Физикам удалось измерить скорость гравитации с высокой точностью

Rumata

На сессии Американского астрономического общества в Сиэтле российский физик Сергей Копейкин, работающий в Университете Миссури, и американец Эдвард Фомалонт из Национальной радиоастрономической обсерватории в Шарлоттсвилле объявили, что им впервые удалось измерить скорость гравитации. Итогом обработки данных проведенного эксперимента стала величина в 0,95 скорости света.
Эксперимент стал возможен благодаря редчайшему небесному явлению: световой луч, соединяющий один из квазаров и Землю, пересек Юпитер. Гравитационное поле планеты-гиганта столь велико, что под его влиянием видимое положение квазара на небе изменилось.
Живому существу для устойчивости необходимы четыре ноги. Может быть, и Природе для равновесия необходимы четыре силы. Эти силы задают все взаимодействия и все законы. Тяготение, которое в ответе за структуру космоса. Электромагнитные силы - о них знают даже в детском саду. Сильные силы, связывающие атомные ядра и частицы. И слабые силы, ответственные за их распад. Несмотря на название, именно благодаря слабым силам наше Солнце горит на небосклоне.
Четыре силы правят миром, как четыре древнеиндийские стихии. И они, как стихии, зависимы друг от друга. В 1979 году Нобелевская премия была присуждена за обнаружение связи между электромагнитными и слабыми силами. Большая часть жизни Эйнштейна ушла на объединение гравитационного и электромагнитного взаимодействий. Эйнштейн показал, что тяготение можно рассматривать как геометрическое свойство пространства-времени, связанное с его кривизной. Но попытки найти его геометрическую характеристику, которая могла бы проявить себя как электрический заряд, не удались. Постулат о том, что гравитация передается со скоростью света, оставался предположением.
До сих пор никому не удавалось измерить "скорость тяжести" опытным путем. По теории Ньютона, если бы Солнце внезапно исчезло из центра Солнечной системы, то Земля мгновенно избавилась бы от пут гравитации и улетела бы прочь в далекий космос. По Эйнштейну, при равенстве скорости гравитации и скорости света планета оставалась бы на своей орбите еще в течение 8 минут 20 секунд - такое время требуется свету и гравитации, чтобы добраться от Солнца до Земли.
Возможность измерить "скорость тяжести" появилась у Копейкина и Фомалонта, когда Юпитер заслонил Землю от мощного квазара, излучающего в радиодиапазоне (такие события случаются раз в 10 лет). Копейкин и Фомалонт скомбинировали результаты наблюдений от десятка радиотелескопов в разных частях планеты, от Гавайев до Германии. Таким образом, было измерено "виртуальное" смещение квазара, возникшее из-за того, что Юпитер мощным гравитационным полем искривлял испускаемые квазаром радиоволны. Итогом обработки данных стала величина в 0,95 скорости света с высокой степенью достоверности.
Совместная работа радиотелескопов позволила достичь точности в 100 раз большей, чем возможна на космическом телескопе "Хаббл". Смещения, измеряемые в эксперименте, были крошечными. Их можно сравнить с толщиной человеческого волоса, который рассматривается на расстоянии в 400 км или с диаметром серебряного доллара на Луне. Впрочем, учитывая фамилию автора открытия, правильнее взять другое сравнение - с русской копейкой.
Профессор Калифорнийского университета Стивен Карлип считает эксперимент "убедительной демонстрацией" теории Эйнштейна. Новые измерения гравитационной скорости в ближайшее время должны уточнить полученное значение. Множество интерферометров гравитационных волн было введено в строй за последние месяцы - какой-нибудь из них должен обнаружить гравитационные волны непосредственно и таким образом измерить их скорость, важнейшую фундаментальную константу Вселенной.
Справедливости ради надо сказать, что эксперимент не является однозначным подтверждением именно эйнштейновской теории гравитации. С тем же успехом его можно считать подтверждением альтернативных теорий. Например, релятивистской теории гравитации академика Анатолия Логунова, бывшего ректора МГУ.
Но экспериментальный результат важен для опровержения космологических теорий множественных вселенных, параллельных миров и так называемой теории струн. В этих теориях расчеты неизменно предсказывают существование гравитона, невесомой гипотетической частицы со спином, равным 2. В такой Вселенной число измерений больше, чем в привычном мире, а дополнительные пространственные измерения существуют в "свернутом" виде. И мы из своего трехмерного мира просто не видим пребывающиех рядом с нами миров с большим числом измерений, как тень не видит своего хозяина. А гравитация могла бы оказывать воздействие "коротким путем" через эти дополнительные измерения, путешествуя быстрее скорости света, но не нарушая при этом уравнения Общей теории относительности Эйнштейна.
Эксперимент профессора Копейкина нанес по теории параллельных миров прямой и сокрушительный удар.
Сергей ЛЕСКОВ
http://www.izvestia.ru/science/article751954

Dr_Jones

а какая точность ? 0.95+\- ?
а то, что-то 0.95 как-то не цело.

stat52349

Живому существу для устойчивости необходимы четыре ноги. Может быть, и Природе для равновесия необходимы четыре силы.
Афигеть аргументация

Rumata

Я тоже искал в статье ответ на данный вопрос, но не нашел. А что, переносчики гравитации не могут иметь ненулевую массу покоя?

Rumata

Да уж, не слишком удачный прием популяризации достижений науки

Gloom

тем более, что для устойчивости надо 3 точки опоры

Rumata

Кстати, некоторое доверие и интерес статья у меня вызвала по 2-м причинам: 1) автор Сергей Лесков вроде постоянно пишет о новостях науки на сайте http://www.inauka.ru/ и 2) предъявлено описание имхо разумного эксперимента, в котором, кроме того, был задействован "десяток радиотелескопов".

Dr_Jones

Хм. интересный вопрос.
так наивно казалось бы нет.
гравитация аналогична электричеству, а там переносчики безмассовы.

electricbird

чё ты щас сказал?

Dr_Jones

есть возражения ?

Rumata

Вообще-то ты наверное прав: если бы гравитоны имели массу(=гравитационный заряд то гравитационное поле с расстоянием убывало бы быстрее чем по закону обратных квадратов. Значит скорее всего 5% -- погрешность эксперимента.
PS: Впрочем вклад может быть очень мал из-за слабости гравитации. Кстати, вот и "Пионеры" продолжают странно себя вести: http://grani.ru/Society/Science/m.80250.html

Asmodeus

Блин, да они тормоза на сайте: статья еще в 2003 году вышла, если кому интересноя её нашел) могу на мыло выслать.
Kopeikin, Sergei M.. The post-Newtonian treatment of the VLBI experiment on September 8, 2002. Physics Letters A (2003 312(3-4 147-157. CODEN: PYLAAG ISSN:0375-9601. AN 2003:404530 CAPLUS

Rumata

Да, то-то фамилия "Копейкин" мне показалась знакомой -- наверное уже раньше встречал эту информацию, но забыл . Спасибо!

Sergey79

ИМХО скорость распространения гравитации это скорость распространения деформаций пространства ПО ОПРЕДЕЛЕНИЮ - макс. скорость передачи информации в пространстве, т.е. никак не может быть меньше скорости распространения такого вида информации как э/м волны.

Sergey79

Прочел, наконец, статью - полный бред. Из разряда экспедиций Мулдашева.
Например, гравитоны как симметричные бесследовые тензоры второго ранга возникают уже в теории Фирца-Паули (инфинитезимальное приближение ОТО).
И вообще, ОТО - не совсем то что нам нужно из-за размерности консанты G.

zuzaka

Я тоже достаточно часто встречаю статьи Лескова - это научный редактор Известий. Никогда не видел настолько непрофессиональных и темных научно-популярных авторов, как он.

Rumata

Т.е. Вы утверждаете, что поскольку электромагнитная волна является частным случаем деформации пространства, то ее скорость не может быть больше скорости распространения гравитации. Возможно, это является физически разумной гипотезой, но логической необходимости в этом я не вижу.

Sergey79

Логика (в рамках СТО и ОТО) такая:
Деформации пространства распространяются с конечной скоростью "с". Но деформации пространства по ОТО это и есть действие гравитации. Поэтому, тождественно скорость распространения гравитации равна с.
Кроме того:
Любая безмассовая частица движется обязательно со скоростью с (E=pc).
Фотон - безмассовая векторная частица -> движется со скоростью с. В теории Фирца-Паули гравитон - безмассовая частица спина 2. -> движется со скоростью с.

Rumata

Деформации пространства распространяются с конечной скоростью "с".
Насколько я помню, "с" -- это все же скорость света в вакууме. Т.е. мое непонимание как раз связано с тем, почему скорость света в вакууме не может быть больше скорости распространения гравитации = "деформации пространства" (по ОТО). Я конечно понимаю, что со светом связана деформация пространства, но почему она в этом частном случае не может распространяться быстрее?
Т.е. мне хотелось бы получить ответ на конкретный вопрос: можно ли из общепринятых теорий (СТО, ОТО, теория Максвелла и т.д. Я не уверен например что теория Фирца-Паули является таковой) вывести, что скорость распространения гравитации равна скорости электромагнитных волн, или это независимый факт.

artobus

сказали же, что любая безмассовая частица движется со скоростьюсвета (следует из выше перечисленных теорий вопрос в том является ли таковой гравитон: у Эйнштейна является, а у Лагунова нет.

Sergey79

В СТО постулируется:
Никакое взаимодействие не распространяется быстрее, чем с. Со скоростью с распространяются взаимодействия, переносчиками которых являются безмассовые частицы.
Теория Фирца-Паули - ОТО в приближении для слабых полей. В ней гравитон - безмассовая частица.
Сама ОТО не квантуется из-за G. Поэтому в ней вообще не может быть никаких частиц - переносчиков взаимодействия. Просто постулируется, что ВСЕ взаимодействия осуществляются за счет деформаций пространства: G_{\mu \nu}= \kappa T_{\mu \nu}, где в тензоре энергии-импульса пофиг что, хоть электромагнетизм, хоть еще что. Следовательно, скорость распространения этих деформаций (она же скорость распространения гравитации) такая же, как и в полевых уравнениях, решаемых совместно с уравнениями Эйнштейна, если теория локальна. А локальность теории - один из постулатов, на которых базируется современная физика.

Rumata

Просто постулируется, что ВСЕ взаимодействия осуществляются за счет деформаций пространства: G_{\mu \nu}= \kappa T_{\mu \nu}, где в тензоре энергии-импульса пофиг что, хоть электромагнетизм, хоть еще что.
Признаться, эта фраза (если я ее правильно понял) не согласуется с тем, что мне известно из других источников. Если бы ВСЕ взаимодействия описывались как деформации "обычного" пространства, то зачем описывать другие поля (точнее, их потенциалы) как связности в главных расслоениях (с различными калибровочными группами) над обычным пространством, как это делается в калибровочных теориях? Да и уравнение Вы странное какое-то написали -- совсем не похоже на ур-ния Эйнштейна (G_{\mu \nu} -- это метрика?)...

xTracertx

ну измерили, ладно, но что это дает, вот что мне интересно?

Rumata

Ну это позволяет отбросить как противоречащие эксперименту физические модели, из которых вытекает другое значение для скорости гравитации. Например, в теории струн (судя по фильму "Элегантная Вселенная") рассматривались модели, в которых гравитация (из-за наличия дополнительных пространственных измерений) может распространяться по более короткому пути из пункта "А" в пункт "В" чем тот, который проходит через "наше" 3-мерное пространство.

stat52349

Народ пытается машину времени сделать и наладить телепортацию.

Sergey79

Уравнения Эйнштейна я написал в общепринятой форме через тензор Эйнштейна G (это не метрический тензор g).
Калибровочное поле изначально введено Клейном как компоненты символов Кристоффеля - связнсти в пятимерном пространстве. Поэтому и используется слово "калибровка" - они отвечали за инвариантность теории относительно изменений масштабов в пространстве. Но в дальнейшем Янг и Миллс переформулировали калибровочные поля как связности в изоспиновом пространстве (чтобы объяснить сильные взаимодействия). Калибровочные теории нужны для объяснения законов сохранения различных зарядов и описания процессов превращения частиц.
Уравнения Эйнштейна отвечают за взаимодействие через метрику энергий любого происхождения, поэтому его скорость - max{скорости всех известных взаимодействий}, иначе получится: частиц уже нет (энергия вместе с ними ушла а они все еще взаимодействуют.

Rumata

тензор Эйнштейна G (это не метрический тензор g)
Понятно, просто я не встречался с таким обозначением раньше (я математик а не физик).
Уравнения Эйнштейна отвечают за взаимодействие через метрику энергий любого происхождения, поэтому его скорость - max{скорости всех известных взаимодействий}, иначе получится: частиц уже нет (энергия вместе с ними ушла а они все еще взаимодействуют.
А вот за это объяснение большое спасибо! Все для меня сразу встало на свои места
PS: Кстати, вспомнил в связи с этим когда-то поразившее меня красотой рассуждение из книги Фейнмана "Характер физических законов" о том, почему электрический заряд должен сохраняться локально. Действительно, это есть следствие "глобального" закона сохранения заряда и относительности одновременности в СТО.
Оставить комментарий
Имя или ник:
Комментарий: