?

Log in

No account? Create an account
Паранойя, отпущенная на свободу
Записки штурмраухермастера
Эйнштейн был прав: гравитационные волны найдены 
11th-Feb-2016 10:23 pm
реконструкция, лекция
Оригинал взят у zelenyikot в Эйнштейн был прав: гравитационные волны найдены


Сегодня официально подтвердили экспериментальное доказательство существования гравитационных волн. Модернизированный детектор aLIGO в США смог "пронаблюдать" волны, которые возникли в момент столкновения двух черных дыр на расстоянии 1,2 млрд св лет. Этим доказали, что теория Эйнштейна достоверна, и открыли новое направление изучения Вселенной - гравитационную астрономию.

9074_20131011203737_IMG_0051-001_llo_pmc_refl.jpg

Детектировать гравитационные волны смогли методом лазерной интерферометрии. Подробнее об этом расписано на ПостНауке.



Два детектора гравитационных волн aLIGO в США, на расстоянии 3000 км друг от друга 15 сентября 2015 года смогли засечь гравитационные волны, которые были вызваны столкновением двух черных дыр. Совпадение обоих сигналов исключает вероятность какой-либо ошибки или локального шума.



Более того, удалось определить массы черных дыр, оказалось, что дыры в 29 и 36 масс Солнца при слиянии дали одну дыру в 62 масс Солнца. Тем самым был доказан эффект перехода трех масс Солнца в энергию гравитационных волн, которые и смогли детектировать.



Это наблюдение подтвердило математическую модель, которая базировалась на Общей теории относительности и объясняла свойства черных дыр.

Всё идет к тому, что за это открытие дадут сразу две Нобелевских премии: одну за наблюдение гравитационных волн, вторую - за подтверждение существования черных дыр.

К сожалению, два детектора не позволяют точно определить откуда именно пришли волны, получилось понять только некоторое направление. Точнее удастся определять когда запустят третий детектор VIRGO в Европе или еще один LIGO в Индии.



Что же означает это открытие для науки и человечества?

Во-первых, это очередное доказательство того, что наука работает, и обладает предсказательной силой.
Во-вторых, гравитационные волны дадут новый уровень знаний о свойствах Вселенной и явлениях проходящих в ней. В перспективе, появление нового направление астрономии: гравитационной.
В-третьих, это подтверждение того, что мы живем в невероятное время, когда повышающаяся точность исследовательских приборов позволяют всё глубже и глубже забираться в тайны природы и узнавать такие подробности о которых лишь предполагали или мечтали ученые всего несколько десятилетий назад.

Будет ли какой-либо прикладной эффект, который можно было бы применить в повседневной жизни, пока сложно сказать. Современная цивилизация построена на фундаментальных открытиях совершенных в прошлом веке, так, что, я думаю, какие-нибудь эффекты займут место и в нашей жизни. Причем это может произойти быстрее чем мы можем подумать.

zelenyikot

Comments 
11th-Feb-2016 07:50 pm (UTC)
бред
11th-Feb-2016 08:02 pm (UTC)
Я дико извиняюсь, но не понял, в чем тут прикол. Поскольку гравитация распространяется со скоростью света, очевидно, что любое изменение массы (либо кстати движение массы) проявляется на удалении не мгновенно, а с некоторой задержкой, тем большей, чем дальше точка наблюдения. Именно это и есть условие существования волны в самом общем смысле слова.

Не, ну то есть то, что смогли зафиксировать -- молодцы, это здорово. И то, что переленгации направления в пространстве нужно три точки, тоже известно.
Независимо от природы волн...

Edited at 2016-02-11 08:06 pm (UTC)
11th-Feb-2016 08:29 pm (UTC)
Вы хоть сами поняли, какую глупость написали? Или у вас знакоство с физикой ограничено тройкой в школьном аттестате?
11th-Feb-2016 10:12 pm (UTC)
ну, я надеюсь, вы мне объясните.

На всякий случай, вот вам цитата из "Теории Поля" Ландау и Лившица (да, я тоже к агрономии некоторое отношение имел ;-)

107. Слабые гравитационные волны

Конечность скорости распространения взаимодействия приводит в релятивистской теории тяготения, как и в электродинамике, к возможности существования не связанного с телами свободного гравитационного поля -- гравитационных волн.

По-моему, ровно то же и сказано.

Edited at 2016-02-11 10:33 pm (UTC)
12th-Feb-2016 07:22 am (UTC)
Я порекомендовал бы Вам быть сдержаннее в выражениях. Не писать в этот ЖЖ я легко могу Вам помочь.
11th-Feb-2016 09:28 pm (UTC)
>(либо кстати движение массы) проявляется на удалении не мгновенно

Это неверно. Точнее, это неверно в ОТО, и кажэтся подтверждается измерениями.
11th-Feb-2016 10:11 pm (UTC)
Э... Что неверно?
Что изменение массы проявляется на расстонии от нее с зедержкой?
А не подскажете, где мне в ОТО такое прочитать?

На всякий случай, вот вам цитата из "Теории Поля" Ландау и Лившица (да, я тоже к агрономии некоторое отношение имел ;-)

107. Слабые гравитационные волны

Конечность скорости распространения взаимодействия приводит в релятивистской теории тяготения, как и в электродинамике, к возможности существования не связанного с телами свободного гравитационного поля -- гравитационных волн.

По-моему, ровно то же и сказано.

Причем книжка 1988 года издания... Так что как явление гравитационные волны очень не новы, извините уж.

Edited at 2016-02-11 10:39 pm (UTC)
12th-Feb-2016 06:44 pm (UTC)
>Что изменение массы проявляется на расстонии от нее с зедержкой?

Не изменение, а движэние. Во многих случаях движущаяся (в некоторой вменяемой системе отсчёта) масса будет двигаться вместе со своим гравитацыонным полем.
Точнее, гравитацыонное поле всегда как-то движэтся вместе со своей массой, но в некоторых случаях (например в случае, если масса находится в (релятивистском) цэнтре масс системы) оно будет двигаться при этом ровно так, как будто оно мгновенно проявляется во всей системе.

Как ни странно, я нашёл вполне простое введение в этот вопрос (хотя ужэ и не надеялся): http://arxiv.org/abs/gr-qc/9909087

То есть скорость распространения гравитацыи -- конечна, гравитацыонные волны тому подтверждение, однако именно движэние массы зачастую проявляется на удалении мгновенно, т.е. гравитацыонное поле движэтся вместе с массой.
12th-Feb-2016 07:34 pm (UTC)
Гм... Может конечно я отстал от жизни навсегда, но положение статьи
It is well known that if a charged source moves at a constant velocity, the electric field experienced by a test particle points toward the source’s “instantaneous” position rather than its retarded position.
меня несколько удивило. Вполне допускаю, что я все забыл, но для меня well known прямо обратное. Спасибо за тему для размышлений, буду думать и видимо читать. В любом случае, статья не содержит экспериментальных данных, по ссылкам я еще не ходил. В общем, думать буду.
13th-Feb-2016 10:41 am (UTC)
Там ещё ссылка на обоснование этого well-known факта есть: в противном случае результаь зависел бы от выбора ИСО.
12th-Feb-2016 07:23 am (UTC)
Прикол в том, что впервые удалось достоверно зафиксировать событие
12th-Feb-2016 08:02 am (UTC)
Ну собственно я примерно так и написал.

С другой стороны, нифига не достоверно (только самопроверка). Точнее, достоверно удалось зафиксировать колебания зеркал, насколько я понимаю. Все остальное -- не более чем гипотеза ;-)

Я все равно не понимаю величия события. Эффект описан черти когда, математика этого эффекта изучается студентами на 2 курсе МФТИ (наверняка и еще где-то, просто про физтех знаю достоверно, сам учил и сдавал терпол во времена оны).
Сам по себе эффект не доказывает НИЧЕГО. Он просто не противоречит ОТО. Берем Ландавшица, и читаем...
Экспериментальная работы выше всяческих похвал, не спорю. Но я почему-то сразу вспоминаю историю про создание и подковывние механической блохи. То есть да, обалденное искусство продемонстрировано. Но вот нафига?

Там правда говорилось еще про собственно эффект во взаимодействии черных дыр, дефект массы при слиянии -- это действительно что-то свежее, но вот в физике черных дыр я совсем никак, потому просто молчу.
11th-Feb-2016 09:57 pm (UTC)
я тут вот чего надумал, под впечатлением от этой новости и порыв википедию.
Вот если они утверждают, что дефект масс при этом событии составил 3 массы солнца, и при этом вся эта энергия по формулке Е=мс^2 пеершла в гравитационную волну, и с расстояния примерно 12,3*10^24 м дошла до Земли так, что мы здесь это почувствовали, то вот вопрос... Если ближайшая к нам черная дыра находится от нас на расстоянии 7,4*10^16 м, то что с нами тут будет если с ней случиться событие сопоставимого масштаба?
12th-Feb-2016 01:28 am (UTC)
А ничего. От слова совсем.
12th-Feb-2016 09:27 am (UTC)
Давайте проверим мою цепочку рассуждений. Есть выброс энергии которая распространяется со скоростью света во все 4 пи. Энергия эта распространяется в такой форме, что взаимодействует со всеми объектами которые имеют массу. Энергии выброшено безумное количество (что то типа 10^48 Джоулей если не больше). Почему вы считаете, что такого рода событие на нас никак не повлияет?
12th-Feb-2016 04:46 am (UTC)
Гравитационную волну можно будет зафиксировать куда менее совершенным детектором. Только и всего. Детектор все равно понадобится. Потому что воздействие на обычные предметы будет все равно меньше, чем сейсмический толчок от ядерного испытания в Северной Корее.
12th-Feb-2016 09:29 am (UTC)
Вот в том то и вопрос, по сути дела, какого рода воздействие мы (т.е. тела обладающие массой) будем ощущать и на какие процессы в окружающем нас мире это может повлиять?
12th-Feb-2016 10:51 am (UTC)
Существенно меньшее, чем прыжок кота с табуретки на пол в соседней квартире.
12th-Feb-2016 10:56 am (UTC)
Кота Шредингера, надо полагать?
12th-Feb-2016 12:33 pm (UTC)
У Шредингера была кошка.

...Man kann auch ganz burleske Fälle konstruieren. Eine Katze wird in eine Stahlkammer gesperrt,...

Это как всегда, англичанка гадит. У англосаксов кот и кошка обозначаются одинаковым словом cat, а у немцев между die Katze и der Kater - такая же большая разница, как и у русских.
12th-Feb-2016 08:22 am (UTC)
Если грубо -- расстояние меньше в 10^8, энергия волны в общем случае больше в квадрат раз, то есть 10^16. То есть отношение растяжений и сжатий будет (грубо, в линейном приближении) не 10^-22, а 10^-6. Можно классно откалибровать приборы ;-)
12th-Feb-2016 09:35 am (UTC)
А вот тут тогда встает другой вопрос. А как оно реально затухает? экранируется ли чем нибудь (например, если во время события между нами и этой черной дырой будет Солнце находиться, почувствуем ли мы более сильное или более слабое воздействие)?
Ну и, кроме того, там же не разовое смещение, а именно что несколько колебаний с вот такой вот амплитудой. И что из материальных тел может разружиться от таких колебаний? Вообще, какой порог в таких случаях будет относительно безопасным?
12th-Feb-2016 10:56 am (UTC)
Из соображений закона сохранения энергии оно не может затухать менее, чем квадратитчно. Поскольку площадь сферы фронта волны пропорциональна квадрату расстояния от излучающего объекта.

Насколько мне известно, гравитация не экранируется ничем. И это ее принципиальная особенность.

Поэтому было бы очень здорово научиться детектировать гравитационные волны от меньших источников пусть и на расстоянии, сравнимом с радиусом Земли, и такие источники создавать.

Тогда бы можно было это для связи использовать. Для связи с подводными лодками в океанских глубинах, для связи со спутниками, находящимися на другой стороне Земли, просто для связи с очень маленьким временем прохождения сигнала (привет, биржевые роботы). Ведь гравитационная волна пойдет через землю напрямую, а не вокруг по поверхности как применяемые нынче средства связи.
12th-Feb-2016 11:08 am (UTC)
> Насколько мне известно, гравитация не экранируется ничем.

Статическая... Волна колеблет приемник -- теряет энергию.
12th-Feb-2016 11:07 am (UTC)
> А как оно реально затухает?
По первой прикидке -- как 1/r^2, чисто из геометрии -- энергия все та же, а площадь поверхности сферы растет как квадрат ее радиуса. Понятно, это при предположении об изотропии пространства, но вроде пока никто его не оспаривает всерьез.

> экранируется ли чем нибудь
Ну очевидно, что раз поглощается (хотя бы поймали-то его благодаря поглощению), значит, любая масса на трассе распространения будет поглощать, очевидно, пропорционально себе, любимой. Равно как ЭМ-волну поглощает встреченный неидеальный проводник... И это в нерезонансном случае, а при возможном резонансе все становится еще сложнее. Но это я уже не возьмусь цензурными словами рассказывать.

> Вообще, какой порог в таких случаях будет относительно безопасным?
Чесслово, не знаю. В принципе, можно прикинуть на пальцах... Мерой приятой волны является, как я понял, отношение изменения внутреннего напряжения тела на максимуме и минимуме волны, спасибо Гуку, позволим себе это выразить как отошение изменения размера к размеру. Сейчас приняли 10^-22, в вашем примере эта величина получилась где-то 10^-6 -- то есть где-то порядка телового расширения при изменении темпреатуры на 1 градус. То есть если ближе еще в 10 раз -- будет 10^-4 -- похоже на скачок температуры в 100 градусов (по температурному расширению только!!!), точнее многочисленные быстрве сжатия/разряжения. Звук, попросту. Или инфразвук.
Причем, сколь я понимаю, вполне себе слышимый. Это буду трубы страшного суда...
Но, с другой стороны, одномоментно выделившиеся энергии порядка единиц солнечных масс в ближних окрестностях нашей системы -- нам однозначно конец, независимо, как оно выделится -- в ЭМ или гравитации. И технических возможностей эранировать такие энергии все равно нет и не предвидится в ближние десятки лет. Дело в том, что на самом деле экранировать -- значит поглотить или переизлучить, но идельных отражателей нет даже в ЭМ, про гравитацию даже думать страшно. То есть все равно что-то поглотить да придется... То есть пока пришло мало -- экранируемся, но оно и так не страшно. Пришло много -- все равно разрушит экраны, и доберется до мягких и теплых нас.

Edited at 2016-02-12 11:09 am (UTC)
12th-Feb-2016 11:45 am (UTC)
1. Ну не знаю... у меня вот после этой истории https://ru.wikipedia.org/wiki/%D0%93%D1%80%D0%B0%D0%B2%D0%B8%D1%82%D0%B0%D1%86%D0%B8%D0%BE%D0%BD%D0%BD%D0%B0%D1%8F_%D0%B2%D0%BE%D0%BB%D0%BD%D0%B0 ощущение что она будет гаснуть быстрее чем -2, скорее где то -3 или -4 . Уж больно диполистость смущает.
2. Что же до истории с 10^-22, это хорошо, что сейчас такую штуку может почувствовать только LIGO, и то на пределе чувствительности, но чувствительность часов растет и глобальное позиционирование доходит уже до 10^-15/10^-16 по графе времени и такой вот "ой" на 10^-6 с поправкой на то, что на ваши радио и оптические системы гравитационная волна не влияет, то может вдруг оказаться, что вы как то внезапно по глонассу сместились метров на 300. Ну, т.е. это конечно неприятно, но не так как. например разогрев всей планеты единомоментно на несколько градусов (или сотен градусов). ;)
12th-Feb-2016 01:03 pm (UTC)
> Уж больно диполистость смущает.
А почему нет? Ток смещения в уравнения Максвелла вас не смущает?
Диполь-то виртуальный...
Если там будет 3 или 4 степень -- приближение истоника будет конечно выглядеть страшнее.
12th-Feb-2016 01:27 pm (UTC)
Вот сейчас почитал тут всякое и осознал... А что я, собственно знаю об ударных волнах в астрофизике (https://en.wikipedia.org/wiki/Shock_waves_in_astrophysics)... Не говоря уж об их связи и отличиях с гравитационными...
Надо будет закрыть этот пробел. Хоть бы Зельдовича добыть...
12th-Feb-2016 02:02 pm (UTC)
Да, ударные волны в астрофизике -- это наверное забавная штука. И грави- они должны порождать, как любое изменение/движение массы. А может вылезти и обратная связь, кстати. Поскольку где волны -- там дифракция, интеренференция, узлы, пучности и прочие подобные удовольствия...
This page was loaded Nov 24th 2017, 11:31 am GMT.