На протяжении сотен лет, начиная со времен Ньютона и Лагранжа, ученые предлагали множество ответов на вопрос о точной скорости гравитации. Два основных предположения, вокруг которых крутились дебаты, состояли в том, что гравитация или бесконечно быстра и пронизывает всё пространство, или распространяется со скоростью света.
Например, Лаплас в 1805 году, используя формулы Ньютона, посчитал, что скорость гравитации должна быть минимум в 7·106 раз выше скорости света — иначе орбиты планет не совпадали бы с тем, что мы видим на небе. Расчеты Лапласа используются до сих пор, и были одним из аргументов противников теории относительности Эйнштейна, предложенной на сотню лет позже.
Дебаты продолжались ещё долгое время, регулярно находились новые аргументы, подтверждающие ту или иную сторону (например, работы Лоренца об инвариантности статических полей, показавшие, что именно в своих расчетах не учел Лаплас). Но окончательный ответ на вопрос о скорости гравитации был найден только 5 лет назад. Благодаря наблюдениям за гравитационными волнами, проведенным в 2017 году, мы теперь знаем, как происходит распространение гравитации в космосе.
Среди всех фундаментальных сил, известных человечеству, гравитация является самой знакомой. Мы ощущаем её постоянно. Но одновременно она удерживает всю Вселенную, соединяя далекие галактики в обширную космическую сеть, части которой влияют друг на друга. Отсюда возникает вопрос: имеет ли гравитация скорость? И если да, то какую? И можем ли мы как-то её измерить?
Начнем с мысленного эксперимента. Предположим, в этот самый момент Солнце каким-то образом исчезло. Не просто погасло, а полностью исчезло. Мы знаем, что свет движется с фиксированной скоростью: 300 000 километров в секунду. Зная известное расстояние между Землей и Солнцем (150 миллионов километров), мы можем рассчитать, через сколько мы здесь узнаем, что Солнце исчезло. Пройдет около восьми минут и 20 секунд, прежде чем небо резко потемнеет.
Но что насчет гравитации? Если Солнце исчезнет, оно не только перестанет излучать свет, но и перестанет оказывать гравитационное воздействие, удерживающее планеты на орбитах. Может ли произойти так, что об отсутствии Солнца мы узнаем ещё быстрее — когда Земля вдруг изменит свою траекторию?
Вопрос, с вершин нашего понимания Вселенной, может показаться глупым. Это нарушило бы теорию относительности Эйнштейна, не так ли? Ничто в мире не может двигаться сквозь пространство быстрее скорости света! Но в то же время мы уже знаем, что само пространство перемещается быстрее скорости света. Оно расширяется во все стороны так, что далекие галактики уже удаляются друг от друга быстрее, чем свет от них может достичь друг друга. Через триллионы лет, если это продолжится, свет даже от самых ближайших галактик перестанет достигать Земли. Любые физические объекты, да, не могут двигаться быстрее скорости света, но является ли гравитация таким объектом?
Пока что мы не нашли частицу, которая могла бы отвечать за гравитацию. Гипотетический безмассовый гравитон, предложенный в 1930-х годах, так и не был обнаружен, несмотря на массу экспериментов. Единственное, что мы теперь знаем наверняка — по расчетам, гравитоны должны жить минимум по 450 миллионов лет. А их образование убирает из системы настолько мало энергии, что обнаружить их мы сможем только в девятимерном пространстве и при энергиях столкновений от 100 трлн электронвольт (Большой адронный коллайдер дает максимум 6,5 ТэВ).
В общем, по сравнению с гравитоном поиск бозона Хиггса — это ещё цветочки. С текущими технологиями надеяться как-то найти доказательства существования этой частицы смысла нет. А если гравитация связана не с частицами, а с самой тканью пространства — возможно, она может перемещаться и быстрее скорости света. Может, её скорость вообще бесконечна, и она присутствует всегда и везде.
Как тогда можно провести какой-либо эксперимент с гравитацией? Тем более что в нашем распоряжении пока что только Земля?
Ну, мы, конечно, могли бы многое узнать, если бы Солнце исчезло. Это дало бы немало новых данных. Что произойдет быстрее, сход Земли с орбиты или «выключение» неба? Или гравитация движется с какой-то своей скоростью, и будет определенный интервал между моментом, когда всё погрузится в темноту, и моментом, когда астрономы заметят, что мы движемся в неправильном направлении? Но такой эксперимент тоже (к счастью?) за пределами наших возможностей.
Сэр Исаак Ньютон, создавший первую сложную теорию гравитации, был убежден, что скорость гравитации бесконечна. И базировал на этом все свои расчеты. Он первым показал, что движение объектов на Земле и небесных тел можно объяснить одними и теми же принципами. И даже предсказал, что Земля должна быть приплюснута на полюсах. Впрочем, его заключения по поводу движения тел в Солнечной системе слегка не соответствовали реальным движениям небесных тел: он не подозревал о теории относительности. До открытий Эйнштейна оставалось больше двух сотен лет.
С другой стороны, Альберт Эйнштейн, как ему и положено, считал, что гравитация движется со скоростью света. Он сказал бы, что люди одновременно и заметят исчезновение Солнца, и почувствуют резкий толчок, который пошлет Землю по прямой куда-то в глубины Вселенной.
Теория гравитации Эйнштейна, предложенная в 1920-х годах, более точно предсказывает путь планет вокруг Солнца, чем расчеты Ньютона и Лапласа. И делает более точные предсказания, многие из которых уже были подтверждены. Итак, можем ли мы заключить, что Эйнштейн был прав?
Нет, не можем. Как уже было наглядно продемонстрировано с классической механикой Ньютона, можно быть правым в деталях, но неверным глобально. Если теория отлично объясняет один аспект Вселенной (движение ближайших к нам небесных тел), это не значит, что она непогрешима во всем.
И мы, собственно, уже это знаем: теория относительности несовместима с квантовой физикой. Вполне рабочие формулы электродинамики не сочетаются с теорией гравитации Эйнштейна. Мы используем их по отдельности, предпочитая не замечать этот факт, но параллельно уже почти сто лет лучшие умы мира бьются, пытаясь создать «Теорию всего» и как-то помирить эти разные модели. Больше всего времени «теории всего» уделил сам Эйнштейн. Он посвятил попыткам её создания большую часть своей жизни, но универсальных формул в итоге так и не нашел.
Так что сейчас мы знаем, что теории Эйнштейна, как и теории Ньютона, пока не могут дать нам ответ на все вопросы. И если мы хотим узнать скорость распространения гравитации, нам нужно придумать способ ее непосредственного измерения. Поскольку мы не можем просто «выключить» Солнце на пару мгновений, придется найти другой метод.
Самое важное в теории гравитации Эйнштейна — то, что он понял, что знакомую нам силу можно объяснить искажением самой ткани пространства: чем больше искажение, тем выше гравитация. Согласно его теориям, в каком-то смысле пространство податливо, как поверхность батута, который искажается, когда на него наступает ребенок. Более того: если тот же самый ребенок прыгает на батуте, его поверхность меняется, она двигается вверх и вниз.
Точно так же и пространство может «подпрыгивать вверх и вниз» в плане изменения гравитации. Эти пространственные искажения называются «гравитационные волны», и, согласно Эйнштейну, они будут распространяться со скоростью гравитации. Итак, если мы сможем обнаружить гравитационные волны, сжимающие и «распрямляющие» пространство, мы, возможно, сможем измерить скорость гравитации.
Искажение самой ткани пространства — конечно, не выключение Солнца, но это всё равно выходит далеко за рамки современных технологий. К счастью, здесь нам помогла сама природа.
Измерение гравитационных волн
Само существование гравитационных волн было под большим вопросом ещё со времен Пуанкаре, который ввел этот термин. Все расчеты Эйнштейна, подхватившего его идею, сходились, а теория относительности получила экспериментальное подтверждение благодаря затмению Солнца в 1919 году, показавшему серьезное искривление света. Поэтому большинство ученых считали, что волны существуют. Оставалось только их обнаружить.
Проблема в том, что гравитация — самая слабая из всех четырех фундаментальных сил, в миллионы раз слабее остальных. Падение человека с километровой высоты останавливает небольшой слой атомов асфальта, связанных через кварки и глюоны. Обнаружение мелких колебаний гравитации — задача непростая. Чтобы наши приборы хоть что-то засекли, колебания должны быть вызваны чем-то вроде черной дыры. А лучше — двух черных дыр.
Испуская небольшое гравитационное излучение, они будут постепенно терять энергию и сближаться. А когда они войдут в горизонт событий друг друга, процесс ускорится, и две черные дыры сольются в одну. Это резко уменьшит их общее количество энергии и общую массу и высвободит остальное в виде гравитационных волн. Масса новой черной дыры, по расчетам, должна быть где-то на 5% меньше, чем сумма масс двух изначальных черных дыр. В процессе слияния во Вселенную выбрасывается больше энергии, чем за это время выделяют все видимые нам звезды.
Хотя гравитационное излучение было предсказано Эйнштейном еще в 1916 году, ученым потребовалось больше пятидесяти лет, чтобы как-то его засечь. В 1974 году астрономами была наконец найдена система с двойным пульсаром, и с её помощью за несколько лет мы подтвердили факт существования гравитационных волн. Общая теория относительности предсказывала, что две нейтронные звезды будут излучать гравитационные волны при движении вокруг общего центра масс, постепенно сближаясь, и уменьшение орбитальной энергии найденной системы в точности соответствовало предсказаниям теории Эйнштейна. За 10 лет орбитальный период системы уменьшился на 76 миллионных секунды в год.
То есть мы математически подтвердили, что два космических объекта способны с какой-то периодичностью излучать гравитацию, вызывая колебания в ткани пространства. Но чтобы обнаружить сами эти искажения, и в том числе скорость их распространения, пришлось 8 лет строить другой эксперимент.
В 1994-м для поиска гравитационных волн в США начали строить детектор LIGO — две одинаковые гигантские трубы длиной по 4 километра, совмещенные друг с другом под углом 90 градусов, образуя букву «Г». Далее через трубу пускался лазер, и, используя комбинацию зеркал и зная частоту луча лазера, измерялась разница в длине труб (разница в расстоянии, пройденном каждым лучом, создавала бы разность фаз между ними).
Поскольку трубы «смотрят» в разных направлениях, гравитационные волны при прохождении повлияют на длину труб по-разному, позволяя ученым засечь эти колебания (а также, может быть, засечь их скорость, то есть скорость распространения гравитации в пространстве).
Таких гигантских детекторов в США было построено два: на севере и на юге страны, ровно в 3000 километрах друг от друга. Дистанция тоже была выбрана не случайно: предполагалось, что если волны будут двигаться со скоростью света, это позволит детекторам засечь их с разницей ровно в 10 миллисекунд.
Лаборатории были запущены в 2002 году. И собирали данные каждый день до 2010 года. Следов гравитационных волн обнаружено не было.
В 2010-м начался процесс улучшения детекторов — установка новых лазеров и оборудования, чтобы в 4 раза повысить чувствительность сенсоров. Это стоило $220 млн и длилось 5 лет. Зато почти сразу же после включения устройство обнаружило свою первую гравитационную волну, прошедшую через «руки» её интерферометров. 14 сентября 2015 года были засечены две черные дыры порядка 30 солнечных масс каждая, которые слились на расстоянии около 1,3 миллиарда световых лет от Земли, судя по характеру затухания волн. Вот подробнее об этом моменте на Хабре.
В июне 2016 года — ещё один сигнал, слияние двух черных дыр в 14 и 7,5 раза массивнее Солнца.
В январе 2017 года — слияние двух черных дыр в 31 и 19 раз массивнее Солнца.
В августе 2017 года — слияние двух черных дыр в 30 и 25 раз массивнее Солнца.
В целом за время своей работы к настоящему моменту лаборатории засекли уже несколько десятков слияний. Почти всегда — двух черных дыр, хотя есть также слияния черных дыр с нейтронными звездами.
Первое официальное подтверждение существования гравитационных волн! Не просто излучения, как в 1974-м, а именно волн! Очень волнующий момент в истории астрономии. Но всё-таки, вы будете смеяться, полного ответа на вопрос о скорости гравитации он нам так и не дал. Для этого нужен был другой эксперимент.
Дело в том, что сигнал на интерферометрах длится доли секунды. Может показаться, что это очень мало, но при измерении скоростей, близких к скорости света, это совсем не та точность, которая нужна. Расстояние в 3000 км между двумя лабораториями давало разницу в 10 миллисекунд, как и предсказывалось, но из-за мельчайших помех (которыми могли служить даже далекие подземные толчки в другой части континента) часто разница была заметно больше. Было видно, что скорость гравитации близка к скорости света, но насколько близка? 70%, 90%?
Как можно измерить ещё точнее?
Способ есть. Слияние двух черных дыр — не единственное событие галактического масштаба. Большие гравитационные волны также могут быть вызваны столкновениями нейтронных звезд. Сверхплотных ядер, остающихся после вспышек сверхновых. Нейтронные звезды похожи на черные дыры, только они немного меньше и немного светлее. Кроме того, когда нейтронные звезды сталкиваются друг с другом, они не только дают гравитационное излучение, но и испускают мощную вспышку света, которую мы можем наблюдать.
Чтобы определить скорость гравитации, ученым нужно было увидеть слияние двух нейтронных звезд. И посмотреть, какая задержка будет между моментом обнаружения света от них и появлением сигнала волн гравитации на детекторах LIGO.
17 августа 2017 года астрономы наконец получили свой шанс. Детекторы зафиксировали какие-то очень странные, продолжительные волны. Все предыдущие события длились не больше секунды, а здесь сигнал шел больше 100 секунд. Частота колебаний была в сотню раз выше — объекты вращались с невероятной скоростью, выдавая по тысяче циклов в секунду. Если раньше сигналы исходили от пар черных дыр, сливающихся вместе, то здесь это были нейтронные звезды, в 1,1 и 1,6 раза массивнее Солнца, сцепившиеся друг с другом.
А спустя две секунды орбитальные обсерватории засекли гамма-излучение (которое является формой света), исходящее из того же места в космосе, — галактики, расположенной на расстоянии 130 миллионов световых лет от нас. Пройти такую дистанцию — и прийти в один и тот же момент! Никаких сомнений тут уже не оставалось. Наконец-то, спустя 350 лет после первых расчетов Ньютона, астрономы нашли то, что было нужно для точного определения скорости гравитации.
Об этой работе на английском можно почитать тут. Но суть ясна: гравитация и свет дошли до Земли с интервалом в две секунды друг от друга, при том что они путешествовали около 130 миллионов лет. А это значит, что они имеют одинаковую скорость. Погрешности почти нет (2 секунды от 130 млн лет — это 4,8·10-16). Мы не знаем — возможно, гравитация при столкновении нейтронных звезд начинает расходиться чуть раньше света, или свет чем-то блокировался, или, вероятнее всего, причина небольшой задержки в разнице между датчиками.
Как бы то ни было, у нас есть ответ. Гравитация и свет движутся с одинаковой скоростью, что подтверждается точными измерениями. Это еще раз говорит нам о верности теорий Эйнштейна и намекает на какую-то глубокую истину о природе пространства. Теперь ученым остается понять, почему эти два очень разных физических явления — свет и гравитация — имеют одинаковую скорость.
Промокод для читателей нашего блога!
— 15% на все тарифы VDS (кроме тарифа Прогрев) — по промокоду HabrFIRSTVDS.
50 тысяч активных серверов и 10 тысяч клиентов, которые с нами больше 5 лет.
Комментарии (261)
technomancer
01.11.2022 15:34+28То есть... Опять никуда не летим. :-(
izh-vii
01.11.2022 15:50+20Наоборот же. ))
Если солнце исчезнет, мы еще восемь минут будем двигаться по орбите, вокруг "ничего". Если представить гравитацию в виде веревки, выходит можно повиснуть на веревке, которая никуда не привязана. Точка опоры!
Открываются новые горизонты в области разработки гравитационных двигателей.
wataru
01.11.2022 16:32+45Если у вас веревка длиной хотя бы в несколько сотен километров, то можно вполне висеть на ней значительноевремя даже после того, как она перерезана. Ибо натяжение и другие механические силы передаются в веревке со скоростью звука в ней.
Иначе бы можно было бы развить скорость быстрее света, крутя очень длинный стержень, или передавать инофрмацию быстрее скорости света, тыкая кнопку очень длинным стержнем.
madcatdev
01.11.2022 21:43-10> Иначе бы можно было бы развить скорость быстрее света, крутя очень длинный стержень
Ну так в теории же можно, если сделать стержень из какого-то очень прочного материала, который не порвется от центробежной силы.
wataru
01.11.2022 21:58+20Нет. Даже в теории — нельзя. Даже если у вас бессконечно прочный материал.
Потому что даже самый прочный материал на таких масштабах будет вести себя как цепь. Вы дернете один конец — а второй об этом ничего знать до поры до времени не будет. Потому что механические силы в метериале будут распространятся со скоростью звука в нем. Вернее, скорость звука и есть та скрость, с которой распространяются механические воздействия в материале.
tvr
01.11.2022 22:25+3Потому что даже самый прочный материал на таких масштабах будет вести себя как цепь. Вы дернете один конец — а второй об этом ничего знать до поры до времени не будет.
Скорее не как цепь, а как кнут.
Zorro галактического масштаба.
madcatdev
01.11.2022 23:28+1А если у нас не стержень, а диск?
wataru
01.11.2022 23:32+7Без разницы. Если вы его будете закручивать, он в спираль закрутится. центр сделает оборот, а край еще даже не начнет движение. Механические взаимодействия распространяются со скоростью звука. Даже самые твердые материалы - на больших масштабах весьма гибкие.
madcatdev
02.11.2022 09:53Но это только при ускорении, а потом ведь угловая скорость на краю сравняется со скоростью в центре?
vanxant
02.11.2022 10:46+8Это посчитано, правда не для диска, а для сферы (может и для диска, но я не встречал). И нет, при приближении линейной скорости к световой такая фигня начинается из-за искривлений метрики, что только успевай челюсть подбирать. И то, что угловая скорость теперь зависит от широты, поэтому тело не может оставаться твёрдым - это только начало. Сфера превращается в эллипсоид - ну это тоже понятно. Параллельный перенос вектора больше не работает как мы привыкли, вы делаете небольшой круг и возвращаетесь в исходную точку, а вектор смотрит уже не туда. Часы нельзя синхронизировать даже локально. Понятие радиуса теряет смысл, его теперь переопределяют как длину окружности делить на пи - а это весело, потому что обычно у нас сферические координаты (два угла и расстояние от центра от нуля до радиуса).
SergeyMax
01.11.2022 23:39+6А если у нас не стержень, а диск?
Если вы реально хотите покрутить чем-то со скоростью выше скорости света, то задействуйте фонарик и Луну. Пятно света совершенно спокойно будет перемещаться по Луне со сверхсветовой скоростью.
perfect_genius
02.11.2022 15:57Можно подробнее? Это как? С условной лазерной указкой так получится?
fireSparrow
02.11.2022 19:29+5С любым источником света получится.
Вот только проблема в том, что в таком опыте ничего реального не перемещается со сверхсветовой скоростью.
Пятно света — это виртуальный объект. Когда мы говорим, что оно движется — это значит, что в одно место поток фотонов перестал приходить, а в другое — начал.perfect_genius
03.11.2022 15:14Видел на Хабре пример и с ножницами и с солнечным зайчиком, но всё не получается понять.
Лазерной указкой направляем на одну далёкую звезду. Теперь перенаправляем на другую. Теперь, виртуально, свет попадал и на все объекты между этими звёздами, и выходило бы, что свет от одной звезды прошёл до другой на сверхсветовой скорости, так?
Или относительно какой точки/места этот виртуальный объект движется быстрее света?
И зачем такая мысленная конструкция нужна?wataru
03.11.2022 15:35+2Ключевые слова — "виртуальный объект". Ни точка пересечения лезвий ножниц, ни солнечный зайчик, ни пятно от лазера не двигаются. Это не объекты, не частицы — это вообще ничто. Их нет, вы их придумали для удобства.
Точка пересечения лезвий — в каждый момент разная точка на лезвиях. Вы можете мыслено двигать такую вооброжаемую точку по всей вселенной как вам захочется с любой скоростью, а так же созадвать и уничтожать их в любых количествах не нарушая никаких законов сохранения. Вот в этом примере эта мысленная точка выбирается так, чтобы быть на обоих лезвиях.
С лазером и зайчиком все также. Разные фотоны света отразились от разных точек в пространстве и попали вам в глаз, создав у вас иллюзию какого-то движения. Можно также расставить по орбите вокруг солнечной системы лампочки и зажигать их по кругу. Так же в телевизоре можно посмотреть, как работает вечный двигатель, или супермен летает, а не падает, как яблоко. Но при этом никакие физические законы не нарушаются.
perfect_genius
04.11.2022 11:28их придумали для удобства.
Для удобства чего? Для чего такая мысленная конструкция нужна?
wataru
04.11.2022 11:42Для удобства восприятия мира. Несовершенство наших глаз выливается в то, что нам кажется, что зайчик от солнца движется. Удобно считать это объектом, например, когда за ним бегает кот.
KvanTTT
03.11.2022 17:10При этом информация не передается со скоростью большей, чем скорость света. Т.е. жители этих объектов не получат обновления быстрей, чем со скоростью света.
MishaRash
03.11.2022 19:15Да, например, зайчик контролируется не из точки, где он находится, а откуда испускается. Заложить в него информацию можно только оттуда, и распространяться она будет со скоростью света.
Groramar
01.11.2022 20:05+5Все просто. Еще 8 минут пространство будет искривлено, и постепенно выпрямится.
vanxant
01.11.2022 16:04+20Если кто хочет совсем сломать мозг, то вот вам more data.
Масса Юпитера составляет чуть меньше 1% массы Солнца, зато плечо — огромное (в солнечных радиусах). Плюс ещё есть Сатурн того же порядка массы, и с плечом ещё больше. В итоге, мало того, что Солнце само вращается вокруг центра масс Солнечной системы, этот самый центр ещё и не всегда расположен внутри Солнца. Будь Юпитер буквально в несколько раз тяжелее, мы бы жили в двойной звёздной системе (с оранжевым и коричневым карликами), а так у нас нечто переходное.
Так вот, когда мы пытаемся точно рассчитать положение планет в будущем, например для отправки космических аппаратов, нам приходится учитывать вот это вот вращение Солнца вокруг центра Солнечной. И в этих расчётах скорость гравитации считается бесконечной, иначе СС бы давно развалилась.
Никакого противоречия с теорией относительности здесь нет. Со скоростью света распространяются волны, вызванные третьей производной координаты. Гравитационное поле объекта "знает" первую и вторую производные его координат (т.е. скорость и ускорение) и двигается соответственно этому "знанию".
0x1A4
01.11.2022 16:49+32Наглядная визуализация вращения Солнца вокруг центра масс Cолнечной системы за период 200 лет:
Эффект можно наблюдать в планетарии Celestia.
egormerkushev
01.11.2022 17:37+2Достаточно логично, что скорость распространения потенциала принимаю за бесконечность, так как в реальном мире массы обычно не появляются из ниоткуда в большом количестве (исчезать - исчезают, да) и поэтому искривление пространства "постоянно" даже при движении в нем гравитирующих тел.
KvanTTT
01.11.2022 19:15Со скоростью света распространяются волны, вызванные третьей производной координаты.
Почему третья, разве не вторая?
vanxant
01.11.2022 21:46+6Потому что для гравитации вторая производная это потенциал ("ускорение"), а вот изменение потенциала, которое собственно и передаётся гравволной - это третья производная. Поле-то тензорное.
Вторая производная - это для векторных полей (например, электромагнитного).
DenisPantushev
02.11.2022 07:13+2Понятно. То есть, для того, чтобы заряженная частица излучала электромагнитное излучение, ей необходимо двигаться с ускорением (например туда-сюда, по синусоиде, как в антенне). А чтобы тело с массой излучало гравитационную волну, ей не просто надо двигаться с ускорением (например, по орбите вокруг общего центра масс), а двигаться со значительным ускорением частоты вращения (сливаться). Понятно, почему вращащиеся равномерно планеты не излучают гравитационные волны.
vanxant
02.11.2022 07:21+6А чтобы тело с массой излучало гравитационную волну, ей не просто надо двигаться с ускорением (например, по орбите вокруг общего центра масс), а
... а двигаться с неравномерным ускорением.
Вращение по орбите это тоже неравномерное ускорение (вектор ускорения-то вращается). Поэтому все планеты и их спутники излучают ГВ. Но мощность этого излучения пропорциональна кубу массы делить на пятую степень радиуса орбиты, умножить на очень маленький коэффициент ~ 1e-42. Соответственно, какие-то внятные мощности получаются только для тел звёздных масс, вращающихся на очень коротких орбитах в десятки км. Это могут быть только ЧД и НЗ, всё остальное столкнётся и сольётся раньше.
RedPandaHere
02.11.2022 19:18+2Справедливости ради масса Юпитера не 1% от массы солнца, а в 10 раз меньше, 0.1% (1,8986⋅10^27 от 1,9885⋅10^30)
Nikita_64
01.11.2022 16:13+6Он сказал бы, что люди одновременно и заметят исчезновение Солнца, и почувствуют резкий толчок, который пошлет Землю по прямой куда-то в глубины Вселенной.
Думается, что при изчезновении Солнца мы не почувствуем толчок, т.к. будем одной системой с Землей, и относительно нее не изменим своего положения/скорости.
fedorro
01.11.2022 22:13+1Изменится вектор ускорения, так что толчок будет, как в лифте, с которым мы как бы тоже одна система. А почувствуем или нет — зависит от силы)
Nukella
02.11.2022 19:19Нет не будет. В силу эквивалентности гравитационных и инертных это легко доказать через обычную карусель: если отцепиться от нее в момент вращения единственное, что ощущает тело, это вовсе не толчок, а отсутствие центробежной "силы" (мнимой силы в НИСО самого тела). Тут то же самое. Гравитация в нашем случае действует лишь как сила центростремительная, а если центробежная "сила" настолько мала, что мы ее не замечаем, то при пропаже солнца тем более ничего не ощутим
fedorro
02.11.2022 19:25-1если отцепиться от нее в момент вращения единственное, что ощущает тело
— пример так себе, тело может и не ощутить, а вот человечки, которые будут на этом теле тусить, когда оно отцепится, явно ощутят.
Shkaff
01.11.2022 16:20+14Поскольку трубы «смотрят» в разных направлениях, гравитационные волны при прохождении повлияют на длину труб по-разному, позволяя ученым засечь эти колебания (а также, может быть, засечь их скорость, то есть скорость распространения гравитации в пространстве).
Это не совсем так. Даже одной трубы хватило бы для детектирования. Вторая труба нужна исключительно чтобы бороться с классическими шумами (типа шума лазера) и усилить сигнал в два раза.
Дистанция тоже была выбрана не случайно: предполагалось, что если волны
будут двигаться со скоростью света, это позволит детекторам засечь их с
разницей ровно в 10 миллисекунд.А про такое я не слышал. Ведь ГВ приходят из разных направлений, и никогда точно не в направлении между двумя детекторами. Очень сомневаюсь, что под это подбирали расстояние.
но из-за мельчайших помех (которыми могли служить даже далекие подземные
толчки в другой части континента) часто разница была заметно больше.Скорее, погрешность из-за неточного знания, откуда пришел сигнал (т.е. направления распространения).
Было видно, что скорость гравитации близка к скорости света, но насколько близка? 70%, 90%?
Кстати, ученые это проверяли: если использовать первые пару десятков событий, получается величина между 0.97c и 1.01c (на уровне 90% достоверности).
leok
01.11.2022 17:15+3Одной трубы не хватит. Фишка именно в том, что в то время пока одно плечо становится длиннее другое укорачивается. И только если есть интерференция между ними это можно заметить.
Shkaff
01.11.2022 17:26Если у вас есть резонатор внутри плеча (как сейчас есть в детекторах) - достаточно одного плеча. Интерференция в таком случае происходит со светом, отраженным от переднего зеркала.
Действительно, обычно эти эффекты проще объяснить именно с двумя плечами. Но это не обязательное условие.
leok
01.11.2022 17:42Если волна перпендикулярна плечу, то интерференции в плече не будет совсем. Если она вдоль плеча, то интерференции тоже не будет потому что искажения длины нет. Под углом в 45 наверное можно будет заметить, но выигрыш чувствительности точно больше чем в 2 раза, помимо возможных направлений.
Shkaff
01.11.2022 17:48+4Если волна перпендикулярна плечу, то интерференции в плече не будет совсем.
Почему не будет? Будет, точно так же как в обычном интерферометре. Или я не понял, что вы имеете в виду под "перпендикулярна". Если волна приходит "сверху" от плеча, то сигнал потеряется в два раза. Во всех остальных случаях - по-разному.
Если она вдоль плеча, то интерференции тоже не будет потому что искажения длины нет.
Тогда не будет, да.
Но речь-то не о конкретной диаграмме направленности детектора, а о принципе действия. Принцип действия не обязательно включает в себя два плеча, это все, о чем я хотел сказать. Просто в статье два плеча подчеркиваются к фундаментально важный элемент, это не совсем так. Важен какой-то способ измерения изменения фазы, а уж как мы это делаем - дело второе.
leok
01.11.2022 18:23Будет, точно так же как в обычном интерферометре. Или я не понял, что вы
имеете в виду под "перпендикулярна". Если волна приходит "сверху" от
плеча, то сигнал потеряется в два раза. Во всех остальных случаях -
по-разному.Когда волна перпендикулярна, все плечо одинаково изменяет длину, это не будет вызывать интерференцию, поскольку длина волны света тоже меняется. Два условных пучка света с разных концов будут проходить плечо за одно и то же время. Интерференция между плечами возникает из-за того, что несмотря на искажение длины волны, время затраченное на прохождение плеча по прежнему меняется с его длиной.
Случай с более сложной ориентацией гораздо сложнее, но мне кажется там тоже будут серьезные проблемы с одним плечом, особенно при текущих частотах гравитационных волн порядка 10Гц.
Shkaff
01.11.2022 18:55+2Когда волна перпендикулярна, все плечо одинаково изменяет длину, это не
будет вызывать интерференцию, поскольку длина волны света тоже меняется.Это не полное описание того, что происходит. Я писал подробно про это в статье на хабре. Там описывается случай двух плечей, но аналогичное же рассмотрение справедливо и для одного плеча.
Интерференция между плечами возникает из-за того, что несмотря на
искажение длины волны, время затраченное на прохождение плеча по
прежнему меняется с его длиной.То же происходит и в резонаторе.
Случай с более сложной ориентацией гораздо сложнее, но мне кажется там тоже будут серьезные проблемы с одним плечом, особенно при текущих частотах гравитационных волн порядка 10Гц.
Почему именно 10Гц? Не знаю, я серьезно не думал про одно плечо, потому что это требует нереалистичных уровней стабилизации лазеров.
Но вроде диаграмма получается какой-то такой, если я нигде не налажал.
eviltedy
02.11.2022 19:23+1А Вы можете объясните на пальцах работу резонатора в интерферометре LIGO?
Как пишется в источниках - основная задача резонатора увеличить эффективную длину плеч с 4км до 1200км. Следовательно предполагается, что свет будет переотражаться между зеркалами резонатора 300 раз.
И вот это для меня тонкое место. Как я знаю, резонатор Фабри-Перо является спектральным фильтром, то есть он пропускает излучение, которое совпадает с его резонансными частотами.
Я не совсем понимаю как связаны спектральные свойства резонатора со временем, которое фотон будет находиться внутри резонатора.
Мы же в любом случае получим какое-то число фотонов, которые пройдут "насквозь" резонатор, каким-то потребуется больше переотражений, каким-то меньше, какие-то вообще "исчезнут внутри".
Как я понимаю тут речь скорее всего идет о среднем количестве переотражений фотонов внутри резонатора, которое должно выполниться для того, что бы фотоны покинули резонатор.
Мне непонятно следующее: какой механизм собственно помогает во время этих переотражений фотонам изменить свою энергию (частоту), чтобы выйти из резонатора?
И второй момент - получается, что если мы должны также настроить лазер, так чтобы он формировал фотоны с некоторой отстройкой по частоте, чтобы они сразу не покинули резонатор?
Или я где-то в корне не прав, и не даже если фотон будут иметь частоту, соответствующую резонансной частоте резонатора, то он все равно в среднем переотразится 300 раз внутри резонатора прежде чем покинуть его?Shkaff
02.11.2022 19:35Или я где-то в корне не прав, и не даже если фотон будут иметь частоту,
соответствующую резонансной частоте резонатора, то он все равно в
среднем переотразится 300 раз внутри резонатора прежде чем покинуть его?Даже если фотон настроен на несущую частоту, он в среднем переотразится 300 раз. Только если бы зеркала были идеально отражающими, фотон бы никогда не вышел.
В случае с резонаторами в детекторах, они одностронние (т.е. "заднее" зеркало полностью отражает). Так что все фотоны в любом случае выходят через переднее зеркало. Почти ничего не поглощается внутри - это одна из больших и сложных инженерных задач для детекторов.
Другое дело, что фотоны действительно меняют свою частоту (мы их запускаем на несущей частоте, а они приобретают частоту сигнала, смещенную от частоты несущей на 100-1000Гц). Но это логично: энергия гравитационной волны переходит фотонам. Если бы не было передачи энергии, мы бы не смогли зарегистрировать волны вообще.
fireSparrow
01.11.2022 16:22+20Гипотетический безмассовый гравитон, предложенный в 1930-х годах, так и не был обнаружен, несмотря на массу экспериментов.
Намеренный каламбур?
vvzvlad
01.11.2022 21:02+18Гипотетический безмассовый гравитон, предложенный в 1930-х годах, так и не был обнаружен, несмотря на массу экспериментов.
Ну он же безмассовый, поэтому в массе экспериментов его и не обнаружили. Эх, ученые-ученые. Умные, а такое пропустили.
surVrus
01.11.2022 16:27+4День добрый!
Я правильно понимаю, что доказательство скорости распространения гравитации построено на таких событиях:Считается, что гравитационные волны должны изменять длину неких материальных объектов. Если объекты далеко друг от друга - то такое изменение будет слегка не синхронным.
Есть два детектора, измеряющих длину неких объектов с высокой точностью, но на грани возможностей измерения. То есть надо "поймать" результат, при условии, что величина такого результата соизмерима с погрешностью измерения.
Результаты измерения представляют собой огромный массив "шума" с некоторыми случайными и периодическими отклонениями. Эти отклонения интерпретируются после сложной фильтрации, как полезный результат.
Иногда, результаты интерпретации показывают, что объекты действительно изменяли свой размер. Причем таких результатов может быть несколько в течении короткого времени (некий периодический процесс).
Такие результаты проверяются через иные детекторы. Если гравитационный детектор что-то показал, то детекторы гамма-излучения тоже могут что-то показать. Или не показать. Но один раз такое совпадение случилось и оно описано выше. Причем сначала сработал детектор гравитации, потом - гамма детекторы, с разницей в секунды.
Результаты такого совпадения были интерпретированы, как подтверждение близкости скоростей волн гравитации и скорости света.
Я ничего не перепутал и не забыл?
Если это более-менее так, как описано, то стоит наверное обратить внимание на то, что не видно в этих измерениях. Например, были ли обратные события: когда сначала срабатывали гамма-датчики, а потом - гравитационные? А когда они срабатывали вместе? А как они вместе реагируют на техногенные события? Например, на ядерные испытания в Северной Корее? Причем не объявленные, типа тайные.
Есть ли какие-то оценки достоверности и точности исходных данных?
Тут ведь как: понятно, что теоретические слияния сверхмассивных объектов редкие, что такая удача бывает редко. Но удача ли это? Или это два независимых явления, отголоски которых пришли почти одновременно с примерно одного направления? А может быть и с диаметрально противоположных направлений?
vassabi
01.11.2022 17:07их таких с тех пор сделали уже несколько, поэтому с "диаметрально противоположных" - уже никак не получится.
leok
01.11.2022 17:21+1Пункт 1: гравитационные волны превращают круг в эллипс. Если у нас есть волна двигающаяся по направлению z, тогда в то время когда направление x растягивается, направление y сжимается. Через пол периода они меняются.
Shkaff
01.11.2022 17:42+11Считается, что гравитационные волны должны изменять длину неких
материальных объектов. Если объекты далеко друг от друга - то такое
изменение будет слегка не синхронным.Изменение расстояний между объектами, не длину самих объектов. В грав детекторах измеряют изменение расстояния между зеркалами
Есть два детектора, измеряющих длину неких объектов с высокой точностью,
но на грани возможностей измерения. То есть надо "поймать" результат,
при условии, что величина такого результата соизмерима с погрешностью
измерения.Измеряется не абсолютная длина, а изменение длины (точнее, расстояния между зеркалами).
Такие результаты проверяются через иные детекторы.
В первую очередь черед другие детекторые гравитационных волн. У нас сейчас работает 5 детекторов, которые могут независимо регистрировать сигнал от гравитационных волн. Сравнение этих сигналов позволяет отобрать настоящие (т.е. приходящие от звезд) при совпадении параметров. Таких совпадений на настоящий момент было очень много, как минимум около 100 идентифицировали как достоверно астрофизические.
От некоторых событий приходят не только гравитационные волны, но и электромагнитные (или нейтрино). Их можно тоже наблюдать независимо, как было сделано в эксперименте.
Но это был единственный раз, когда ГВ детекторы как-то совпадали по времени с электромагнитными. Каждый раз при наблюдении чего-то на ГВ детекторах, мы рассылаем оповещение всем обсерваториям с предложением посмотреть на определенный участок неба. Пока только один раз мы увидели совпадающий сигнал. Но ГВ детекторы только начали свою работу и даже не достигли запланированной чувствительности.
Или это два независимых явления, отголоски которых пришли почти одновременно с примерно одного направления?
Это оценивают независимо и для данного события вероятность совпадения - 10<sup>-8</sup>.
А может быть и с диаметрально противоположных направлений?
Так точно не может быть: событие в эм волнах наблюдали во всех диапазонах. А у грав. детекторов очень специальная диаграмма направленности, они хорошо заличают, откуда пришел сигнал (особенно при использовании нескольких детекторов).
ksbes
02.11.2022 11:11+2Немного придирок:
Изменение расстояний между объектами, не длину самих объектов...
Это чистой воды софизм: длинна объекта эта расстояние между самыми удалёнными его точками, а расстояние между зеракалами — это длина объекта «канал для лазерного луча выкопанный в земле».
Немного скепсиса:У нас сейчас работает 5 детекторов, которые могут независимо регистрировать сигнал от гравитационных волн. Сравнение этих сигналов позволяет отобрать настоящие (т.е. приходящие от звезд) при совпадении параметров…
Ну детекторы вполне могут наблюдать и настоящие, например, экзотические сдвиги земной коры и/или ядра — чисто сейсмически. С их чуствительностью они много чего могут намерить, чего мы не знаем/не можем точно просчитать в геологии Земли. Тут именно независимое подтверждение является очень ключевым,
НО<Или это два независимых явления...> Это оценивают независимо и для данного события вероятность совпадения — 10E-8
Спасибо за ссылку. На сколько я понял там оценивают вероятность именно такой вспышки совпасть с именно таким видом гравитационных волн, что выглядит как статистическое передёргивание.
Если брать всё детектирование гравитационных волн (в т.ч. и отброшенных и не подтверждённых другими детектрами) и все виды высокоэнергетических событий от слияний (все виды гамма вспышек, потоки нейтрино), то вероятность там на несколько порядков подскочит.
Тем более, как я заметил, волны они тоже не шибко уверенно ( < 5 сигма) детектируют.
(А это значит вероятность того что среди намеренных гравитационных волн есть хотя бы одна ложноположительная — уже довольно велика).
И да. Я как-то ни разу не встречал «баерсовского анализа» детекиирования гравитационных волн. Т.е. ответа на ворпос:
Сколько событий детектирования гравитационных волн должны были получить независимое подтверждение, но не получили?Shkaff
02.11.2022 12:42+1расстояние между зеракалами — это длина объекта «канал для лазерного луча выкопанный в земле».
Нет, зеркала в данном случае подвешены и являются свободными массами (в направлении луча). Длина вакуумной камеры почти не меняется за счет молекулярных связей. А расстояние между зеркалами - меняется, потому что они свободно движутся.
Ну детекторы вполне могут наблюдать и настоящие, например, экзотические сдвиги земной коры и/или ядра — чисто сейсмически.
Могут, и меряют. Но нет акустических сигналов, которые распространяются со скоростью света между детекторами. Кроме того, есть куча независимых сенсоров, которые измеряют все возможные возмущения вокруг.
а сколько я понял там оценивают вероятность именно такой вспышки
совпасть с именно таким видом гравитационных волн, что выглядит как
статистическое передёргивание.Нет, там независимый поиск: "To quantify the temporal agreement, we consider the null hypothesis that SGRB and GW detection events are independent Poisson processes and
determine how unlikely it is to observe an unassociated SGRB within 1.74s of the GW signal." Это дает 4.4 сигма только по временному совпадению (не учитывая направление). С учетом направления получается 5.3 сигма, что это сигналы одной природы.Тем более, как я заметил, волны они тоже не шибко уверенно ( < 5 сигма) детектируют.
Нет, что вы, гораздо больше 5 сигма. Не знаю, откуда вы взяли, что не сильно уверенно? False alarm rate, который обычно используют для ГВ сигналов для GW170817 был типа 10 тысяч лет, и 200 тысяч лет для GW150914.
Я как-то ни разу не встречал «баерсовского анализа» детекиирования гравитационных волн. Сколько событий детектирования гравитационных волн должны были получить независимое подтверждение, но не получили?
Пока - только одно должно было получить, оно и получило. Когда мы будем наблюдать больше слияний нейтронных звезд, будет больше независимых наблюдений.
nikolas78
03.11.2022 00:10+1Изменение расстояний между объектами, не длину самих объектов. В грав детекторах измеряют изменение расстояния между зеркалами
То есть растяжение пространства происходит «сквозь» материю? То есть материя при этом никак не взаимодействует с этим процессом? А как-же тогда гравитация — свойство материи, влияющее на пространство?
Давно ждал возможности задать этот вопрос...Shkaff
03.11.2022 12:33Короткий ответ: взаимодействует:)
Длинный ответ: материя находится в пространстве. Ее масса (как и любая энергия, кстати), искривляет пространство. Искривленное пространство определяет, как материя движется в пространстве.
Поэтому когда пространство растягивается гравитационной волной, для материи это выглядит как и другое искривление пространства (скажем, под действием массы Земли). И материя движется соответственно.
При этом сама материя тоже, конечно, создает искривление, но для зеркал оно очень-очень мало, так что им можно пренебречь.
То есть, процесс такой: приходит гравитионная волна, смещает зеркала (при этом тратится какая-то энергия). Движение зеркал в свою очередь приводит к испусканию гравитационной волны (только очень-очень слабой).
Ну и наконец: сама материя тоже немного растягивается вместе с пространством. Только ее держат силы молекулярных связей, так что растягивается она не так сильно. Но есть эксперименты, которые пытаются зарегистрировать именно такое растяжение самой материи (например, эксперименты Вебера).
Gugi
03.11.2022 13:17Не могли бы Вы пояснить, что именно Вы имеете в виду, когда Вы говорите об искривлении пространства? Что собственно искривляется?
ksbes
03.11.2022 13:31Пространстово-время же? Тело притягивает не только другие тела, но и прошлое и будущее :)
Тут скорее вопрос в чём оно искривляется?
Но тут всплывает проблема что пространство-время в общем-то полностью «статично» (детерминизм и всё такое) и такие вопросы немного теряют в смысле.nikolas78
03.11.2022 13:56Тут скорее вопрос в чём оно искривляется?
Вот кстати да. Относительно чего пространство искривляется или растягивается?wataru
03.11.2022 14:16+1Относительно себя же. Это сложно представить, ибо мы можем себе представить максимум изогнутую 2-мерную поверхность в 3-мерном пространстве.
Но кривизна — это свойство расстояния внутри пространства. Наше пространтво не обязано быть изогнутой загогулиной в обычном неизогнутом 4-мерном пространстве. Просто есть наше пространство и метрика в нем описывается вот этими формулами, которыме же описывается метрика, допустим на поверхности сферы или седла.
Тоже и с растягиваниями. Нам легко представить, что эластичная ткань прогибается под весом шарика или растягивается, когда ее тянуть за края. Все это происходит в обычном трехмерном пространстве. Но математическая модель расстояния в этой ткани не требует, чтобы эта такань была в каком-то трехмерном пространстве.
Gugi
03.11.2022 14:58-1Ха-ха. Это очень смешно. В Википедии написано, что "пространство (физическое или обычное) -- это трехмерное пространство". Вы на вопрос "относительно чего пространство искривляется" отвечаете "относительно себя же".
Язык позволяет вообще все что угодно сказать: можно сравнивать кислое с пестрым, можно обсуждать хливких шорьков, шныряющих по наве, можно поговорить о том, что пространство - это пространство и оно искривляется относительно самого себя. И плюсик за это получить.
Исходный вопрос, тем не менее, никуда не делся и по-прежнему требует ответа по существу, а не просто набора произвольных слов: что именно искривляется-то?wataru
03.11.2022 15:05+2Ну вот нет какого-то внешнего "надпространства", в котором наше пространство искривляется, как лист бумаги в обычном пространстве. По крайней мере такое не обнаружено, да оно и не нужно. Почитайте, что такое кривизна. Ну вот просто получается, что "значение некоторого дифференциального выражения 2-го порядка" оказывается не нулевым. Это свойство пространства самого по себе. Не относительно чего-то.
Gugi
03.11.2022 15:10-1В определении кривизны, на которое Вы ссылаетесь, речь идет о свойствах "объектов". Но физическое пространство - не объект.
ksbes
03.11.2022 15:14-1Читаем по сссылке:
Кривизна́ — собирательное название ряда характеристик <...>, описывающих отклонение того или иного геометрического «объекта» (кривой, поверхности, риманова пространства и т. д.) от соответствующих «плоских» объектов (прямая, плоскость, евклидово пространство и т. д.).
Так от чего отклоняется пространство?
(P.S. и да, пишу уже прямым текстом — хватать путать искривление 3-х мерного евклидова пространства и 4-х мерного псевдоевклидова пространства-времени)
Gugi
03.11.2022 15:41Геометрический объект - это ментальный концепт. Это абстракция, не имеющая соответствия в реальном физическом мире. Так же как число. В реальном мире нет чисел как таковых, понимаете? Вы отождествляете идею, живущую в человеческой голове, с физической реальностью.
wataru
03.11.2022 15:51+3Чисел в реальном мире нет. А вот 10 километров, 7 кулонов, 3 джоуля, 4 яблока и 200 граммов — есть.
Числа — это свойства реально существующих вещей, которые, оказывается, полностью описываются математикой чисел. Можно сложить 2 яблока и 3 яблока и получить, как и ожидается, 5 яблок.
Так же и пространство. Кривизна — это его свойство. Свойство можно измерить. Можно заметить как оно меняется в зависимости от каких-то воздействий. И оно описывается математикой геометрических объектов.
Вы отождествляете идею, живущую в человеческой голове, с физической реальностью.
Именно так и работает наука. Строится математическая модель — идея, живущая в человеческой голове, которая как можно точноее описывает физическую реальность. Если модель снова и снова делает правильные предсказания, то она считается доказанной и физическая реальность считается описываемой этой моделью.
Дальше уже не повторяют каждый раз, что пространство описывается уравнениями, присущими геометрическим объектам. А тупо говорят, что пространство — это на самом деле такой-то и такой-то геометрический объект.
Gugi
03.11.2022 16:22-1Числа - это свойства реально существующих вещей, верно. Но пространство - это не "реально существующая вещь". Это ментальный концепт. В реальном мире существуют расстояния между объектами. Но не существует "совокупности этих расстояний" как самостоятельной сущности.
Если наука действует по описанному Вами принципу "Строится математическая модель — идея, живущая в человеческой голове, которая как можно точнее описывает физическую реальность. Если модель снова и снова делает правильные предсказания, то она считается доказанной", это вообще-то означает, что наука принципиально не отличается от веры. Сначала необходимо ПОВЕРИТЬ в соответствие между идеей в голове и реальностью, а затем - в то, что множество правильных предсказаний тождественно истине.
Конкретно в обсуждаемом случае идея соответствия между кривым геометрическим пространством и реальным физическим вообще-то ни на чем не основана, кроме нашего желания объяснить непонятное через придуманное.
wataru
03.11.2022 16:55+1В реальном мире существуют расстояния между объектами. Но не существует "совокупности этих расстояний" как самостоятельной сущности.
Всмысле, вы считаете, что пространства не существует?
Сначала необходимо ПОВЕРИТЬ в соответствие между идеей в голове и реальностью
Нет. Это соответствие как раз доказывается экспериментами. То самое предсказание. Но надо поверить, что законы природы познаваемы, действуют универсально. Ну и еще, конечно, есть вера в авторитеты, ибо уже давно никто не может самостоятельно проверить всю физику. В этом смысле наука немного похожа на религию. Но есть фундаментальное различие — наука работает.
Gugi
03.11.2022 17:30-1Вы не поняли мою мысль.
Что касается пространства. Геометрическое пространство и реальное физическое пространство -- это два разных МЕНТАЛЬНЫХ объекта. Пространство как реальный объект не существует, существуют лишь расстояния между физическими объектами. Что здесь не соответствует истине?
Что касается соответствия между идеей и реальностью, Вы перепрыгиваете через одно звено и возражаете не на мое утверждение. Чтобы доказывать соответствие, нужно для начала поверить в существование самого этого соответствия, понимаете? Не в идею как таковую, а в то, что между этой идеей, существующей в голове у человека, и реальностью, существующей вне наших голов, есть связь. Вот как Вы верите в то, что абстрактное геометрическое пространство можно ставить в соответствие реальному физическому. Но это акт веры, понимаете? Попробуйте строго аргументировать правомерность такого соответствия.
wataru
03.11.2022 18:11+2Геометрическое пространство и реальное физическое пространство — это два разных МЕНТАЛЬНЫХ объекта.
Геометрия выросла как раз из измерения этого самого физического пространства.
Пространство как реальный объект не существует, существуют лишь расстояния между физическими объектами.
Вот эти самые расстояния подчиняются математическому аппарату геометрических пространств. Как физический объект вода подчиняется уравнениям Навье — Стокса. Так и физический объект "расстояние" подчиняется уравнениям изучаемым геометрией.
Чтобы доказывать соответствие, нужно для начала поверить в существование самого этого соответствия, понимаете?
Ну это постулат познаваемости, да. Мы предполагаем, что физический мир соответствует каким-то математическим моделям (каким конкретно — показывают эксперименты). Без этого постулата науки быть не может.
В него верят, потому что он тупо работает. Самолеты летают, смартфоны — работают. Именно так, как описывает математика.В более общем смысле, можно ослабить его до "поведение мира соответствует какой-то модели". В худшем случае эта модель — копия всего мира: по сложности равна всему миру, никак не применима на практике, ничего не объясняет и не предсказывает. Но модель, т.е. описание мира всегда можно составить.
Gugi
03.11.2022 20:22Батенька, да Вы трансформер :)
Я правильно понимаю, что если физический объект "вода" описывается уравнениями, то из этого следует, что все, что описывается уравнениями, является физическим объектом? Дырка от бублика тоже описывается, следует ли из этого ее самостоятельное существование как физического объекта? Кажется, никто еще не возносил уравнения на такую высоту :)
Мы предполагаем, что физический мир соответствует каким-то математическим моделям
Верно, но из этого не следует, что любая понравившаяся нам математическая модель может быть поставлена в соответствие любому явлению просто потому, что это красиво. Вот в данном конкретном случае я задаю очень простой вопрос: что именно искривляется в реальном пространстве, свойства которого пытаются описать по аналогии с абстрактными математическими пространствами. И никто не может мне ответить. Вместо этого мне пытаются объяснить, что такой вопрос задавать не надо, надо просто верить в математику. Но непонятно, почему произвольное соответствие между реальным физическим пространством и абстрактным математическим правомочнее, чем мой вопрос. Он тоже красивый :))
BigBeaver
03.11.2022 20:45Понятие физического объекта имеет смысл только в контексте какой-то теории или парадигмы. То есть, если у вас есть теория, в которой есть какие-то законы, описывающие дырку от бублика и её взаимодействие с чем-то там еще, то она будет объектом этой тории, да.
nikolas78
04.11.2022 01:53+1Вот в данном конкретном случае я задаю очень простой вопрос: что именно искривляется в реальном пространстве, свойства которого пытаются описать по аналогии с абстрактными математическими пространствами. И никто не может мне ответить.
Скорей всего, это такое следствие развитие науки — мы уже не можем понять/ощутить, что это на самом деле, а можем всего лишь увидеть, что математические выкладки подтверждаются числами на табло экспериментального прибора.
Это сравнительно новый тип науки, в которой модели реальности есть, а что там происходит на самом деле — можем лишь догадываться.
wataru
04.11.2022 11:52Я правильно понимаю, что если физический объект "вода" описывается уравнениями, то из этого следует, что все, что описывается уравнениями, является физическим объектом?
Нет. Из того, что вот эта овца белая — не следует, что всё белое — овцы. Классическая логическая ошибка, откуда вы это взяли вообще?
Дырка от бублика тоже описывается, следует ли из этого ее самостоятельное существование как физического объекта?
Почему у вас все обязательно должно быть физическим объектом? Дырка от бублика — это свойство бублика, его формы. Оно существует. И согласно топологической математической модели этой дырки, бублик можно за эту дырку повесить на веревочку, что и наблюдается в реальном мире. Так и расстояния — свойство пространства.
Верно, но из этого не следует, что любая понравившаяся нам математическая модель может быть поставлена в соответствие любому явлению просто потому, что это красиво
Я этого нигде и не утверждал.
что именно искривляется в реальном пространстве, свойства которого пытаются описать по аналогии с абстрактными математическими пространствами.
Метрика расстояния искривляется. Само пространство. Вы не воспринимайте слово "искривляется", как изменение формы физического объекта. Пространство — не объект, который можно пощупать. Формы у него нет. У него есть только расстояния в нем и свойства этой метрики.
Gugi
04.11.2022 12:26Слушайте, чтобы не плодить взаимное непонимание, предлагаю Вам простое решение. Вы подвесите бублик за дырку на веревочку в соответствии с Вашим утверждением
бублик можно за эту дырку повесить на веревочку, что и наблюдается в реальном мире
выложите фото, и тогда мы продолжим этот увлекательный разговор.
wataru
04.11.2022 13:53Что не так? Если вы себе как-то иначе представляли подвешивание бублика за веревку, то это ваши проблемы, а не подмена понятий.
khajiit
04.11.2022 14:23Дырка от бублика тоже описывается
Не описывается.
Что инвалидирует остальные выкладки, опирающиеся на это утверждение.Самостоятельно сможете догадаться, какой объект описывается тем, чем вы хотите описать дырку от бублика? Подсказка — это бублик! И дырка — одно из свойств, его описывающих.
khajiit
04.11.2022 14:39Но надо поверить, что законы природы познаваемы, действуют универсально
Не надо в это верить. Второе отлично доказывается самим существованием одинаково устроенных сложных систем. Первое, в общем-то, тоже.
есть вера в авторитеты
Там, где появляется вера в авторитеты, заканчивается наука.
В маглев или туннельный микроскоп не нужно верить, их достаточно потрогать. Они существуют и работает ровно так, как запланировано — а значит, лежащие в основе их функционирования теории — верны.
И понимать электродинамику и квантовую физику для этого — совершенно необязательно.Но есть фундаментальное различие — наука работает.
Это следствие. Фундаментальное различие в другом: принципиально противоречащие друг другу подходы в каждой из них. Религия требует веры вместо проверки, наука — проверки вместо веры.
Shkaff
03.11.2022 15:16+1Я думаю, тут мешает язык. Искривление пространства - это изменение того, как мы определяем расстояние между точками. Представьте три разных координатных сетки: для каждой из них расстояние между двумя точками будут разными. При этом изменение этой координатной сетки не зависит от наличия третьего измерения. Именно это происходит и в случае с пространством-временем в ОТО.
Gugi
03.11.2022 15:31-2Изменение того, как мы определяем расстояние между двумя точками, - это изменение, происходящее в нашем мозгу, а не в реальном физическом пространстве. Понятно, что наше сознание может представить себе много разных координатных сеток, как и хливких шорьков. А мой вопрос вполне конкретен: что именно соответствует нашим ментальным координатным сеткам в реальном мире?
Gugi
03.11.2022 15:56Это понятное объяснение :) А теперь объясните, пожалуйста, как от конкретного изменения расстояний между объектами Вы переходите к утверждению о кривизне пространства, т. е. этих самых расстояний? В реальности, не в уме.
Shkaff
03.11.2022 16:02Это определение кривизны пространства. Буквально: то, что называется кривизной пространства, это то, каковы расстояния между объектами (по сравнению с плоским пространством). Измеряете расстояние между двумя объектами до того, как произошло изменение (пришла грав волна) и после. Сравниваете.
Gugi
03.11.2022 16:12-1Слушайте, ну апелляция к определениям - это уход от ответственности :) Пожалуйста, объясните мне своими словами, как Вы лично это понимаете. Вот два объекта были на расстоянии A1, а затем расстояние между ними становится A2. Где тут кривизна?
Shkaff
03.11.2022 16:16Если вы возьмете несколько объектов, то увидите, что расстояния между ними поменялись по-разному. Кривизна характеризует, как эти изменения зависят друг от друга.
Gugi
03.11.2022 16:39ОК, но ведь их зависимость друг от друга можно объяснять разными способами. Правильно ли я понимаю, что идея "кривизны" выбирается как одно из простейших (для нашего воображения) объяснений наблюдаемой реальности?
Shkaff
03.11.2022 16:53+1А их зависимость друг от друга оказывается связанной с гравитацией.
Идея же кривизны - это то, что приходит к нам из простой геометрии. Таков наш матаппарат. Другой математики у нас нет. Но в нашем языке "кривизна" имеет много значений, которые дают разгуляться воображению: что если у пространства есть кривизна, то оно должно быть искривлено куда-то еще в другое измерение. Но нет, речь идет исключительно о связях между расстояниями в разных направлениях (и временными отрезками, кстати). Для этого не нужно никаких других измерений.
Gugi
03.11.2022 17:39Идея же кривизны - это то, что приходит к нам из простой геометрии. Таков наш матаппарат. Другой математики у нас нет.
Вот Вы опять перекладываете ответственность, только теперь на математику. Но математические идеи в качестве объяснений для наблюдаемой реальности сами собой не приходят. Их люди выбирают. Правильно ли я понимаю, что идея "кривизны" выбирается как одно из простейших (для нашего воображения) объяснений наблюдаемой реальности?
Я столь настойчиво спрашиваю как раз потому, что не даю разгуляться воображению.
Shkaff
03.11.2022 17:55Правильно ли я понимаю, что идея "кривизны" выбирается как одно из
простейших (для нашего воображения) объяснений наблюдаемой реальности?Нет никакой "идеи" кривизны. Кривизна - это свойство пространства, в котором мы находимся. Которое, кстати, является физической реальностью, обладает энергией и прочими свойствами физической реальности.
Как вы наблюдаете эту кривизну? Например, когда падаете с велосипеда: ваше тело двигается в пространстве-времени по определенной траектории.
Gugi
03.11.2022 19:12Если Вам надоело отвечать на мои вопросы, Вы просто перестаньте на них отвечать, так будет честнее. Но не надо доходить до утверждения, что криволинейные траектории движения объектов свидетельствуют о кривизне пространства.
Из того, что Вы рассказали в этой ветке, в сухом остатке имеются лишь несколько объектов, между которыми по-разному меняются расстояния. Мне кажется довольно очевидным, что этот факт можно объяснять по-разному. И по-прежнему совершенно непонятно, что именно в реальном мире соответствует абстрактным криволинейным пространствам из области чистого математического разума. Выглядит так, что Вы произвольно соотносите друг с другом разные вещи (то, что существует в уме, и то, что существует совершенно независимо от ума) на том лишь основании, что в человеческом языке они именуются одним и тем же словом "пространство".
Shkaff
03.11.2022 19:16Давайте так: гравитационные волны - искривление пространства-времени. Они переносят энергию (и импульс). Являются ли они объектами физической реальности или "просто играми ума"? На мой взгляд перенос энергии однозначно указывает на реальность гравитационных волн и пространства. Если вы можете объяснить этот эффект в рамках концепции "пространство - это просто набор расстояний между объектами", то флаг вам в руки.
Gugi
03.11.2022 20:01Видите ли, для Вас набор слов "искривление пространства-времени" обладает смыслом, а для меня - нет. И я хочу выяснить, что именно стоит для Вас за этими словами. Конечно, перенос энергии свидетельствует о существовании волн. С этим никто не спорит.
Похоже, непонимание сводится к разному содержанию термина "физическое пространство". Вы выше написали, что пространство является физической реальностью, обладает энергией и прочими свойствами физической реальности. Возможно, это общепринятая ныне точка зрения, но общепринятость вовсе не делает ее убедительной: это своего рода научная казуистика = изворотливое доказательство желаемого.
Пространство само по себе ничем не обладает и не является самостоятельной физической сущностью. Пространство - это дырка от бублика. Если пространство между физическими объектами во вселенной наполнено энергией, значит, есть некое поле или носитель этой энергии. А утверждение, что энергия есть свойство самого пространства -- это произвольное казуистическое расширение понятия "пространство". Это игра со значением слова, которая позволяет современной физике увиливать от эфирных гипотез.
Сразу оговорюсь: я вовсе не утверждаю, что эфир или что-то подобное существует. Мое утверждение сводится к тому, что: наличие энергии и гравитационных волн, перемещающихся в пространстве, требует либо гипотезы о существовании носителя этой энергии и этих волн, либо игр со словом "пространство", которое из дырки от бублика начинает волшебным образом превращаться в самостоятельную физическую сущность.
Заметьте, что Вы не можете убедительно объяснить свойства этой удивительной физической сущности. На простой вопрос "что именно искривляется" у Вас нет ответа за исключением аналогий с абстрактными математическими пространствами. Но попробуйте взглянуть непредвзято: Вы же подгоняете реальное физическое пространство под желаемое объяснение. Когда нужно сравнить его с математической абстракцией, оно приобретает свойства этой абстракции (кривизну), а когда нужно объяснить наличие энергии, оно теряет свойства абстракции и превращается в "физическую реальность, обладающую энергией и прочими свойствами физической реальности". Это напоминает анекдот "ты либо штаны надень, либо крестик сними" :)
Shkaff
03.11.2022 20:22Вопрос в том, что вообще понимать под "физической сущностью". Для меня физической сущностью является то, что производит видимый эффект на реальность. Например, гравитационная волна смещает зеркала, передавая энергию при этом.
Мое утверждение сводится к тому, что: наличие энергии и гравитационных
волн, перемещающихся в пространстве, требует либо гипотезы о
существовании носителя этой энергии и этих волн, либо игр со словом
"пространство", которое из дырки от бублика начинает волшебным образом
превращаться в самостоятельную физическую сущность.Именно так, пространство-время превращается в самостоятельную физическую сущность. Мы однозначно наблюдаем передачу энергии из гравитационных волн в движение зеркал. Соответственно, мы вынуждены признать, что существует нечто, передающее энергию со скоростью света и воздействующее гравитационно. Для меня значит одно: пространство-время являются физическими сущностями, которые обладают энергией и могут переносить энергию.
На простой вопрос "что именно искривляется" у Вас нет ответа за
исключением аналогий с абстрактными математическими пространствами.Пространство-время. Это физический объект. То, что для вас это "дырка от бублика" затрудняет объяснения, т.к. в рамках концепции "дырка от бублика" объяснить это невозможно.
Кривизна - одно из свойств пространства-времени. Точно так же, как спин или заряд - свойство электрона.
Gugi
03.11.2022 20:47Хм, мы начали ходить по кругу.
мы вынуждены признать, что существует нечто, передающее энергию со скоростью света и воздействующее гравитационно. Для меня значит одно: пространство-время являются физическими сущностями, которые обладают энергией и могут переносить энергию.
Если для Вас это "значит одно", стало быть, Вы рассуждаете догматически, т. е. отказываетесь рассматривать возможные варианты. Ежу понятно, что если "существует нечто, передающее энергию со скоростью света и воздействующее гравитационно", то есть как минимум два варианта объяснения: либо искать это "нечто передающее", либо допускать, что уже известные нам сущности обладают свойствами, позволяющими им переносить энергию. Вы предпочитаете второй вариант и в качестве такой уже известной "сущности" выбираете "пространство-время".
Вы повторяете фразу "Кривизна - одно из свойств пространства-времени" как символ веры. Дык и я с радостью уверую, если Вы сможете мне объяснить, как Вам это удалось.
Но пока Ваша вера не выглядит убедительной и обосновать ее независимо от догм Вы не можете. Вы просто повторяете, что "кривизна - одно из свойств пространства-времени". Однако многократное повторение само по себе не делает Ваше утверждение истинным. Конечно, "дырка от бублика" - это упрощенное представление. Но если Вы хотите его усложнить, сделайте это честно: объясните мне своими словами, без апелляции к догмам о кривизне по определению, что именно там все-таки искривляется?
Shkaff
03.11.2022 23:03либо искать это "нечто передающее",
Не только искать это нечто, но и теорию, это нечто описывающее в полноте. Предложите свою - поговорим.
Я же руководствуюсь бритвой Оккама и не создаю новых сущностей без необходимости.
Вы повторяете фразу "Кривизна - одно из свойств пространства-времени" как символ веры.
Это не символ веры, это буквально входит в понятие пространства-времени. Не может существовать пространства без кривизны (даже если пространство - это просто расстояния между объектами, как вы предлагаете, оно все равно обладает кривизной). Стул обладает высотой. Не бывает стула без высоты. Утверждать, что высота - одно из свойств стула, это не символ веры, это часть понятия "стул".
что именно там все-таки искривляется?
Ничего не "искривляется", я ж вам уже сказал. Расстояния (и интервалы во времени) изменяются.
Gugi
04.11.2022 00:48-4Да, пожалуй, Вы действительно не создаете новых сущностей без необходимости, Вы пользуетесь теми, что созданы до Вас :)
Послушайте, коли уж у Вас есть терпение и охота со мной разговаривать, ответьте, пожалуйста, еще на один вопрос:
Вот Вы апеллируете к бритве Оккама. Не будучи физиком, а просто интересуясь происходящим на уровне любителя, я искренне восхищаюсь тем, сколько люди-физики наплодили разных сущностей с одной лишь целью - не возвращаться к многократно осмеянной идее эфира.
Я знаю про опыты Майкельсона-Морли и др. "доказательства несуществования", но они не имеют убедительной силы, т.к. в их основе могут лежать ложные гипотезы о свойствах эфира. Например, Майкельсон и Морли искали "эфирный ветер" и убедились в его отсутствии. Но отсутствие ветра не тождественно отсутствию самого эфира. Кроме того, в экспериментах 19 в. искали "светоносный эфир", а он ведь может и не быть светоносным.
Не кажется ли Вам, что одна лишь гипотеза о существовании тонкой среды, которая м.б. настолько тонка, что свободно проходит сквозь материю (поэтому и ветра не создает), могла бы объяснить одновременно массу разрозненных явлений, для которых придумано множество не связанных друг с другом объяснений. Наличие такой среды могло бы объяснить и "темную материю", и "реликтовое излучение", и "красное смещение", и "энергию вакуума", и природу гравитационных волн, и не понадобилось бы выдумывать ни искривления пространства-времени, ни разбегания галактик. Почему принцип бритвы Оккама не работает в этом случае?
Gugi
04.11.2022 11:00-2Нет, я не "из этих". Я не адепт эфира. И я не утверждаю, что он существует. Более того, я Вас не про эфир спрашиваю, а про бритву Оккама, если Вы не заметили. Попробую еще разок объяснить суть вопроса. Пожалуйста, проследите за моей мыслью, не подменяйте ее своей.
У Вас в голове, как и у большинства читателей этой ветки, жестко табуировано понятие "эфир". Тем не менее, обойтись без некой среды Вы на самом деле не можете. Это прямо следует из Ваших собственных слов. Вы расширяете содержания понятия "пространство", чтобы впихнуть в него свойства той самой среды, существование которой отказываетесь признавать. Вы говорите о пространстве как "физической реальности", обладающей свойствами. Но это казуистика. Дырка от бублика не обладает физическими свойствами. Этими свойствами обладает та среда, которая заполняет дырку.
Скажем, пространство между Землей и Луной - это расстояние ок. 384 400 км. Пусть даже кривых километров, если Вам так хочется :) Но эти километры не обладают энергией. И никакими иными физическими свойствами они не обладают. Когда Вы начинаете говорить о физических свойствах пространства, Вы на самом деле растягиваете слово "пространство" как резиновую перчатку и набиваете его содержанием, которое к самой этой перчатке отношения не имеет. Затем Вы делаете этакий финт: объявляете набитую перчатку эквивалентом исходной. И попробуй возрази. Ловкость слов, никакого мошенства. Как ниже верно написали, Ваше "понятие пространства включает в себя и меру измерения расстояния, и среду распространения гравитационного взаимодействия".
Но Вы же по факту признаете существование некой среды и описываете ее свойства! Единственное, что Вы отказываетесь сделать, - это назвать вещи своими именами. Разделить обратно перчатку пространства и то, чем Вы ее набили. Потому, что у Вас жесткое табу.
Так вот вопрос мой сводился к следующему: почему Вы отказываетесь применять бритву Оккама к данному случаю? Ведь у Вас сущности уже бесконтрольно множатся: приходится придумывать отдельно физические свойства пространства, отдельно темную материю, отдельно энергию вакуума и т.д. Если бы Вы честно следовали принципу бритвы, Вы давно должны были бы заподозрить, что среда, свойства которой Вы приписываете "пространству", и темная материя, которую приборы не могут обнаружить, это м.б. одна и та же сущность, а не две разные.
Сделайте, пожалуйста, над собой усилие, замените слово "эфир" на любое другое, менее токсичное, и попробуйте ответить на мой вопрос по существу, без высокомерия и скоропалительных ярлыков про "этих".
BigBeaver
04.11.2022 11:10Если кратко, то вы не правы.
Есто конкретнее, то у вас проблемы с пониманием принципа эквивалентности. Единственное свойство пространства — метрика. Энергия того, что есть в пространстве, зависит от метрики, но это не значит, что энергией обладает само пространство.
Gugi
04.11.2022 11:18Позвольте заметить, что я не с Вами разговариваю, а с Shkaff. Который выше написал буквально следующее:
пространство-время являются физическими сущностями, которые обладают энергией и могут переносить энергию.
Я не могу разговаривать одновременно со всеми, тем более если у вас у всех в головах разные представления и разные имена одной и той же сущности.
Энергия того, что есть в пространстве, зависит от метрики
Так что же это - "то, что есть в пространстве"? Дайте, пожалуйста, имя сущности, о которой говорите обиняками.
BigBeaver
04.11.2022 12:45Нет. Вы ведете публичную дискуссию на общедоступном ресурсе.
Так что же это — «то, что есть в пространстве»?
Так материя же.
Gugi
04.11.2022 12:39ОФФТОП. Блин, как же вы задолбали, минусующие прохожие. Даже в карму уже накидали минусов вместо того, чтобы отвечать по существу вопроса. Особенно красиво это выглядит, если учесть, что у меня нет возможности вам отвечать. Поимели бы совесть: если не согласны, используйте в споре аргументы, а не минусы свои высокомерные и совершенно бессмысленные в данном конкретном случае.
nikolas78
04.11.2022 02:26Здесь есть еще такая подоплека в вопросах Gugi: современное понятие пространства включает в себя и меру измерения расстояния, и среду распространения гравитационного взамодействия. Не проще ли было
мне не лезть в эту темуне связывать эти две сущности в одну? Может и было проще вначале (при создании ОТО и СТО), а сейчас это как-то мешает?
Собственно этот же вопрос можно адресовать и к принципу эквивалентности масс (хотя там вроде хорошая точность совпадения, но кто знает как этот принцип работает в других условиях, например при около-световых скоростях), и к среде распространения электромагнитных волн (так вакуум — это пространство или нет? чем вакуум КЭД отличается от эфира?) и т.д.
Другими словами, в условиях некоторой потери связи с реальностью, мы уже не можем утверждать, что «всё происходит именно вот так», а всего лишь «на данный момент мы можем работать с этой закономерностью таким способом».
vanxant
04.11.2022 06:57+3Гуги обычный тролль, его не интересуют ответы оппонентов.
Нет, не связывать было не проще. Интеллектуальный прорыв Эйнштейна как раз в том и состоял, что он догадался их связать. Альтернативных гипотез, НЯЗ, как-то особо и не было.
"Кто знает" - ну, если лично вам не доложили, значит никто не знает:) Всё там нормально с околосветовыми скоростями. Принцип эквивалентности на данный момент не полностью проверен только в квантовом мире (зарегистрировать гравполе какого-нибудь электрона пока не смогли)
Наука не утверждает, что "всё происходит именно вот так", за этим велком к религии. Наука предсказывает исходы различных ситуаций и экспериментов с некоторой точностью, всё. Если точности хватает - сидим ровно. Если нет - ищем новые более точные теории.
PS. Чуть-чуть подниму уровень дискуссии.
Уравнения физики, химии и т.п. записываются разными там непонятными значками. Но, это для краткости. В конечном счёте, когда дело доходит до "посчитать", их переписывают в виде систем дифур в частных производных, т.е. приводят к виду
df/dx = ...
df/dy = ...
df/dt = ...
Обычно это очень длинная запись, но в таком виде уравнения можно интегрировать и посчитать конкретный результат.
Естественно, абсолютно все разделы физики кроме ОТО записывают свои уравнения для случая плоской евклидовой геометрии без всяких там искривлений. Т.е. межгалактического вакуума. Начиная с некоторой точности, гравитационные эффекты Земли начинают влиять на исходы экспериментов. И что теперь, переписывать всю физику, но уже с учётом гравитации?
Эйнштейн догадался, что не обязательно всё переписывать. Можно обойтись заменой координат на новые, искривлённые x',y',z',t', каждая из которых является функцией от старых плоских x,y,z,t.
Вместо уравнения для df/dx нам теперь нужно записать df/dx'. Дальше в дело вступает правило дифференцирования сложной функции.
df/dx' = df/dx * dx'/dx
и аналогично для других координат. Только на практике формулы более громоздкие (см. многомерный случай по ссылке в вики). А именно, появятся слагаемые для dy'/dx, dz'/dx и dt'/dx.
Что тут важно: формулы теперь состоят как бы из двух частей. Одна относится к изначальной физике (df/dx), а вторая чисто к геометрии (dx'/dx, dy'/dx и т.п.). Вот эту вторую часть, производные координат по координатам, можно записать в табличку 4х4 и обозвать её "метрический тензор" g. Почему он называется "метрическим"? Потому что его используют для измерения длин. Кривую s в искривлённом пространстве делят на кусочки ds, и потом каждый кусочек умножают слева и справа на местный метрический тензор - это будет квадрат его длины. Т.е. |ds|² = ds g ds (второй ds транспонирован).
Ещё в физике часто встречаются вторые производные, ну и соответственно дифуры второго порядка. И нам потребуются вторые частные производные координат, типа (dx' dy')/(dz dt). Их тоже можно записать, только уже не в табличку, а в многомерный массив 4х4х4х4, и назвать его тензором кривизны.
Формула ОТО позволяет посчитать метрический тензор и тензор кривизны для конкретных ситуаций.
Ликбез окончен.
Shkaff
04.11.2022 10:09Не проще ли было
мне не лезть в эту темуне связывать эти две сущности в одну?Нет, не проще. Ну и потом: это то, как мы понимаем мир сейчас. Других вариантов, которые адекватно описывают наблюдения, у нас нет.
vanxant
04.11.2022 13:48+1Других вариантов, которые адекватно описывают наблюдения, у нас нет.
Строго говоря их есть, их не может не есть, иначе это будет не наука, а религия. Навскидку, МОНД, М-теория, ПКГ и шматрица Вольфрама - каждая предлагает свой взгляд на "что такое есть пространство и гравитация". Конечно, такой степени проработанности и соответствия наблюдаемым данным, как у ОТО, у них нет и близко, но это ожидаемо для теорий в начальной стадии разработки.
Shkaff
04.11.2022 13:52Ну да, поэтому я и написал: которые адекватно описывают наблюдения. Пока таких нет. Но никто не спорит с тем, что, когда они появятся (или будут достаточно проработаны), они могут заменить нынешнее представление.
BigBeaver
03.11.2022 20:10+2Вот Вы опять перекладываете ответственность, только теперь на математику.
Вы так говорите, как будто бы в науке есть что-то кроме математики. Физика это просто набор граничных условий для дифуров. А то, что видим и думаем мы — это просто интерпретация на свой вкус — может быть любой, пока не противоречит решениям уравнений. Если предсказывает новые решения, то збс, если нет — ну ок, иметь границы применимости для теорий нормально.
Приятно думать, что знаешь что-то «как на самом деле», но наука не про это. Когда мы говорим «на самом деле» в контексте науки это не про какую-то высшую истину а про то что решения уравнений протиоречат интуиции. Или в крайнем сучае про то, что не хватает точности решений в используемой парадигме (Ньютон сказал вот так, но на самом деле ОТО, и вот всё в таком духе).
khajiit
03.11.2022 18:32+3Вы настойчиво — требуете объяснить квантовую физику на котах и возмущаетесь тому, что живой кот не может находится в суперпозиции.
nikolas78
03.11.2022 13:22Спасибо за развернутый ответ!
сама материя тоже немного растягивается вместе с пространством. Только ее держат силы молекулярных связей, так что растягивается она не так сильно
То есть должно быть какое-то физическое «излучение» связанное то ли с растяжением материи, то ли с «отставанием» ее от пространства (фактически отрицательное ускорение).Shkaff
03.11.2022 14:35Ну в целом оно излучает - гравитационные волны. Только очень слабо.
nikolas78
03.11.2022 21:46То есть гравитационные волны, вызванные расширением Вселенной? Они уже обнаружены или пока только в поиске? Извиняюсь за детские вопросы…
Shkaff
03.11.2022 23:06Хм, возможно я что-то не так понял в вопросе, но я не очень увидел связь с расширением Вселенной.
В целом, расширение Вселенной не должно приводить к испусканию гравитационных волн, насколько я знаю. Я же имел в виду тот факт, что материя при движении под действием гравитационных волн сама испускает гравитационные волны.
nikolas78
04.11.2022 00:42Давайте я подробнее свой вопрос задам… Вселенная расширяется (в том числе) из-за расширения пространства. При этом размеры атомов (например) не меняются, но меняются расстояния между ними. Получается, что пространство расширяется «сквозь» вещество, что должно быть равносильно движению вещества в пространстве. А значит должны быть гравитационные волны?
И сразу еще один вопрос… Получается, что плотность пространства падает — как на это реагирует вещество? Эффекты должны быть похожи на уплотнение вещества (например в ЧД).Shkaff
04.11.2022 11:18Получается, что пространство расширяется «сквозь» вещество, что должно
быть равносильно движению вещества в пространстве. А значит должны быть
гравитационные волны?Гравитационные волны испускаются только при движении с переменным ускорением. В данном случае их не будет.
Получается, что плотность пространства падает — как на это реагирует вещество?
Пространство не обладает плотностью. Соответственно нет никаких эффектов на вещество.
8street
02.11.2022 09:48К вашему скепсису ещё можно добавить, что эксперимент был один, если верить статье, в 2017 году. Можно предположить, что вспышка света и волны пространства — совпадение, а настоящая вспышка света придёт через несколько сот лет.
Хотя я бы ещё добавил то, что расстояние между детекторами возможно слишком мало, чтобы фиксировать изменение длины удалённых объектов. Я бы скорее поверил в детекторы на противоположных концах диаметра Земли. Но вроде измеряют. Хотя если скорость гравитации много больше скорости света, то и диаметр Земли не подойдет, размеры измеряемых тел будут меняться одновременно, т.к. скорость слишком большая.
Shkaff
02.11.2022 12:44К вашему скепсису ещё можно добавить, что эксперимент был один, если верить статье, в 2017 году. Можно предположить, что вспышка света и волны пространства — совпадение, а настоящая вспышка света придёт через несколько сот лет.
Я писал выше в комменте, что это исследовали, и вероятность совпадения - вероятность совпадения - 10^-8.
Хотя я бы ещё добавил то, что расстояние между детекторами возможно
слишком мало, чтобы фиксировать изменение длины удалённых объектов.Так они не фиксируют изменение длины удаленных объектов. Волны излучаются при слиянии (например) двух черных дыр, и их амплитуда зависит от масс черных дыр.
balamutang
02.11.2022 16:39С электромагнитным излучением не все так просто, из-за гравитационного линзирования излучение может идти разными путями и отставать от самого себя даже на десятки лет (см инфу по сверхновой Реквием как пример)
Самим же гравитационным волнам ничего не мешает распространяться по прямой, поэтому они всегда будут прилетать раньше.
Тут конечно есть некий дьявол в деталях, почему-то гравитацию путают с гравитационными волнами, хотя формально это не одно и то же, гравитационные волны - это волны искажений пространства. Возможно скорость гравитации выше, но волны распространяются медленнее из-за того что пространство не может искажаться быстрее скорости света.
balamutang
02.11.2022 17:44Да, кстати электромагнитное излучение будет только при слиянии нейтронных звезд, т.е. процесс более редкий чем просто слияние сверхмассивных объектов
pechenyshko
01.11.2022 16:49+6Очень интересная статья, читается на одном дыхании. Спасибо!
MechanicusJr
01.11.2022 22:18-8В рейтинге 2 448-й
Зарегистрирован 22 октября 2021
Активность сегодня в 15:15
Разведение комментаторов ради одного комментария? Мде, DNO
odins1970
01.11.2022 17:34интересно если событие Большого взрыва сопровождалось экстремальным температурным режимом , то откуда могло высвободится столько энергии для этого ? Могла ли быть нарушена симметрия некоего фундаментального энергетического поля что и привело к данному эффекту?? И возможно ли наблюдать такое поле в принципе ??
CrashLogger
02.11.2022 00:09В вакууме постоянно рождаются и исчезают частицы - то есть само пространство обладает некоторой энергией. Распределение энергии неравномерно и, в принципе, ничто не запрещает локальную флуктуацию с очень большим ее уровнем. Вероятность такой флуктуации близка к нулю, но за бесконечное время она обязательно произойдет.
me21
02.11.2022 08:39+1Но ведь флуктуация потом возвращается обратно к среднему значению. Значит ли это, что Вселенная в любой момент может пропасть?
odins1969
02.11.2022 11:49+1мне дилетанту ясно что энергия - это абстракция. и она должна быть воплощена в материальном носителе - поле. Я и спрашиваю что это за поле такое ,которое позволяет при такой ассиметрии или флуктуационном событии высвободить столько Дж что температура при Биг банге была сотни или миллиарды ?? Где это поле на данный момент, можно ли его нам наблюдать в принципе?
nevyroman
02.11.2022 19:18Современные научные открытия не доказывают однозначность возникновения вселенной в результате большого взрыва.
Gugi
03.11.2022 13:23Сочувствую полученному Вами минусу. Забавно наблюдать, как комментаторы на Хабре, твердо убежденные в рациональности своих суждений, на деле неспособны отличать выдуманное от доказанного.
p0isk
01.11.2022 18:06-5Но суть ясна: гравитация и свет дошли до Земли с интервалом в две секунды друг от друга, при том что они путешествовали около 130 миллионов лет. А это значит, что они имеют одинаковую скорость. Погрешности почти нет (2 секунды от 130 млн лет — это 4,8·10-16).
Во время вспышки сверхновой SN1987A нейтрино пришли за несколько часов до светового импульса. Расстояние до звезды 168 тысяч световых лет. Это, конечно, не 130 миллионов, но суть ясна.
ssj100
01.11.2022 19:07+17Так это не нейтрино быстрее света, а производство нейтрино началось раньше(из центра звезды) нежели световой взрыв достиг поверхности звезды из центра
Groramar
01.11.2022 22:30+1Аналогично могло быть и с двумя секундами разницы. Свет мог высвободится позже гравитационного возмущения
sappience
02.11.2022 03:08+8А еще, возможно причина в том, что свет распространяется в вакууме с той же скоростью что и гравитация. Но космическое пространство не совсем вакуум, и даже такое разреженное вещество может за 130 млиионов лет чуть-чуть притормозить электромагнитную волну.
balamutang
02.11.2022 17:46Свет может банально быть гравитационно линзированным и идти не по прямой
roach1967
02.11.2022 08:32+1Всё правильно: тот свет, который мы видим — это не те фотоны, которые зародились в центре звезды, а результат их многократного переотражения. Причём время путешествия фотона до поверхности может достигать не одну тысячу лет
p0isk
02.11.2022 05:24быстрее света
Скорость света может быть любой, если она не превышает скорость света в вакууме. И то на него гравитационный потенциал влияет.
https://vixra.org/pdf/1710.0132v1.pdf
Здесь со ссылкой на 4 источника говорится, что нейтрино не могли выйти намного раньше света
KvanTTT
01.11.2022 19:26+1Интересно, особенно учитывая, что нейтрино имеют массу, хотя и очень маленькую, а значит они не могут двигаться со скоростью света.
fizteh147
01.11.2022 21:34+1Если теория отлично объясняет один аспект Вселенной (движение ближайших к нам небесных тел), это не значит, что она непогрешима во всем.
Это круто звучит. Прикопал, чтобы потом использовать в качестве аргумента.
И мы, собственно, уже это знаем: теория относительности несовместима с квантовой физикой. Вполне рабочие формулы электродинамики не сочетаются с теорией гравитации Эйнштейна. Мы используем их по отдельности, предпочитая не замечать этот факт, но параллельно уже почти сто лет лучшие умы мира бьются, пытаясь создать «Теорию всего» и как-то помирить эти разные модели. Больше всего времени «теории всего» уделил сам Эйнштейн. Он посвятил попыткам её создания большую часть своей жизни, но универсальных формул в итоге так и не нашел.
И тут возникает вопрос: а что если "Теории всего" просто не существует? И мир можно познавать только кусочками (которые никак не помирить друг с другом!) с осознанием границ применимости. Вот это кусочек работает в этих границах. Другой кусочек работает в других границах.
И снова прикопал факт о несовместимости вместе с предпочтением не замечать эту несовместимость.
nikolas78
01.11.2022 22:23И тут возникает вопрос: а что если «Теории всего» просто не существует? И мир можно познавать только кусочками (которые никак не помирить друг с другом!) с осознанием границ применимости
Насколько я знаю, впервые с этим вопросом столкнулись при переходе от Ньютоновской механики к релятивистской. Но Лоренц сделал мостик между ними. Значит ли это, что существуют и другие мостики?fizteh147
01.11.2022 23:14Я думаю, что исходя из общей логики совершенно не значит.
И есть немалая вероятность того, что такой теории не будет (даже теорию относительности пришлось разделить на СТО и ОТО), но некоторым очень хочется.
Настолько, что забывают провести мостик между такими понятиями как частица и волна.
Электрон - это частица или волна? Квант света - это частица или волна?
Почему в одном эксперименте электрон ведет себя как волна, а в другом как частица?
wataru
01.11.2022 23:22+7Это вопрос уровня: тракетория двойного маятника — это парабола, или гипербола?
"Частица" и "волна" — это абстракции, модели. Они вменяемо описывают процессы, происходящие на бильярдном столе или на поверхности воды, но вот поведение квантов, к сожалению, ни та, ни другая абстракция не описывают.
Свет/электроны — ни частицы, ни волны (в обывательском понимании этих терминов), а что-то совершенно третье. И так получилось, что если на это что-то смотреть под одним уголом — то вроде на частицу похоже. А если под другим — на волну.
fizteh147
01.11.2022 23:38но вот поведение квантов, к сожалению, ни та, ни другая абстракция не описывают.
Не соглашусь с вами. Зная граничные условия, мы можем пользоваться одной из абстракций (которая больше подходит).
Согласен с тем, что квант света или электрон - это что-то третье, что может вести себя либо как частица, либо как волна.
И вопрос в том, может ли быть так, что общей теории для этого третьего нет?
wataru
01.11.2022 23:43+2И вопрос в том, может ли быть так, что общей теории для этого третьего нет?
В смысле — нет? Это как, жопа есть — а слова нету из анекдота?
Это "третье", кванты/частицы — есть. У него есть какое-то поведение. Если не отвергать аксиому, на которой вообще вся наука держится, что у природы есть законы, которые можно познать, то модель вот этих самых квантов тоже есть и ее теоретически можно построить.
да, Может не быть теории органично описываемой какой-то более менее вменяемой математикой. Но чтобы теории не существовало вообще — я не могу это представить.
fizteh147
01.11.2022 23:53+1В смысле — нет? Это как, жопа есть — а слова нету из анекдота?
В прямом смысле нет. Считайте, что это такой принцип неопределенности. Нельзя найти общее описание для того, что в одних условиях ведет себя как частица, а в других условиях ведет себя как волна.
Как есть ограничение по точному определению координаты и импульса, так может быть ограничение на существование общей теории.
Но чтобы теории не существовало вообще — я не могу это представить.
Ну вот я могу привести в пример геометрию Евклида и геометрию Лобачевского. И нет единой теории, которая смогла бы объединить эти две геометрии. Они просто существуют. Дополняют друг друга. Одна лучше работает в земных условиях, другая - в условиях космоса. У них разный набор аксиом. Как их объединить? И нужно ли объединять?
Больше того, неевклидовых геометрий больше одной. Есть еще как минимум Риманова геометрия.
Исходя из этого всё-таки ещё раз спрошу: а точно ли должна быть единая общая теория для того, что мы называем электроном?
P.S.
Если не отвергать аксиому, на которой вообще вся наука держится, что у природы есть законы, которые можно познать, то модель вот этих самых квантов тоже есть и ее теоретически можно построить.
Я не ставлю под сомнение, что у природы есть законы, и что эти законы можно познать. Вопрос в другом. Должна ли быть единая теория для этих законов? Если должна быть, то исходя из каких соображений?
wataru
02.11.2022 00:05+3Считайте, что это такой принцип неопределенности. Нельзя найти общее описание для того, что в одних условиях ведет себя как частица, а в других условиях ведет себя как волна.
Можно. Или "в случае А — будет вот такое уравнение. В случае Б — вот такое", или "с вероятностью 1/(масса частицы) будет поведение А, в оставшемся случае Б". Не так красиво, как вам хотелось бы, но оно есть.
геометрию Евклида и геометрию Лобачевского
Мы говорим о физической теории. Тут аксиомы не выдумываются с потолка, а берутся из наблюдений. Как например, константная скорость света.
Должна ли быть единая теория для этих законов? Если должна быть, то исходя из каких соображений?
Описать же можно. Такая теория существует, ее надо только найти. Но тут другая проблема: она может быть бесполезна на практике. У многих есть надежда, что вот эта общая теория всего, как и почти все теории до нее, позволит нам понять какие-то важные свойства, что-то новое придумать и в итоге применить на практике. Но вот это вот не обязательно произойдет.
fizteh147
02.11.2022 00:15Можно.
То, что вы описали - это не общая теория. Это как раз две разных теории для разных граничных условий.
Мы говорим о физической теории. Тут аксиомы не выдумываются с потолка, а берутся из наблюдений. Как например, константная скорость света.
Мы говорим о моделях, которые описывают окружающий мир. В случае физической теории происходит описание поведения электрона. А в случае геометрии происходит предсказание свойств геометрических фигур окружающего мира.
Для земных условий хорошо работает модель геометрии Евклида. Для космических масштабов - модель геометрии Лобачевского.
Описать же можно.
Я же не спрашивал: "можно ли?" А должна ли быть такая теория? Вы так и не привели осмысленных аргументов, почему она должна существовать. Всё, что я услышал - это "она должна быть, потому что она существует (надо только ее найти)".
Тем более, что до сих пор такой теории для электрона не нашли.
MishaRash
02.11.2022 04:27Для земных условий хорошо работает модель геометрии Евклида. Для космических масштабов - модель геометрии Лобачевского.
Геометрия Лобачевского соответствует отрицательной кривизне пространства. По нашим космологическим данным, кривизна Вселенной близка к нулю. Нулевая кривизна -- это как раз евклидовская геометрия.
fizteh147
02.11.2022 07:25По нашим космологическим данным, кривизна Вселенной близка к нулю. Нулевая кривизна -- это как раз евклидовская геометрия.
уточняющий вопрос: Что за ваши данные (можно посмотреть источник?) и насколько кривизна Вселенной близка к нулю? Достаточно ли, чтобы можно было считать, что она НЕ отрицательная (ровно нулевая). Я опирался на данную статью
Кроме того, встречал упоминание, что без (мат аппарата) геометрии Римана Эйнштейн не смог бы построить теорию относительности.
Было бы неплохо разобраться в этих вопросах с помощью экспертов:
Насколько применима геометрия Лобачевского для описания космоса.
Можно ли было создать теорию относительности без геометрии Римана?
vanxant
02.11.2022 16:26Геометрия Лобачевского применима к описанию космоса ровно в той же степени, что и геометрия Римана. А именно, никак не применима, если под космосом мы понимаем вселенную целиком. Возможно, вы хотели сказать "пседоримановы многообразия":)
Я лично такого не встречал, но при изучении матана ОТО меня не покидало ощущение, что всё это можно изложить вообще без алгебры, в духе античной геометрии и начал Евклида. Только вместо циркуля потребуется лазерный дальномер (без "дисплея", но умеющий сравнивать два интервала, по сути интерферометр), а вместо линейки - лазерный луч или джедайский меч. Метрический тензор строится полностью аналогично евклидовой геометрии, тензор кривизны - обносом вектора вокруг осей, тензор Риччи - это свёртка тензора кривизны, т.е. квадрат объёма. Остаётся только вопрос с надмозгом, который сможет такое придумать...
ksbes
02.11.2022 16:48По п2.:
Было бы очень любопытно полицезреть на построение метрического тензора с помощью циркуля и линейки.
А вообще, вы не очень правы: довольно трудно представить интрумент для рисования окружности в 4-пространстве псевдоевклидовом. Лазерный интерферометр для этого не подойдёт.
MishaRash
02.11.2022 20:08Моё замечание было скорее насчёт универсальности именно геометрии Лобачевского (частного случая неевклидовых) для описания Вселенной.
уточняющий вопрос: Что за ваши данные (можно посмотреть источник?) и насколько кривизна Вселенной близка к нулю?
Данные: например, https://arxiv.org/pdf/1807.06209.pdf, (47b) на странице 42.
, где 
- постоянная Хаббла (относительная скорость расширения Вселенной сегодня) и 
- кривизна (
- радиус кривизны).Не исключена как постоянная отрицательная (соотв. геометрии Лобачевского), так и положительная кривизна (геометрии Римана). Двухмерная поверхность с положительной кривизной - сфера. На ней "параллельные прямые" неизбежно пересекаются, а сума углов треугольников больше
, противоположно геометрии Лобачевского.Достаточно ли, чтобы можно было считать, что она НЕ отрицательная (ровно нулевая).
Точно ноль нельзя измерить, даже если среднее значение (или мода) нулевое, всегда есть какая-то погрешность.
Геометрия Лобачевского применима к описанию космоса ровно в той же степени, что и геометрия Римана. А именно, никак не применима, если под космосом мы понимаем вселенную целиком. Возможно, вы хотели сказать "пседоримановы многообразия":)
Не вполне справедливо. Вселенная на крупнейших масштабах однородна и изотропна, тогда и кривизна везде (примерно) постоянна. В зависимости от её знака, это будет геометрия Лобачевского (отрицательная), евклидова (нулевая) или Римана (положительная).
Но в общем случае общая теория относительности действительно оперирует псевдоримановыми многообразиями - более общим случаем неевклидового пространства. Это важно на меньших масштабах.
Тензорное описание геометрии - это язык общей теории относительности. Известно, что Эйнштейн при её разработке активно консультировался со специалистами-математиками, такими, как Давид Гильберт.
Я лично такого не встречал, но при изучении матана ОТО меня не покидало ощущение, что всё это можно изложить вообще без алгебры, в духе античной геометрии и начал Евклида. Только вместо циркуля потребуется лазерный дальномер (без "дисплея", но умеющий сравнивать два интервала, по сути интерферометр), а вместо линейки - лазерный луч или джедайский меч. Метрический тензор строится полностью аналогично евклидовой геометрии, тензор кривизны - обносом вектора вокруг осей, тензор Риччи - это свёртка тензора кривизны, т.е. квадрат объёма. Остаётся только вопрос с надмозгом, который сможет такое придумать...
У метрического тензора и тензора кривизны/Римана есть интуитивные объяснения, примерно как вы написали, но что дальше, написать уравнения без тензоров?
vanxant
02.11.2022 22:20Вселенная на крупнейших масштабах однородна и изотропна
Вы уже не первый раз это повторяете, но, простите, вы сами видели?:) Или может DOI дадите?:) Наши наблюдения ограничены космологическим горизонтом, количество галактик внутри которого ещё и непрерывно уменьшается.
Поэтому говорить можно только про наблюдаемую часть Вселенной. А она как раз нифига не однородна (ненулевая лямбда = не сохраняется энергия = неоднородность времени) и не изотропна (см. анизотропию CMB).
Очевидно, что есть Вселенная за пределами наблюдаемой части, но вот мы уже и дошли до слова "очевидна". Менее очевидная, но так же не противоречащая наблюдаемым данным гипотеза - о замкнутой Вселенной. Вполне возможно, где-то в небе мы видим сами себя, но на несколько миллиардов лет моложе. А в чуть другом месте - ещё одну копию, ещё на несколько миллиардов лет старше.
Это важно на меньших масштабах.
Это не менее важно для космологии "большой" Вселенной (больше наблюдаемой). Из-за космологического горизонта событий мы можем построить метрику только локально (т.е. измерять расстояния только между близкими точками), а вот глобально не можем. Без метрики нет геометрий ни Римана, ни Лобачевского.
Известно, что Эйнштейн при её разработке активно консультировался со специалистами-математиками, такими, как Давид Гильберт.
По легенде, поняв, что матан сильнее Эйнштейна, последний поехал учить тензоры к итальянским профессорам Леви-Чивите и Григорио Риччи. Да, интернетов с зумом тогда ещё не было.
У метрического тензора и тензора кривизны/Римана есть интуитивные объяснения, примерно как вы написали, но что дальше, написать уравнения без тензоров?
А ничего дальше, речь только про геометрию в её посконном виде. Геометрические задачи решать таким образом, имхо, возможно, если каким-то образом описать правую часть. А вот правая часть уравнения ОТО это уже физика, а не геометрия. Ну так и в классической геометрии никто не разъяснял, что данный кусок земли купил ещё дед покойного за три сестерции; задача звучала как поделить его на 7 равновеликих частей между наследниками.
MishaRash
02.11.2022 22:36Вы уже не первый раз это повторяете, но, простите, вы сами видели?:) Или может DOI дадите?:)
Это космологический принцип. Удобное допущение, частично обоснованное наблюдениями (изотропия), частично более философское (все места в пространстве равны, для реальной проверки этого надо бы значительно переместиться, что технологии в обозримом будущем не позволят), которое пока не опровергнуто. Кроме того, оно используется для глобального фона, а не для возмущений, которые могут быть произвольными. Поэтому, строго говоря, геометрий с постоянной кривизной действительно недостаточно для космологии, но их хватит, если ограничиться рассмотрением крупномасштабного поведения, что часто делается в ознакомительных курсах, книгах и т.п.
Наши наблюдения ограничены космологическим горизонтом, количество галактик внутри которого ещё и непрерывно уменьшается.
Горизонт частиц (Вселенная, которую можно наблюдать сейчас) со временем расширяется и в сопутствующих координатах (физические, делённые на масштабный фактор, описывающий расширения), и поскольку на больших масштабах в этих координатах движения незначительны по определению и как следствие космологического принципа, количество объектов в нём должно увеличиваться.
Поэтому говорить можно только про наблюдаемую часть Вселенной. А она как раз нифига не однородна (ненулевая лямбда = не сохраняется энергия = неоднородность времени) и не изотропна (см. анизотропию CMB).
Однородность имеется в виду в пространстве, а не во времени, последнее, конечно, нарушается из-за расширения вселенной. (Проблемы с сохранением энергии начинаются раньше введения космологической постоянной/тёмной энергии. Вообще в ОТО нет чёткого определения глобальной энергию, включающей гравитационную.)
Анизотропии реликтового излучения крайне малы (после вычитания диполя, который возникает просто из-за эффекта Доплера, связанного с относительным движением, остаются флуктуации порядка
), поэтому допущение об изотропности фона, на котором есть возмущения, ими не опровергается. Наоборот, поразительная однородность реликтового излучения - сильное подтверждение крупномасштабной, фоновой изотропии.Это не менее важно для космологии "большой" Вселенной (больше наблюдаемой). Из-за космологического горизонта событий мы можем построить метрику только локально (т.е. измерять расстояния только между близкими точками), а вот глобально не можем. Без метрики нет геометрий ни Римана, ни Лобачевского.
Размер горизонта частиц сейчас около 14.4 Гпк, а однородна вселенная при усреднении на масштабах начиная с примерно 100 Мпк. Между ними не такой маленький промежуток, около 2 порядков. Поэтому однородность/изотропность не обязательно существенно нарушаются внутри горизонта.
wataru
02.11.2022 12:42+1То, что вы описали — это не общая теория. Это как раз две разных теории для разных граничных условий.
Если полно и точно описаны все случаи и когда какая из двух моделей применяется — то это и есть общая теория. Не такая красивая, как вам хочется, с одной общей формулой, но все же теория.
А должна ли быть такая теория?
Никто никому ничего не должен. Особенно природа человекам.
fizteh147
04.11.2022 04:57Если полно и точно описаны все случаи и когда какая из двух моделей применяется — то это и есть общая теория. Не такая красивая, как вам хочется, с одной общей формулой, но все же теория.
А если между двумя моделями есть противоречие?
То есть каждая модель сама по себе непротиворечива и работает. Но в рамках одной модели другая невозможна. Зачем искать третью, в рамках которой противоречие между первыми двумя будет устранено?
Никто никому ничего не должен. Особенно природа человекам
Мы пришли к тому, что единой теории всего быть не должно? И тогда все, кто ищут эту самую теорию всего - тратят время впустую, когда пребывают в уверенности, что такая теория обязательно есть.
Раскройте мысль, пожалуйста
wataru
04.11.2022 11:38А если между двумя моделями есть противоречие?
А если нет?
Мы пришли к тому, что единой теории всего быть не должно?
Нет. Мы пришли к тому, что природа, не одушевленный предет, к которому понятие "долга" не применимо.
Вопрос в том, существует ли общая теория. Красивая, простая и удобная — пока не ясно. Существует ли вообще: однозначно — да.
semennikov
02.11.2022 11:32+1По поводу геометрий - не совсем правильный пример, они сходятся друг к другу при изменении одного из параметров либо к нулю либо к бесконечности, точно так же как электрослабое взаимодействие
Dolios
01.11.2022 23:59+5Электрон — это частица или волна?
Ни то, ни другое. Просто иногда нам удобно его описывать волновыми, а иногда дельта функциями. Красивый пейзаж за окном, это масло или акварель?
fizteh147
02.11.2022 07:54Красивый пейзаж за окном, это масло или акварель?
Я буду вам благодарен, если вы продолжите аналогию.
Если пейзаж за окном - это не масло, и не акварель, но его можно передать и маслом, и акварелью, то что из этого следует? Для описания электрона должна быть общая теория?
K0styan
02.11.2022 11:36+2Сорри, что влез. Но тут скорее, обратное следствие. Окончательной теории нет и быть не может.
Есть явление, сущность, объект. Те самые холмы и деревья за окном. Или электрон.
Есть некоторое множество способов составить представление о том, что явление из себя представляет, способов наблюдения. Посмотреть, послушать, потрогать непосредственно - но тут есть ограничения на наши способности. Можно использовать преобразователи - от спектрометра до тепловизора и каких-нибудь детекторов, которые переведут неощущаемое нами в то, на что мы сможем посмотреть - необязательно прям картинкой, посмотреть можно и на столбцы цифр в выдаче какого-то прибора.
И есть способы передать или описать ту самую сущность. Модели (в широком смысле). Потенциально - бесконечное множество. По факту из них "выживают" только те, которые согласуются со всеми теми наблюдениями, которые у нас накопились.
Завтра разработают новый способ наблюдения - он может дать такие результаты, что часть моделей отвалится, а в какие-то придётся вносить поправки. Или изменится модель другой сущности, что по цепочке потянет изменения - например, выяснится, что окно наше из цветного стекла, да ещё с эффектом линзы.
thevlad
02.11.2022 12:10+1Самая большая проблема не в том, что теории нет, она есть и называется Стандартная Модель. Проблема в том, что ученые не могут найти какие-то значимые экспериментальные аномалии от нее, которые позволили бы проложить путь к теории квантовой гравитации и Теории Всего. Теория есть и она слишком хорошо описывает все то, что мы можем наблюдать на практике(в том числе и в масштабах вселенной, чем занимается космология).
fizteh147
04.11.2022 05:07И есть способы передать или описать ту самую сущность. Модели (в широком смысле). Потенциально - бесконечное множество. По факту из них "выживают" только те, которые согласуются со всеми теми наблюдениями, которые у нас накопились.
Вот меня интересует что значит "согласуются со всеми теми наблюдениями, которые у нас накопились" ?
А если согласования нет? Должно ли быть это согласование всего со всем? Неужели мир такой простой?
Попробую пояснить на примере. Вот есть сфера. С какой (наружной) стороны на нее ни посмотри - она со всех сторон одинаковая. Взгляд на сферу с любой (наружной) стороны хорошо согласуется с любым другим взглядом.
А есть сложная фигура. Посмотришь с одной стороны - одно. С другой - совсем другое. И оба взгляда не согласуются, то должен остаться только один? Почему?
Такое ощущение, что с этими согласованиями мы исключаем из рассмотрения сложные предметы. Или предельно упрощаем свое понимание сложного предмета.
Dolios
02.11.2022 12:33+2что из этого следует?
Из этого следует, что описание явления != явление.
Для описания электрона должна быть общая теория?
Кому должна? Описание, т.е. модель, всегда имеет границы применимости.
Sancho_SP
01.11.2022 22:29Если два явления между собой взаимодействуют - значит есть и связь.
nikolas78
01.11.2022 22:34Вопрос в том, можно ли эту связь описать: расширяя одну из моделей; введя новую модель «всего»; введя модель исключительно для перехода и т.д.
Sancho_SP
02.11.2022 03:04Если можно измерить, значит можно и описать. Все дело то в том, что уровни взаимодействия для измерения недоступны.
MishaRash
02.11.2022 04:40+1И снова прикопал факт о несовместимости вместе с предпочтением не замечать эту несовместимость.
Факт немного сомнительный. Есть мнение (например, в книге и курсе Мэтью Шварца по квантовой теории поля), что противоречий в квантовой гравитации нет. Она не ренормализуется так, как, например, квантовая электродинамика. Но это далеко не единственная квантовая теория с такой проблемой.
Неренормализуемость значит, что нужно калибровать бесконечное число коэффициентов в теории, чтобы устранять бесконечности, возникающие при расчётах взаимодействий высшего порядка. Но в пределе низких энергий соответствующие члены не важны, и результаты получаются вполне определёнными. Только они выглядят не как квантовые, а вполне классические. Энергия, с которой нужно сравнивать -- планковская, но она так высока, что не будет достижима в коллайдерах в обозримом будущем, и чёткого астрофизического наблюдения в таком режиме тоже не предвидится, насколько мне известно. Иначе поправки очень малы, и для их обнаружения нужна колоссальная точность, которой аналогично и близко не хватает.
Проблема с ренормализацией возникает также, например, если начать раскладывать гамильтониан в уравнении Шрёдингера -- при релятивистских скоростях аналогично нужно калибровать бесконечное количество значимых членов. Его получилось заменить уравнением Дирака, требующим только нескольких измеряемых параметров для конкретных результатов и для высоких скоростей/энергий. Аналогично предлагаются новые теории гравитации, но отличие их предсказаний между собой и от общей теории относительности не ясно, как пронаблюдать.
MishaRash
02.11.2022 04:49+1Из вышесказанного у меня напрашивается вывод, что "теория всего" (понятие растяжимое, поэтому я бы сказал точнее "теория квантовой гравитации для высоких энергий") на данный момент не вполне мотивирована практически/эмпирически (хотя с привлекательностью идеи сложно поспорить). Для утверждения обобщения общей теории относительности необходимы эксперименты или наблюдения, с объяснением которых она убедительно не справляется, но её успехи пока поразительны. Новая теория должна давать все те же результаты, что и старая в знакомом режиме, и сверх того обеспечивать некоторое реальное преимущество, иначе зачем множить сущности.
fizteh147
03.11.2022 07:52Вы знаете, у меня ощущение, что это попытки натянуть сову на глобус.
"Вот должна быть единая общая теория всего, поэтому мы тут сделаем допущение, там сделаем допущение, и вроде бы получится, что эта общая теория в принципе возможна."
MishaRash
03.11.2022 08:18"Вот должна быть единая общая теория всего, поэтому мы тут сделаем допущение, там сделаем допущение, и вроде бы получится, что эта общая теория в принципе возможна."
Подождите, я в этой ветке не утверждал ни что должна, ни что возможна.
Только констатировал факт, что предлагались/предлагаются новые теории гравитации, пытающиеся расширить общую теорию относительности (что обязует их давать те же результаты в знакомых режимах). И что их пока не получается ни подтвердить, ни опровергнуть (тоже вполне себе возможность).
Gutt
02.11.2022 09:36+3И мир можно познавать только кусочками (которые никак не помирить друг с другом!)
Начнём с того, что познание -- это построение моделей (умозрительных, математических и т. д.). Можно ли утверждать, что человек никогда не построит модели некоторых процессов? Да, можно -- например, если он ничего не знает об их существовании или если процессы выглядят незакономерными и математики, которая могла бы его описать, не будет придумано за время существования человечества. Но мы пока говорим о процессах, которые мы наблюдаем, которые выглядят закономерными, но вот законы, которые мы для них вывели, отличаются на галактических и квантовых масштабах. Это говорит всего-навсего о том, что в математические модели несовершенны, и поиск "теории всего" -- это поиск "правильной формулы". Это не вопрос некоторых фундаментальных свойств природы, а проблема нашего математического представления о них.
fizteh147
02.11.2022 23:24-1Можно ли утверждать, что человек никогда не построит модели некоторых процессов? Да, можно -- например, если он ничего не знает об их существовании или если процессы выглядят незакономерными и математики, которая могла бы его описать, не будет придумано за время существования человечества.
Как у вас так получилось подменить вопрос?
С моей точки зрения вопрос звучит так: "Можно ли утверждать, что не получится согласовать все проверенные практикой модели с помощью одной общей?"Получится или не получится построить какую-либо модель - это совсем другой вопрос.
Не говоря уже о том, что при помощи законов математики нельзя описать любовь. Можно количественно описать физиологические реакции организма, но саму любовь никак не описать математикой.
Как быть с этой сферой, где математика в принципе не применима. Там не может быть работающих моделей в принципе?
khajiit
02.11.2022 23:36+2при помощи законов математики нельзя описать любовь
О_о Это почему?
Можно. Модель не позволит лично вам пережить любовь, но описывать ее это никак не мешает.odins1969
03.11.2022 18:01+1математически это
корректно . Покажите физическое значение данной операции в реальном мире.
khajiit
03.11.2022 18:39Покажите физическое значение возведения в степень, если уж на то пошло.
Ну а если реально хочется просветиться, то к вашим услугам весь квантмех, от глубокой истории до современных проблем. Начать можно от здесь.
nikolas78
03.11.2022 22:56По вашей ссылке нет примера существования комплексных чисел в реальном мире. Там приводится эксперимент, результаты которого нельзя описать без комплексных чисел.
odins1969
04.11.2022 08:58пример физического значения возведения в степень -клеточное деление в питательном растворе. А вы, если не знаете ответа на мой вопрос , так и напишите - а не занимайтесь софистикой.
fizteh147
04.11.2022 05:13О_о Это почему?
Можно. Модель не позволит лично вам пережить любовь, но описывать ее это никак не мешает.Зачем модели, которые на практике не применимы к реальности (занимаются только описанием)?
Я к тому, что при выходе за научную сферу знакомился с моделями, которые можно применять на практике.
PsyHaSTe
03.11.2022 10:22+4Любовь описывается биохимическими процессами в мозгу, которые легко описываются математикой.
Это просто людям нравится думать, что они особенные, и не такие как все остальные обьекты во вселенной. То что они просто детерминистические биороботы без особой цели существования думать люди не любят.
nikolas78
03.11.2022 11:22-1Любовь описывается биохимическими процессами в мозге, которые легко описываются математикой
Наличие корреляции между биохимическими процессами в мозге человека и его эмоциями не доказывает, что второе есть следствие первого. Может наоборот — первое есть следствием второго, или же есть вообще третий фактор, влияющий на эти два, и т.д. На данный момент развития науки это нам пока не известно.То что они просто детерминистические биороботы без особой цели существования думать люди не любят
А зачем мы должны любить то, что является всего лишь гипотезой?nikolas78
03.11.2022 14:28Я не против минусов
кроме как в карму, но хотелось бы и научные доводы «против» увидеть.
PsyHaSTe
03.11.2022 16:07Наличие корреляции между биохимическими процессами в мозге человека и его эмоциями не доказывает, что второе есть следствие первого. Может наоборот — первое есть следствием второго, или же есть вообще третий фактор, влияющий на эти два, и т.д. На данный момент развития науки это нам пока не известно.
На мой взгляд биохимия это достаточно развитая наука, которая дает однозначный ответ на этот вопрос, и доказано всё, что нужно для того, чтобы делать такие утверждения.
А зачем мы должны любить то, что является всего лишь гипотезой?
Ответил ниже
nikolas78
03.11.2022 17:09На мой взгляд биохимия это достаточно развитая наука, которая дает однозначный ответ на этот вопрос, и доказано всё, что нужно для того, чтобы делать такие утверждения.
Так биохимия ведь не про эмоции. И она не смотрит на связь эмоции-химия сверху, чтобы можно было что-то однозначно утверждать. А внутри своей дисциплины она да — царица.Ответил ниже
Не нашел.
SerjV
03.11.2022 15:10То что они просто детерминистические биороботы
На счёт детерминистичности спорно, ибо стохастических процессов более чем хватает.
PsyHaSTe
03.11.2022 16:06Вся стохастика детерминированна, кроме квантовых процессов, но "новый ум короля" меня в том что квантовые процессы имеют значимое влияние на процессы мышления убедить не смог.
fizteh147
04.11.2022 05:19Любовь описывается биохимическими процессами в мозгу, которые легко описываются математикой.
Сильно. А доказать сможете? Исследование там привести. Вот модель, вот эксперименты, вот результаты.
Или это в рамках общей логики?
Или может это у вас просто аксиома такая. Т,е. утверждение, которое не надо доказывать.
odins1969
04.11.2022 10:15Ваше утверждение не корректно, так как в посылках основывается на неопределенном множестве . понятие "любовь " не может быть однозначно сопоставлено биохимическим коррелятам, т.к является собирательно-феноменологическим продуктом языка. поведенческие признаки атрибутируемые этому термину и состояние биохим. процессов при этом имеют слабую корреляцию (r<0.3).
BigBeaver
04.11.2022 10:51Да не, нормально всё. Просто спектру смыслов понятия будет соответствовать спектр реакций.
Gutt
03.11.2022 15:50Как у вас так получилось подменить вопрос?
С моей точки зрения вопрос звучит так: "Можно ли утверждать, что не получится согласовать все проверенные практикой модели с помощью одной общей?"Признаться, я отвечал на другой вопрос, который процитирован ниже.
И тут возникает вопрос: а что если "Теории всего" просто не существует? И мир можно познавать только кусочками (которые никак не помирить друг с другом!) с осознанием границ применимости. Вот это кусочек работает в этих границах. Другой кусочек работает в других границах.
В нём я увидел вопрос о границах познания в физике. Но если отвечать на новую формулировку вопроса, то нет, так утверждать нельзя. Не видно никакой причины, по которой это было бы невозможно.
Не говоря уже о том, что при помощи законов математики нельзя описать любовь.
Речь шла всё же о физике, где оперируют матмоделями. Теоретически любовь (как набор поведенческих особенностей) должен поддаваться описанию с помощью базовых физических законов, но вот посчитать квантовомеханическую модель влюблённого человека пока невозможно.
fizteh147
04.11.2022 05:30Я вижу один интересный момент. Исследуя мир физики, вы делаете обобщение, что во всех остальных мирах (сферах) должны действовать те же законы. Почему все остальные сферы должны быть аналогичны физическому миру? Потому что должны быть общие универсальные законы?
Или я вас неправильно понял?
Я к тому, что если начать мир с изучения другой сферы (например всего того, что можно найти внутри сознания человека), и не найти там никакой сложной математики и матмоделей, то можно ли делать обобщение, что в остальном мире эти матмодели отсутствуют?
Откуда уверенность, что матмоделью можно описать ВСЁ?
Или если в руках молоток, то даже шуруп - это гвоздь?
P.S. Немного отклонился от темы. Если вернуться
В нём я увидел вопрос о границах познания в физике. Но если отвечать на новую формулировку вопроса, то нет, так утверждать нельзя. Не видно никакой причины, по которой это было бы невозможно.
А можно ли утверждать обратное? Видна ли причина, по которой можно согласовать все модели одной единой Теорией всего?
И да, я вижу причины, по которым это может быть невозможно. квантово-волновой дуализм, например. Это не единая теория, это дуальность. Одной теорией не объяснить.
Gutt
04.11.2022 13:21Я вижу один интересный момент. Исследуя мир физики, вы делаете обобщение, что во всех остальных мирах (сферах) должны действовать те же законы. Почему все остальные сферы должны быть аналогичны физическому миру? Потому что должны быть общие универсальные законы?
Я понимаю ваши сомнения, но всё же придерживаюсь мнения о том, что наблюдаемые нами "высокоуровневые" законы являются следствием базовых физических процессов. Из квантовой механики выводится химия, из химии и механики -- биология, а из биологии -- психология. На каждом последующем уровне сложности выводятся новые обобщающие законы, описывающие поведение систем в определённых ситуациях. Чем выше уровень, тем ниже точность и уже диапазон применимости этих законов. Сама сложность систем порождает чрезвычайно трудное для описания поведение. Никаких компьютеров (в том числе и всех, что появятся в будущем) не хватит, чтобы на основе квантовомеханических законов рассчитать поведение человека -- системы уравнения получатся чудовищного размера. Отрицать существование химических, биологических и психологических законов я не могу, но могу констатировать, что на каждом последующем уровне они менее конкретные и обвешаны всё бОльшим и бОльшим числом условий применимости. Есть, конечно, сомнения, поддаётся ли в итоге поведение, к примеру, человека описанию через квантовую механику так, чтобы конечное состояние системы можно было описать не в вероятностных терминах (грубо говоря, может ли изменить поведение человека одна-две молекулы где-то в глубинах мозга; поведение этих молекул вероятностное, и если один из исходов в корне меняет конечное состояние объекта, то у нас будет тот самый "эффект бабочки", но в макромасштабе). И эти сомнения существуют даже без учёта того, что и изначальное состояние может быть описано тоже только в вероятностных терминах.
А можно ли утверждать обратное? Видна ли причина, по которой можно согласовать все модели одной единой Теорией всего?
К сожалению, нет. Моё утверждение -- индукция, основанная на тренде развития физики в прошлом. Но я всё равно экстраполирую предыдущие наблюдения в будущее, поскольку не вижу серьёзной причины для невозможности обобщённой теории. В конце-концов, эта теория может быть выражена в виде "в этом диапазоне энергий используем эти формулы, в другом -- другие". Если на границах диапазонов результаты расчётов по разные стороны от точки перехода будут сходиться, то эта теория будет отвечать основному критерию -- способности описать процессы. Но, возможно, не добавит ничего к пониманию их истинной природы, даже если будет способна делать предсказания. Квантовая механика с её "заткнись и считай" уже показала, что обычные человеческие интуиция и опыт обращения с макромиром плохо подходят для микромира. Создать матмодель, согласованную с экспериментом и дающую предсказания -- пожалуйста, а вот понять, то есть создать умозрительную модель "шариков, рычажков и пружинок", которая согласуется с этой теорией -- простите, но уже понятно, что нет.
MechanicusJr
01.11.2022 22:17+2То есть мы математически подтвердили, что два космических объекта способны с какой-то периодичностью излучать гравитацию, вызывая колебания в ткани пространства. Но чтобы обнаружить сами эти искажения, и в том числе скорость их распространения, пришлось 8 лет строить другой эксперимент.
Даже вики не посмотрели
Так, в 2002 году Копейкиным и Фомалонтом был проведён эксперимент[9][10] на основе радиоинтерферометрии со сверхдлинной базой, в котором излучение от далёкого квазара QSO J0842+1835, проходящее вблизи массивного тела — Юпитера, регистрировалось цепью радиотелескопов на Земле[11].
Вследствие периодического движения Юпитера по орбите вокруг Солнца со средней скоростью 13,1 км/с, в точках отсчёта Солнечной системы происходит периодическое изменение гравитационного поля. Изменение метрики (как за счёт изменения местоположения планеты, так и за счёт скорости её движения) происходит с опозданием, связанным с ограниченной скоростью гравитации. Учёт данного запаздывания при анализе эксперимента даёт скорость гравитации, близкую по величине к скорости света, с точностью порядка 20 %. Полученный результат требует независимого подтверждения, так как не все физики-релятивисты согласны с интерпретацией эксперимента
Tyusha
01.11.2022 23:17+2Стоит заметить, что гравитационные волны (ГВ) это лишь один из классов решений уравнений Эйнштейна (УЭ), причём в предположении малости возмущения фоновой метрики. И да, такие ГВ распространяются со скоростью света.
Однако уравнения уравнения гравитационного поля нелинейны в отличие от тех же уравнений Максвелла. Поэтому, вообще говоря, если позанудствовать, на нынешнем уровне математики нет никаких гарантий, что не существует каких-то других классов решений УЭ, в которых гравитация распространяется с какой-то иной скоростью, например со сверхсветовой.
tvr
01.11.2022 23:30-1Исходя из вышеизложенного ясно одно — что ничего не понятно, но очень интересно./чувак на фоне ковра.jpg/
Shkaff
02.11.2022 00:07+1Поэтому, вообще говоря, если позанудствовать, на нынешнем уровне
математики нет никаких гарантий, что не существует каких-то других
классов решений УЭ, в которых гравитация распространяется с какой-то
иной скоростью, например со сверхсветовой.Про это люди даже статьи пишут х) (правда, в модифицированных теориях гравитации).
windessy
02.11.2022 03:59То есть если вселенная расширяется быстрее скорости света, то никакая гравитация не догонит и не сможет остановить это расширение?
MishaRash
02.11.2022 04:22+1Это было бы корректно, если бы Вселенная расширялась в пустоту, но это не так. На крупнейших масштабах Вселенная однородна (по крайней мере, это не противоречит наблюдениям) и, вероятно, бесконечна. Может быть и конечна с небольшой положительной кривизной, но края у неё нет в любом случае. Полезна аналогия с двухмерным пространством положительной кривизны: представьте, что всё находится на поверхности сферического воздушного шара, т.е. не может двигаться и даже смотреть внутрь и наружу, а только вдоль поверхности (все траектории и линии зрения будут загибаться по этой поверхности), и этот шар надувается.
Однородность значит, что на больших масштабах Вселенная выглядит одинаково вокруг любой точки в одно и то же время. Но физическое расстояние между фиксированными объектами увеличивается со временем. Источники гравитации (масса-энергия) есть везде, и от них некуда убежать.
Кроме того, скорость увеличения расстояния между объектами зависит от этого расстояния. Если бы скорость света была пределом, получалось бы, что на одних пространственных масштабах расширение остановить можно, а на других, больших, вдруг нельзя.
xkb45bkc4
02.11.2022 04:14+2Помогите разобраться. Свет и гравитация движутся с одинаковой скоростью. А если по пути их следования будет черная дыра которая искривляет пространство, свет пойдет по более длиной траектории вместе с гравитацией или гравитационные волны проигнорируют изгиб от черной дыры?
virtual_explorer Автор
02.11.2022 04:19+1Хороший вопрос, четкого понимания здесь пока нет. Скорее всего, раз, как мы видим, приходят одновременно, несмотря на все препятствия, распространение гравитации тоже зависит от гравитационных искажений пространства. Что логично — как видим, гравитация идет через само пространство, а никак его не огибает
MishaRash
02.11.2022 05:36+1Если гравитационные волны достаточно слабые и короткие (относительно фонового гравитационного поля, в вашем случае от чёрной дыры, и масштабов его изменения), для них в любой метрике (т.е. искривлённом и неискривлённом пространстве) получается приближённое волновое уравнение как для электромагнитного поля (только волна тензорная, а не векторная), и, значит, распространяться они будут практически так же, в частности отклоняться, пролетая мимо скопления массы/энергии.
В других режимах начинает проявляться нелинейность уравнений гравитационного поля, как упомянуто выше. Поскольку электромагнитное поле всегда линейно (насколько нам пока известно), тогда ожидаемы различия в распространении.
unC0Rr
02.11.2022 10:50+1Любопытно было бы пронаблюдать эффекты в фокусе гравитационной линзы, которая собрала бы гравитационные волны в одной точке.
vanxant
02.11.2022 07:44+3Сильно зависит от длин волн. И поскольку вы, наверное, предполагаете сравнить э/м и грав. волну одинаковой длины, а те грав.волны, которые мы реально видели, имеют частоты в сотни герц (ну пусть 300), то ситуация следующая.
300 Герц соответствуют длине волны 1 млн м = 10 тыс. км.
Известные нам ЧД имеют радиусы либо порядка 30 км (звёздные ЧД), либо уже дофиглионы км в центрах галактик.
В случае звёздной ЧД длина волны на порядки больше размеров "препятствия". В первом приближении и э/м волна, и гравитационная такую ЧД не заметят в силу дифракционного предела. Просто пролетят как по пустому месту. Фокусы начнутся, если ЧД вращается - в этом случае волна может даже отобрать у ЧД момент импульса и энергию и вылететь с бОльшей частотой. А может и потерять, зависит от взаимной ориентации спинов (направлений оси вращения). Но нет, достать из недр ЧД таким образом ничего не получится, "воруется" энергия вращения ЧД, а не её внутренностей.
В случае сверхмассивной ЧД ситуация обратная, длина волны сильно меньше размеров ЧД. Волна (любая) просто утонет под горизонтом и всё. Если же изначально луч будет направлен рядом с ЧД, но достаточно сильно мимо, будет отклонение (линзирование) независимо от природы волны.
khch
02.11.2022 04:14+1А глазами увидеть ГВ можно?
Я имею ввиде не разрешающую способность, а чисто постановка эксперимента.Shkaff
02.11.2022 12:48Нет, никак не увидеть. Во-первых, они не действуют на наши органы чувств, а во-вторых, они слишком слабы для влияния на нас.
Но опосредовано - можно. Например, слушая сигнал:
MishaRash
02.11.2022 20:16+1Точно никак не увидеть? Я думал о деформации линзы/среды, в которой распространяется свет (например, воздуха) и изображения соответственно, но довести мысль не совсем получается. Понятно, что на практике всё это настолько слабо, что незаметно.
Shkaff
02.11.2022 21:17В целом да, но есть но... Во-первых, межмолекулярные силы будут мешать растяжению. Во-вторых, даже если забыть про них, амплитуда такого растяжения будет очень-очень мала. ГВ изменяет расстояния между объектами. Т.е. чем больше расстояние - тем больше изменение. 4км растягиваются примерно на 10^-18 м. Соответственно, 1см линзы растянется на 10^-22м. Заметить это будет просто невозможно:)
Forvad
02.11.2022 04:26+2>> от 100 трлн электронвольт ..коллайдер дает максимум 6,5 ТэВ).
Предлагаете самостоятельно пересчитать ТерраЭлектронВольты в триллионы?
По-моему правилом хорошего тона является сравнение одинаковых по порядку внличин.. Чтоб одного взгляда хватало - это больше этого.
crystallize
02.11.2022 11:28-4Николай Морозов рассуждал где-то, что если бы скорость гравитации была сравнима со световой, то Солнце было бы на 90 градусов сбоку.
crystallize
02.11.2022 12:44Так, я нашел рассуждения Николая Морозова на эту тему, за 1940-й год. Читайте, тем более что текст машинописный.
angar47
02.11.2022 19:17+1Многоканальная астрономия | Черепащук Анатолий Михайлович
для развития кругозора)
Mind_all
02.11.2022 19:20Изначально неправильно поставленный эксперимент приводит к неправильным результатам.
Эксперимент по наблюдению слияния звезд (в оптическом спектре) приводит к фиксации только тех явлений, которые распространяются со скоростью света и не факт, что фиксируются гравитационные волны. И полученные результаты не могут опровергнуть возможность распространения гравитационных волн с другой скоростью.
Представим, что ГВ распространяются мгновенно, то в этом случае мы должны зафиксировать их всего лишь 130 млн. лет назад, что при данном эксперименте подтвердить или опровергнуть невозможно.
Mind_all
03.11.2022 11:53-1Все проблемы возникают из-за того, что научное сообщество никак не хочет признать правоту N. Tesla об “Эфире”.
Основой пространства является плотный (имеющий структуру жидкости) “Эфир”.
Вся остальная материя - это производная Эфира, (типа: группа вихрей, взаимодействующих друг с другом, и уменьшающих плотность эфира).
gdsmiler
03.11.2022 13:50Это все потому что гиоптезу "эфира" проверили, не подходит под результаты экспериментов
Mind_all
03.11.2022 13:59Продолжаю.
Группа вихрей (материальное тело) может свободно перемещаться в сверхплотном эфире, практически не замечая его, а препятствием являются другие группы вихрей (материальных тел), находящиеся поблизости. Сила тяжести, гравитация возникает в близи массивных тел, т.е. плотность "Эфира" в центре массивного тела понижена, а объекты как мы знаем перемещаются из области высокого давления в область низкого давления. Вот вам и причина возникновения гравитации.
ksbes
03.11.2022 14:09Хм-м-м. Вихрь — структура принципиально двумерная (вращение идёт вокруг оси — в пространстве любой размерности > 2 ). А гравитационное поле сферически симметрично — т.е. трёхмерно. Как так?
Mind_all
04.11.2022 08:56+1Вращающийся 2D объект в любой момент времени остаётся 2D объектом, под каким бы углом мы на него не смотрели. Вихрь же является объемным и не симметричным, который включает в себя 3D объекты (например торнадо может состоять из пыли, мусора, животных, домов).
А про гравитяцию я изложил свои мысли ранее.
nikolas78
03.11.2022 14:15Было видео на Ютубе, где молодой науч.сотрудник рассказывает ведущему канала (профессору) теорию вихревой гравитации…
Mind_all
03.11.2022 14:25-1Расскажу про вихрь. Простейший вихрь выглядит как яблоко, у него две воронки всасывающая (холодная ) и выталкивающая (горячая). Точно так же устроена наша галактика. Млечный путь, который мы видим - это горячая воронка.
Mind_all
04.11.2022 14:09Если кому интересно, то я продолжу мои рассуждения про вихри. Законы для вихрей одинаковы, что в макромире, что в микромире. Однако в микромире существует предел уменьшения, называемый квантование. И этот предел, по всей видимости, задается средой, а именно микроструктурой Эфира. Элементы эфира, имеющие конкретный размер не могут организоваться в вихрь, сопоставимый с их собственным размером. Поэтому попробую предположить, что элементы эфира на 2 порядка меньше самой мелкой элементарной частицы.
Lamaster
03.11.2022 13:01Интересно, а если это самое гамма-излучение тоже дошло до нас быстрее, чем в нормальных условиях?
То есть подобно лодке на гребне волны. Такое возможно?
kuza2000
03.11.2022 14:11+1Падение человека с километровой высоты останавливает небольшой слой атомов асфальта, связанных через кварки и глюоны.
Мне кажется, тут вы немножечко ошиблись :)
Этот слой атомов связан всего лишь электромагнитным излучением - электронные оболочки атомов.
znsoft
03.11.2022 16:32как при "простыне" "батуте" пространства вы объясните гравитационное линзирование ? если предположим на эту простыню нанести координатную сетку и луч летит по координате x = 10 , то он как зашел в эту впадину на 10 координате так и вышел на ней , где ж тут линза ? На самом деле эта сетка и простыня и впадины не статичны и сама сетка постоянно двигается к этим впадинам постоянно и бесконечно сжимаясь во впадинах и вот эта скорость падения самого пространства во впадины и смещает луч т.к он хоть и на большой скорости летит ,но все же само пространство уже сместилось пока он пролетал мимо объекта.
вообще пытался реализовать программно такую сетку , между двух объектов само пространство настолько растягивается в две стороны что оно само становится новым пространством и вот тут как это представить на коллекциях значений я так и не понял .
K0styan
Эзра, слегка повернув голову, пробубнил:
- Получили упреждение. Доказали. Что гравитация распространяется. Быстрее света. Впервые доказали.
(А. и Б. Стругацкие. "Стажеры")
Кроме шуток: вот как прочитал эту историю, так и пребывал в уверенности, что рано или поздно именно это и подтвердят. А поди ж ты.
dmitryrf
У Георгия Мартынова в Каллисто тоже была идея, что гравитация распространяется быстрее света. Тоже думал, что так и будет :)
fireSparrow
А у Булычёва даже были гравитационные передатчики, которые позволяли быстро пересылать информацию в пределах галактики.
MechanicusJr
Semley’s Necklace - 1964
voykov
и у Снегова, "Люди как Боги"
K0styan
Это ж тот, который "Звездоплавателей" написал? Вообще в голову не приходило поискать, что ещё у него есть, спасибо за наводку)
PsyHaSTe
Это бы нарушало наши представления о запрете передачи информации быстрее скорости света
Xobotun
О, Каллисто! В детстве раза четыре перечитал его. Спасибо за тёплые воспоминания.
Пусть там с путешествием со скоростью света был косяк, что не должны были люди утяжеляться в самом корабле относительно него же самого. Книжка добрая и коммунистически-пропагандная. :)
Lagovi
Мне кажется, идея что мы заперты скоростью света в нашей системе, очень токлива. И верить в нее совсем не хочется) Практически вся фантастика предполагает по сюжету что мы найдем способ, хоть для информации.
BigBeaver
Ну жизнь боль, что поделать. Еще и умрем ведь однажды…
Skigh
YDR
5-10 световых лет... Флот от Трисоляриса планировал лететь 400 лет.
nikolas78
oleg_rico
А в Люди как боги Снегова гравитационные волны распространялись именно со скоростью света. Корабли разрушителей стреляли такими волнами.
balamutang
Там по нынешним реалиям науки скорее была стрельба темной материей, когда гравитация увеличивалась.
Гравитационные волны из этой статьи - это искажения пространства, не знаю даже сможем ли мы заметить их, случись они даже мощные. Мы по сути и так живем в огромной полуволне где пространство разрежается постоянно (и вселенная увеличивается)