2k
3 года назад · 625 просмотров · 22 комментария
Как на самом деле возникают гравитационные волны?
Гравитационные волны до недавнего времени считались чисто теоретической идеей. Ученые со времен Исаака Ньютона не могли сформулировать единое понимание того, как и с какой скоростью действует гравитация. В итоге они пришли к общему мнению, что она распространяется как и большинство видов энергии с помощью волн. Но измерить из долгое время не удавалось.
Когда же это все таки произошло, то на бытовом уровне закрепилось искаженное понимание, что эти "волны" возникают в результате масштабных космических катастроф, подобных той, в результате которой они и были впервые зарегистрированы.
Несмотря на то, что гравитационные волны предсказывал еще Эйнштейн в начале прошлого века, их существования удалось подтвердить практически только через сто лет.
Об их открытии было объявлено в феврале 2016 года, через несколько месяцев после непосредственного обнаружения в сентябре 2015 года.
Это открытие стало возможным благодаря сотрудничеству двух детекторов LIGO и VIRGO. Именно они почти одновременно друг за другом обнаружили сигнал слияния двух чёрных дыр на расстоянии более 1 млрд. световых лет от Земли.
Из-за этого некоторые ошибочно полагают, что зафиксированные гравитационные волны возникли в результате столкновения этих черных дыр - как если бы обычные волны расходились от удара камня о поверхность воды.
На самом деле зафиксированный пик гравитационного возмущения приходился на финальный момент прямо перед столкновением этих двух массивных объектов и был результатом их ускоряющегося вращения вокруг друг друга.
А вот в момент столкновения и дальнейшего слияния черных дыр амплитуда гравитационных волн наоборот снизилась практически до нуля.
2. Автор поста смешал действие гравитации и то, что называют гравитационными волнами. Действие гравитации объясняется в рамках ОТО геометрией пространства-времени (его искривлением вблизи массивных тел), а гравитационные волны - это распространение в пространстве-времени его попеременных сжатий и растяжений...
Во картинок нашёл (это именно иллюстрации для понимания, не точные модели).
Солнце не может просто так взять и мгновенно исчезнуть. Это против всяких правил (читай законов физики).
Есть тут настоящие физики? Объясните нам малограмотным что к чему.
По порядку.
Во-первых, гравитация это именно взаимодействие. Одно из четырех фундаментальных взаимодействий! И ОТО этот факт не оспаривает. Еще раз, аналогия с резиновым матом (или ковриком, как хотите) это просто двумерная иллюстрация явления, которое на самом деле трехмерное.
Во-вторых, вторая картинка как раз демонстрирует распространение гравитационных волн в следствие потери гравитационной энергии при сближении двух массивных объектов вокруг друг друга. Потеря гравитационной энергии происходит и при вращении Земля и других планет вокруг Солнца. Но из-за того, что гравитационные силы очень слабы, зафиксировать эту потерю даже самыми современными приборами практически невозможно.
А если нет вращения? Можно представить тело с массой земли, которое находится на достаточном удалении от других тел; таком, что на него не действует их гравитация и оно [тело] движется прямолинейно и равномерно или покоится? И вот на это тело "упало" другое, сравнимое по массе с человеком. Гравитация между ними возникнет?
Дело не просто во вращении. Вращение дает дополнительное ускорение и усиливает потерю гравитационной энергии. Но волны исходят при любом сближении.
Если одно тело упало на другое, то это произошло скорее всего в результате гравитационного притяжения (ну, если только в другом варианте первое тело не направили специально на второе). Как бы то ни было, при любом сближении тел их гравитационное взаимодействие (взаимная сила) будет увеличиваться согласно закону обратных квадратов, который еще Ньютон открыл. При любом гравитационном сближении будут распространяться гравитационные волны. Повторю, гравитация очень слабая сила. Поэтому зафиксировать волны от падения человека или яблока на Землю для нас технологически невозможно. Погрешность измерения выше, чем величина силы (поэтому эти волны и удалось измерить только от сближения сверхмассивных тел, массой в миллионы солнечных).
Еще один момент, для понимания гравитации: когда яблоко падает на Землю, то Земля в свою очередь тоже "падает" на яблоко. Проще говоря они притягиваются друг к другу. Просто скорость встречного движения пропорциональна массе, поэтому если яблоко упадет с трех метров, Земля "упадет" на яблоко на расстояние в минус огромной степени метра.
И на опережение, если вдруг Вам не нравятся идеи Ньютона, но нравится ОТО. Законы Ньютона это частный случай ОТО. Эти теории не противоречат друг другу. Если подставлять в формулы Эйнштейна те размерности масс, скоростей и расстояний с которыми люди были знакомы в 17 веке, то получаются именно ньютоновские выводы.
Всё, о чём вы написали, мне понятно. С этим нет смысла спорить. От меня ускользает только один момент: являются ли гравитационные волны именно тем, что мы ощущаем, как земное притяжение или же это разные сущности. Я всегда считал, что разные: эффект притяжения - это локальное искривление пространства-времени, а ГВ - распространение искривления в пространстве-времени.
Теперь вы заставили меня сомневаться. Надо букварь какой-нить почитать...
Присутствует стойкое ощущение, что эти ска "астрономы" мне постоянно втирают какую-то дичь. Но когда я интересуюсь у них, почему устройство головного мозга полностью копирует устройство Вселенной, получаю в ответ вообще дичайшую жесть.
А каким образом устройство головного мозга копирует устройство Вселенной? В мозгу есть что-то аналогичное черным дырам и темной материи?
Фрактальность, я надеюсь, вы отрицать не станете?
Зачем отрицать? Вы же можете описать проявления фрактальности во Вселенной. В чем она проявляется то? А уж тем более в мозге. Буду признателен за информацию.
Например, кол-во нейронов в человеческом мозге приблизительно схоже с кол-вом галактик в обозримой вселенной, визуальное устройство систем тоже очень схоже. Не исключено, что наша планета является клеткой какого-то органа какого-то существа, которое живёт на своем фрактальном уровне.
Есть такая штука - множества Мандельброта называется. Так вот она как раз и объясняет все эти фрактальности и "совпадения? - не думаю". Там, правда, математика такая, что шарики за ролики заворачиваются, но это уже частности.
Соотношение количества нейронов не имеет отношения к фрактальности.
Фрактальность при этом вообще предполагает бесконечное воспроизведение на всех масштабах и некий вариант "наследования". Очевидно, что Вселенная так не устроена. Солнечные системы не являются уменьшенным "воспроизведением" галактик, атомы не являются уменьшенными копиями планетных систем и т.д. и т.п. А уж про то, что галактики не кружат хороводы вокруг чего-то большего и говорить не стоит.
Ну и про фрактальность мозга пока ничего не было сказано.
Трудно говорить о том, о чем существуют только предположения.
Сказанного по этому поводу достаточно, но все высказывания являются предположениями без твердой доказательной базы. Отрицания кстати тоже на уровне предположений.
Но фрактальность мозга даже на уровне предположения выглядит сомнительно. Надо уж совсем как-то за уши притягивать.
Кроме того, даже если бы и во Вселенной и в мозге все-таки наблюдалась фрактальность, это было бы просто наблюдением, а не открытием. Проявление фрактальности в снежинке и листе дерева не говорит о том, что эти физические объекты как-то связаны.
Есть в природе определенные принципы оптимизации физических состояний и явлений. Все системы стремятся к состояниям с наименьшим энергетическим уровнем, копирование проявляется на разных уровнях систем и этапах эволюции и т.д. Все это помогает нам понимать окружающий мир. Но само по себе это не является феноменом.
Аналогия вселенная-мозг, конечно, забавна.
Хоть и возникает она при рассматривании картинок, на самом деле нарисованных художниками, ну или компьютерных симуляций, в лучшем случае.
Ну да ладно.
Для меня главная проблема в том, что передача сигналов в мозге и во вселенной отличается кардинально.
Мозг получает и обрабатывает сигналы от глаз за 1-5 мсек; в худшем случае сигнал с одной стороны мозга до другой идет пол-секунды.
А во вселенной речь идет о временах, сопоставимых со временем существования самой вселенной.
Хуже того, из-за расширения часть вселенной постоянно уходит за горизонт и становится недостижимой для сигнала.
Скажем, граница того, куда может дойти сигнал от нас, находится в 1 млрд световых лет, а это по обьему всего 0.05% от видимой вселенной.
По-моему, мозг, в котором сигнал от нейрона не может уйти дальше 2 см за время жизни организма трудно назвать работающим.
Да? А мне строение вселенной больше напоминает атомы. Например, Солнечная система -- атом какого-то вещества. Солнце -- ядро, планеты -- электроны.
Вас вводит в заблуждение планетарная модель атома Резерфорда. Но сейчас в науке четко понимается, что электроны не являются обычными точечными объектами и они не движутся по круговым орбитам (кстати, планеты движутся по эллипсам).
Ну вот видите, и планеты движутся по эллипсам.
Я в курсе, что электрон размазан равномерно по всей своей орбите. Но может у нас пока просто нет средств для определения более точной его позиции в конкретный момент.