Krónika-topik az egyik legnagyobb tudományos felfedezésről.
Az "Én nem tudom elfogadni a relativitáselméletet"-mondanivalójú szurkolókat kérjük a szomszédos pályákon drukkolni.
A LIGO project egyik alapító tagja volt Rainer Weiss-el és Ronald Dreverrel együtt. A mérőeszköz tudományos alapjait Kip Thorne dolgozta ki.
2000-ben újabb területre ment át és az üzemeltetést ráhagyta a kutatócsoportra. Azóta Kip Thorne a Caltech-en megalapította az SXS-et (Simulating eXtreme Spacetimes) amely keretében szuperszámítógépekkel téridő-eseményeket modelleznek. És tulajdonképpen amikor azonosították az észlelt gravitációshullámot kibocsájtó fekete lyukak paramétereit, akkor tulajdonképpen azt csinálták, hogy a rögzített jelalakot összevetették az SXS által modellezett feketelyuk-összeolvadások számolt jelalakjával. Úgyhogy a gravitációshullám észlelésében nagyon vastagon benne van Kip Thorne keze. Az volna a csoda, ha a gravitációshullám detektálásáért adnák a Nobelt, de azt nem Thorne kapná.
Az áramlás kifejezés valóban nem tartható fenn, inkább csak utalás akart lenni a hatások terjedési sebességére. De a hatások számára nincs kitüntetett irány, azok minden irányban terjednek, ellentétben az erővonalak meghatározott irányával, amely bizonyos mező (elektromos térerősség), vagy téridő potenciálok (gravitációs térerősség) azonos értékű felületeire merőlegesek.
Megtehető, de azt ne várd, hogy azokat a jelenségeket, amelyekben az áltrel eltér a Newtoni gravitációtól (fényelhajlás, perihélium mozgás, fekete lyuk, stb.), valamiképpen magyarázni lehet erővonalak, azaz erők alapján!
Ahogyan a Hold árapály keltését, vagy az alma leesését se lehetne epicikloisok alapján.
Pontosan a kérdésre válaszoltam. A gravitáció általános relativitáson alapuló elméletében nincsenek erővonalak, hisz nincsenek erők se, mert a gravitáció nem erő, hanem geometria. A téridő dinamikusan változó geometriája. És persze erővonalak híján se lesz benne közvetlen távolhatás, amit az Einstein egyenletek dinamikus megoldásai jól mutatnak. Többek között épp a gravitációs hullámok.
Ezt a kijelentésedet nem tudom értelmezni:
"Az erővonalak tehát a téridő, illetve mezők fénysebességű áramlásait jelképezik, és ezen mezők közvetítik az objektumok hatásait, elmozdulásait."
Az áltrelben nem áramlik a téridő. Nem is tudom mit jelentene a téridő áramlása.
Mezők pedig nem is szerepelnek a gravitáció magyarázatában, nemhogy áramló mezők.
Az erővonalak egyébként az elektrodinamikában és más mezőelméletekben se "jelképezik" a mezők áramlását. Mert a fizikai mezők nem áramlanak. A vektoranalízis olyan operátorait, mint a divergencia és a rotáció nem jó a mező szétáramlásának vagy körbeáramlásának képzelni, hanem a mező radiális illetve tangenciális jellegét mérik.
Jelképekkel pedig a fizika nem foglalkozik.
A mező "áramlásának" téves képzete néha arra vezet, hogy egyesek a mágnesességet elektromágneses mező valamiféle "keringésének" gondolják. Valójában ezzel szemben arról van szó, hogy a mágneses mező a vektorpotenciál rotációja: B=rotA. De nem áramlik ott semmi.
Szerintem nem a kérdésre válaszoltál. A relativitás elméletekre kérdezte az erővonalakat.
Inkább azt mondanám, hogy nem lehetséges, hogy nem rendelünk hozzá erővonalakat. Ugyanis az erővonalak alternatívája a közvetlen távolhatás, ami a relativitás elméletekben nem működik, itt nem létezik közvetlen távolhatás. Az erővonalak tehát a téridő, illetve mezők fénysebességű áramlásait jelképezik, és ezen mezők közvetítik az objektumok hatásait, elmozdulásait. A LIGO által mért gravitációs hullámok réges-rég megtörtént fekete-lyuk összeolvadást jeleztek.
Megtehető, de minek? Éppúgy, mint lehet epicikloisokat képzelni az égitestek mozgásához a Newtoni fizikában, hasonlóan, mint volt a Ptolemaioszi csillagászatban, de felesleges.
A newtoni fizikában a gravitáló objektumokhoz épp úgy lehetett erővonalakat, ill. erővonalképet rendelni, mint a villanytani sztatikus töltésű dolgokhoz (Faraday nyomán).
Megtehető-e ez, az einsteini gravitáció esetében is?
A töltött falhoz tartozik egy "erővonalkép". Az erővonalak eloszlása függ attól, hogy jelen vagyok-e, vagy sem. Testem permittivitása ugyanis a vízéhez közeli értékű, így az erővonalakat
mintegy összesűríti. Ezzel összefüggésben: akár én mozdulok a villamosan töltött fal felé, akár a fal mozdul felém, számítani kell az erővonalkép megváltozására, ami azonban mágneses jelenséggel párosul.
Talán nem felesleges kicsit körbejárni, mi is a különbség a közeltéri meg a kisugárzott EM hullám között.
A fő különbség, hogy a kisugárzott jel energiát visz el, az energia elmegy, hiányzik a forrás rendszerből. A közeltéri meg nem távozik, az ebben levő energia ciklikusan ingázik a forrás és a mező között.
Pl. vegyünk egy légmagos tekercsből meg kondenzátorból álló rezgőkört, és tegyük ezt bele egy nagy fémdobozba, hogy ne tudjon EM energia távozni. A tekercsben és körülötte ciklikusan felépül egy mágneses tér, ebben energia tárolódik, majd ez leépül, az energia átmegy a kondenzátorba, és ez a ciklikus rezgés folytatódik, veszteségmentes esetben változatlan energiával. Ez lenne a közeltéri EM mező.
Ha a rezgőkört kiszedjük a fémdobozból, esetleg még egy antennát is teszünk rá, akkor az energia egy része nem fog visszamenni a rezgőkörbe, hanem elmegy EM sugárzás formájában a végtelenbe. Az a rész ami ciklikusan visszamegy a rezgőkörbe, az a közeltéri, ami távozik, az a kisugárzott EM hullám.
Ez a hullám tranverzális vagy longitudinális tudtoddal?
Átsiklottunk a felvetésen, hogy milyen magasságú és amplidudojú hangot hall a sinen álló megfigyelő ha egyik vonat gyorsulva közeledik másik vonat gyorsulva távolodik tőle és azonos hangot bocsátanak ki?
Bocs, ezt véletlenül fordítva írtam, épp az egy szekundumnál rövidebb periódusidejű, tehát az 1Hz-nél magasabb frekvenciatartományba eső közeltéri effektusokat fogod érzékelni.
Szerintem azokban az alacsony frekvenciatartományokban amelyek periódusideje hosszabb, mint egy másodperc, a gömbantennád közeltéri effektusait fogod érzékelni. (Tudod, az igazi, a távolsággal fordított arányban csökkenő amplitúdójú EM hullámok mellett mindig keletkeznek ilyenek is, ezek alapján működnek például az áruházi lopásgátlók.)
De elsősorban az elektrosztatikus hatást érzed, vagyis, hogy égnek áll a hajad.
A LIGO-t és elődeit éveken, évtizedeken keresztül fejlesztették, egészen elképesztő munkát fektetve az érzékenysége és a zavarvédettsége növelésébe. El tudod, képzelni, hogy közben senkinek nem jutott eszébe, kár ezzel kínlódni, elég a közelében megforgatni egy pár tonnás vagy párszor száztonnás súlyzót, és máris bármikor erősebb gravitációs hullámokat lehetne kelteni, mint így, a vakvilágba várni a jószerencsét, hogy egyszer talán elcsípik két egymásba spirálozó fekete lyuk pár másodperces jelét?
A gravitációs hullámok energiái még akkor is nagyon gyengék a keltő tömegekhez képest, ha brutális a gyorsulásuk. Konkrét számokat most nem tudok mondani, de a LIGO még a Föld-Hold rendszer keringéséből származó hullámokat se tudja érzékelni. A távoli, ettől sokkal brutálisabb tömegekből és gyorsulásokból keletkező hullámamplitúdók meg csak a távolság első hatványával gyengülnek, nem négyzetesen, mint a statikus gravitáció. (Hasonlóan, mint az elektromágneses hullámok, amelyekkel épp ezért lehetséges a távközlés és a csillagászat.)
A 410.-ben említett lufi méretét most nagyon nagyra véve - átmérőjét ezúttal fénymásodpercnyire módosítva - lentebb megint felteszek egy kérdést :
Közelében tartózkodva észlelem, hogy e villamosan töltött objektum megduzzadt: a héja közelebb került hozzám. (számomra ez egy villannyal jócskán feltöltött, felém mozduló falnak tűnik)
Sugároz-e bármiféle hullámhosszon e felém gyorsulva közelebb kerülő, sztatikus töltésű felület?
Tudtommal ebből nem keletkezik gravitációs hullám.
Ha viszont a két tömeg nem csak e két ellenfázisú gyorsuláshullám szerint mozog, hanem ehhez térben merőlegesen és 90 fok fázistolásban hozzáadódik még egy szintén ellenfázisú gyorsuláspár, akkor már keletkezik gravitációs hullám. De ez kissé körülményesen elmondva épp a közös középpont körül keringő két tömeg esete.
Hagyjuk a gömb szimmetriát. legyen két tömegpont, egyszerűség kedvéért pontszerű amelyek az általuk meghatározott egyenesen elhelyezett megfigyelőhöz viszonyítva ellentétes irányokba azonos gyorsulással mozognak. Mit fog detektálni a megfigyelő, milyen gravitációs hullámokat?
(igaz, én hanghullámokkal se tudom átlátni milyen interferenciák lesznek vagy nem lesznek belőle)
