego, fizykę plazmy i wiele innych, dodaje profesor Bill Coles z University of California San Diego. Uzyskane w ten sposób wyniki zgadzają się i uzupełniają wyniki innych eksperymentów.
      Osiągnęliśmy niespotykaną dotychczas precyzję. Przyszłe eksperymenty, z użyciem jeszcze większych teleskopów, pokażą  jeszcze więcej, mówi Kramer.

      « powrót do artykułu
    • By KopalniaWiedzy.pl
      Błędy, nawarstwiające się podczas analiz fal grawitacyjnych z różnych źródeł, mogą prowadzić do wyciągnięcia fałszywych wniosków, że ogólna teoria względności nie opisuje dobrze rzeczywistości, a prawdziwe są alternatywne teorie dotyczące grawitacji. Takie ostrzeżenie wystosowali brytyjscy naukowcy, którzy przeanalizowali sposób gromadzenia się tego typu błędów podczas analiz.
      Zarejestrowanie fal grawitacyjnych przez detektor LIGO było jednym z najważniejszych dowodów na prawdziwość ogólnej teorii względności. Jednak fizycy mają nadzieję, że w sygnałach fal grawitacyjnych znajdą też dowody na istnienie błędów w teorii względności. Jako, że teoria Einsteina jest niekompatybilna z mechaniką kwantową, naukowcy podejrzewają, iż nie opisuje ona całościowo interakcji grawitacyjnych. Dlatego też dokonują szczegółowych porównań właściwości fal grawitacyjnych z ogólną teorią względności, a każdą niezgodność interpretują jako możliwe luki w teorii.
      Christopher Moore i jego zespól z University of Birmingham podkreślają, że dotychczas wszystkie obserwacje fal grawitacyjnych były zgodne z założeniami Einsteina. Jednak w miarę, jak czułość amerykańskiego LIGO i europejskiego Virgo będzie rosła, a kolejne detektory również włączą się w badanie fal grawitacyjnych, będą dokonywane coraz bardziej szczegółowe analizy. Nie można więc wykluczyć, że autorzy tych analiz zauważą coś, co będą interpretowali jako potwierdzenie alternatywnych teorii.
      Moore i jego zespół przyjrzeli się możliwym błędom, które mogą wystąpić podczas analiz różnych wydarzeń generujących powstanie fal grawitacyjnych. Ku swojemu zdumieniu zauważyli, że gdy tworzone są katalogi sygnałów fal grawitacyjnych, drobne błędy nawarstwiają się szybciej, niż przypuszczano.
      Naukowcy wyjaśniają, że modelowanie fal grawitacyjnych to bardzo złożony proces. Wprowadza się więc pewne uproszczenia, by przeprowadzanie obliczeń było możliwe. Uproszczenia te polegają m.in. na ignorowaniu pewnych zjawisk fizycznych, np. pochodzących ze spinu czarnych dziur czy ekscentryczności ich orbit. A nawet wówczas, po rezygnacji z części danych, komputery mają problem z dokonaniem dokładnych obliczeń.
      Brytyjscy naukowcy stwierdzili, że tempo akumulacji błędów zależy od tego, w jaki sposób łączone są różne wydarzenia generujące fale grawitacyjne. Innymi słowy, wiele zależy od tego, jak do obliczeń dodawane są kolejne parametry. Z jednej strony mamy bowiem stałe parametry, jak np. masę hipotetycznego grawitonu, z drugiej zaś parametry zmienne, jak te dotyczące „włosów” czarnych dziur. Ponadto akumulacja błędów zależy też od tego, jak błędy w modelowaniu rozłożone są w całym katalogu, w którym gromadzone są poszczególne wpisy i w jakim stopniu prowadzą one do odchyleń, czy zawsze przesuwają odchylenia w obliczeniach w tym samym kierunku, czy też je uśredniają.
      Moore i koledzy zauważyli, że nawet gdy wykorzystywany model dobrze nadaje się do analizy konkretnego wydarzenia związanego z generowaniem fal grawitacyjnych, to przy wykorzystaniu go do analizy całego katalogu wydarzeń mogą pojawić się błędy, fałszywie wskazujące na prawdziwość teorii alternatywnych wobec ogólnej teorii względności.
      Inni specjaliści chwalą Brytyjczyków. Nicolás Yunes z University of Illinois Urbana-Chapaign mówi, że o problemie błędów wskazujących na nową fizykę wiadomo nie od dzisiaj, jednak praca ekspertów z Wielkiej Brytanii to doskonały punkt wyjścia do dalszych badań nad tym problemem i metodami jego przezwyciężenia. Katerina Chatzioannou z California Institute of Technology przyznaje, że obecnie wykorzystywane modele są wystarczająco dobre, by analizować dostępne dane z fal grawitacyjnych, jednak nie wiadomo, czy sprawdzą się one w przyszłości.
      W miarę, jak coraz więcej dowiadujemy się o falach grawitacyjnych i ich właściwościach, powinniśmy być w stanie korygować błędy, o których jest mowa w badaniach, dodaje Emanuele Berti z Uniwersytetu Johnsa Hopkinsa.

      « powrót do artykułu
    • By KopalniaWiedzy.pl
      Chociaż ogólna teoria względności Einsteina liczy już ponad 100 lat, nadal zawiera wiele dotychczas nieopisanych zjawisk. Naukowcy z Instytutu Geodezji i Geoinformatyki UPWr wraz z przedstawicielami Europejskiej Agencji Kosmicznej (ESA) opublikowali artykuł, który opisuje w sposób kompleksowy, co dzieje się ze sztucznymi satelitami krążącymi wokół Ziemi i jak ogólna teoria względności wpływa na orbity i ruch satelitów. Podczas opisu ruchu udało się odkryć kilka dość nieoczekiwanych efektów i przewidywań, które nigdy wcześniej nie zostały opisane w literaturze.
      Wyniki prac, prof. Krzysztof Sośnica przedstawił w październiku 2020 r. oraz w marcu 2021 r. na spotkaniu Naukowego Komitetu Doradczego Europejskiej Agencji Kosmicznej (ESA GNSS Science Advisory Committee, GSAC) w ramach specjalnych referatów zaproszonych, które wywołały burzliwą dyskusję, a teraz zostały opublikowane w czasopiśmie naukowym.
      Ogólna teoria względności
      Z ogólnej teorii względności wynika szereg efektów, które nie mogły być opisane z wykorzystaniem zasad mechaniki klasycznej. Efekty dotyczą m.in. pojęcia czasu, krzywizny drogi, po jakiej porusza się światło oraz ruchu ciał niebieskich. Naukowcy z IGIG UPWr oraz ESA wzięli pod lupę efekty dotyczące ruchu sztucznych satelitów Ziemi.
      Pierwszy efekt dotyczący zmiany pozycji perygeum Merkurego względem Słońca, wyprowadził już Albert Einstein. Był to jeden z dowodów, który pozwolił na powszechną akceptację ogólnej teorii względności w środowisku naukowym. Wcześniej niektórzy podejrzewali, że dziwny ruch Merkurego wynika z obecności dodatkowej planety pomiędzy Merkurym a Słońcem, której nadano nazwę Wulkan. Ta hipotetyczna planeta wyjaśniała zmianę pozycji perygeum Merkurego, ale nigdy nie została odkryta. Dopiero Einstein zdołał wyjaśnić zaburzenia w ruchu planet za pośrednictwem nowej teorii opisującej relacje pomiędzy czasem, przestrzenią, grawitacją i materią w sposób kompleksowy.
      Natomiast wiele innych efektów, działających na pozostałe parametry orbit dotychczas nie zostało opisanych w literaturze. Publikacja naukowców z UPWr i ESA wypełnia tę lukę i przedstawia opis perturbacji parametrów orbit oraz zmianę okresu obiegu satelitów krążących wokół Ziemi. Naukowcy wyprowadzili efekty w sposób analityczny oraz przeprowadzili symulacje potwierdzające prawidłowość swoich przewidywań.
      Ruch sztucznych satelitów w teorii względności
      Teoria względności pozwala wydzielić trzy główne efekty działające na ruch satelitów:
      1. Efekt Schwarzschilda będący konsekwencją ugięcia czasoprzestrzeni przez masę Ziemi (traktowaną jako regularną kulę),
      2. Efekt Lensa-Thirringa będący konsekwencją obrotu Ziemi wokół własnej osi, co generuje powstawanie tzw. wirów czasoprzestrzennych, które pociągają za sobą satelity,
      3. Efekt de Sittera zwany również precesją geodezyjną będący konsekwencją zakrzywienia czasoprzestrzeni przez Słońce oraz poruszania się satelitów Ziemi poruszającej się wokół Słońca – jest zatem konsekwencją złożenia dwóch ruchów.
      W artykule opisano jak wszystkie trzy efekty wpływają na rozmiar i kształt orbit oraz na orientację płaszczyzny orbity względem przestrzeni zewnętrznej.
      Jakie efekty relatywistyczne udało się opisać po raz pierwszy?
      Pierwszym efektem, który dotychczas nie był opisany w literaturze, jest zmiana wielkości orbit sztucznych satelitów Ziemi za sprawą zakrzywienia czasoprzestrzeni przez Ziemię.
      Odkryto, że dłuższa półoś orbity wszystkich ziemskich satelitów zmniejsza się o 17,7 mm. Naukowców zaskoczyło to, że wartość ta jest stała niezależnie od tego, na jakiej wysokości orbituje satelita. Czy to satelita niski orbitujący na wysokości 300 km, czy satelita geostacjonarny znajdujący się na wysokości 36 000 km zmiana wynosi tyle samo. Dodatkowym zaskoczeniem była sama wartość zmiany dłuższej półosi orbity, gdyż jest ona dokładnie dwukrotnością promienia Schwarzschilda, czyli promienia czarnej dziury o masie Ziemi.
      Gdyby udało się ścisnąć całą masę Ziemi do kuli o promieniu 8,9 mm, wówczas Ziemia stałaby się czarną dziurą. Nic, nawet światło nie mogłoby się z niej wydostać. Promień czarnej dziury nazywa się promieniem Schwarzschilda lub horyzontem zdarzeń, zza którego żadna informacja nie może się wydostać.
      Naukowcy odkryli, że zmiana dużej półosi wszystkich satelitów Ziemi wynosi dokładnie dwa razy więcej niż promień Schwarzschilda. Nawet, gdyby Ziemia zapadła się i stałaby się czarną dziurą, to efekt działający na wszystkie satelity Ziemi wynosiłbym -17,7 mm; nieważne, czy satelity krążyłyby wysoko czy nisko nad czarną dziurą. Autorzy artykułu wyprowadzili wzór na zmianę orbity, która jest opisywana prostym, uniwersalnym dla wszystkich ciał niebieskich, równaniem: -4GM/c^2, gdzie G jest stałą grawitacji, M - masą ciała niebieskiego (np. Ziemi), a c - prędkością światła w próżni.
      Drugim efektem opisanym po raz pierwszy w pracy naukowców jest efekt zmiany kształtu orbit sztucznych satelitów. Naukowcy dowiedli, że ogólna teoria względności zmienia kształt orbit w ten sam sposób w przypadku orbit eliptycznych i kołowych. Wszystkie orbity ulegają spłaszczeniu, można powiedzieć "eliptyzacji", w podobny sposób. Jest to dość zaskakujące, gdyż logika wskazywałaby na to, że efekt zmiany kształtu powinien być większy dla orbit eliptycznych, natomiast dla orbit kołowych powinien być zaniedbywalny.
      Trzecim niespodziewanym efektem było to, że wartość tzn. precesji geodezyjnej silnie zależy od kąta nachylenia Słońca względem płaszczyzny orbity satelity. Naukowcy wykazali, że efekt precesji geodezyjnej jest największy dla satelitów geostacjonarnych krążących nad równikiem. Wcześniej nikt nie zwrócił na to uwagi, gdyż brano pod uwagę jedynie efekt średni, a nie rzeczywisty wynikający z geometrii satelita-Ziemia-Słońce. Naukowcy NASA zaprojektowali misję Gravity Probe B, której celem było potwierdzenie efektu precesji geodezyjnej. Misja posiadała kąt nachylenia względem płaszczyzny równika 90 stopni. Gravity Probe B kosztowała w sumie 750 milionów USD.
      Tymczasem naukowcy z IGIG i ESA dowiedli, że znacznie lepszym rozwiązaniem byłoby wykorzystanie satelitów krążących nisko nad równikiem oraz orbit nad którymi Słońce nachylone jest pod maksymalnym możliwym kątem, odpowiadającym nachyleniu płaszczyzny ekliptyki względem równika. Wówczas, misja przyniosłaby o wiele lepsze rezultaty w zakresie dokładności wyznaczonego efektu precesji geodezyjnej.
      Ostatecznie, naukowcy wykazali, że ogólna teoria względności w słabych polach grawitacyjnych (zaniedbując utratę energii związaną z falami grawitacyjnymi), w długich interwałach zachowuje moment pędu satelitów i energię satelitów krążących wokół Ziemi. Jednakże w krótkich interwałach, zasady zachowania energii i pędu, a także prawa Keplera są złamane, co jest w szczególności widoczne w przypadku orbit eliptycznych.
      Ze szczegółami pracy zespołu profesora Sośnicy można zapoznać się w artykule General relativistic effects acting on the orbits of Galileo satellites.

      « powrót do artykułu
    • By KopalniaWiedzy.pl
      Wieloletnie obserwacje prowadzone za pomocą Very Large Telescope (VLT) potwierdzają, że gwiazda krążąca wokół supermasywnej czarnej dziury ulega precesji Schwarzschilda, zatem jej orbita jest zgodna z przewidywaniami ogólnej teorii względności Einsteina, a nie grawitacji Newtona. Jej kolejne orbity rysują rozetę.
      Ogólna teoria względności przewiduje, że związana orbita jednego obiektu krążącego wokół innego nie będzie zamknięta, jak wynikałoby z grawitacji newtonowskiej, ale będzie ulegała precesji w kierunku płaszczyzny ruchu. To słynne zjawisko, które po raz pierwszy zaobserwowano w przypadku orbity Merkurego wokół Słońca, było pierwszym dowodem na prawdziwość ogólnej teorii względności. Sto lat później obserwujemy ten sam efekt w ruchu gwiazdy wokół kompaktowego źródła sygnału radiowego Sagittarius A* w centrum Drogi Mlecznej. Te przełomowe badania potwierdzają, że Sagittarius A* musi być supermasywną czarną dziurą o masie 4 milionów mas Słońca, powiedział Reinhard Genzel, dyrektor Instytutu Fizyki Pozaziemskiej im Maxa Plancka i jeden z głównych autorów badań.
      Od 1992 roku międzynarodowy zespół naukowy prowadzony przez Franka Eisenhauera obserwuje gwiazdę S2 krążącą wokół czarnej dziury znajdującej się w centrum naszej galaktyki. W pobliżu Sagittarius A* znajduje się gęsta gromada gwiazd. Wyróżnia się w niej S2, która krąży wokół dziury, zbliżając się do nej na odległość około 120 jednostek astronomicznych. To jedna z gwiazd najbliższych tej czarnej dziurze. W miejscu, gdzie S2 podlatuje najbliżej Sagittarius A* prędkość gwiazdy wynosi niemal 3% prędkości światła (ok. 9000 km/s). Gwiazda okrąża dziurę w ciągu 16 lat.
      Orbity większości planet i gwiazd nie są kołowe, zatem raz są bliżej, a raz dalej od obiektu, wokół którego krążą. Orbita S2 ulega precesji, co oznacza, że z każdym okrążeniem zmienia się punkt, w którym gwiazda jest najbliżej czarnej dziury. W ten sposób gwiazda kreśli wokół niej kształt rozety. Ogólna teoria względności bardzo precyzyjnie przewiduje takie zmiany orbity, a przeprowadzone właśnie obserwacje dokładnie zgadzają się z teorią, dowodząc jej prawdziwości.
      To pierwszy przypadek zmierzenia precesji Schwarszschilda w przypadku gwiazdy krążącej wokół supermasywnej czarnej dziury. To bardzo ważne obserwacje, gdyż, jak mówią Guy Perrin i Karine Perrault z Francji, pasują do ogólnej teorii względności tak dobrze, że możemy ustalić ścisłe granice dotyczące ilości niewidocznego materiału, jak rozproszona ciemna materia czy mniejsze czarne dziury, znajduje się wokół Sagittarius A*.
      Ze szczegółami badań można zapoznać się na łamach Astronomy & Physics.

      « powrót do artykułu
  • Recently Browsing   0 members

    No registered users viewing this page.

×
×
  • Create New...