Золотой век

[вечерний Андрей]

Не, такие вопросы требуют столь основательных ответов, что на страницах форма это нереально.
У меня будут вопросы на пальцах, простые. Сущности и континуума касаться не буду.

[AdmiralHood]

Проведу аналогию с  электромагнитными волнами. Вот вы берёте уравнения Максвелла, которые описывают электромагнитные явления и пытаетесь решить их для абсолютно пустого пространства. Есть, естественно, тривиальное нулевое решение, что ожидаемо. В то же время  есть решение вида E=E(x)*sin(wt-kx). То есть в абсолютно пустом пространстве, где нет электрических зарядов, возможно существование электромагнитного поля. Причём уравнение это то же самое, что у волны на поверхности воды или колебания струны или звуковой волны. Понятно, что само по себе это поле появиться не может, должен быть источник, но, оторвавшись от источника, электромагнитная волна начинает жить своей собственной жизнью. Источником электромагнитной волны является заряд, движущийся с переменным ускорением. Ну, например, электроны в электрическом колебательном контуре.

[AdmiralHood]

С гравитационным полем ситуация абсолютно зеркальная. Когда Эйнштейн опубликовал уравнения, описывающие релятивистское гравитационное поле, научная общественность, как полагается, начала «проверять их на вшивость». То есть находить различные решения этих уравнений и смотреть, не соответствуют ли этим решениям какие-нибудь реальные процессы.  И точно так же как с электромагнитным полем оказалось, что уравнения Эйнштейна в пустом пространстве допускают решение в виде волны. Причём источником этой волны являются массивные тела, движущиеся с переменным ускорением. Например, Луна, вращающаяся вокруг Земли :~)

[вечерний Андрей]

AdmiralHood хоть и не физик, а излагает грамотно. Где поднаторели?

[AdmiralHood]

Экзотика здесь вот в чём. Обычно для распространения волны требуется какая-то среда. Например, вода, воздух, упругое твёрдое тело, гибкая струна. Когда нашли волновые решения уравнений Максвелла - это был шок. Электромагнитная волна вообще не нуждается для распространения в какой-нибудь среде. Поэтому физики довольно долго занимались мастурбацией на идею о существовании некого «эфира», который является средой распространения электромагниных волн. Но в конце концов свыклись с мыслью, что переменное электрическое поле порождает переменное магнитное, а то в свою очередь - переменное электрическое и так далее. И таким вот «тандемом» электромагнитная волна распространяется в пустом пространстве. У гравитационной волны нет даже этого механизма :~)

[AdmiralHood]

AdmiralHood хоть и не физик, а излагает грамотно. Где поднаторели?

Редкий ботан в школьные годы не попадает под очарование микро- и мегамира. В общем, любовь юношеских лет и страсть, пронесённая через всю жизнь. Помню, какое потрясение испытал, когда на первом курсе института полистал в книжном магазине 2-й том Ландау-Лившица :~). Но профессионально заняться этим не случилось, хотя очень завидовал однокласснику, поступившему в МФТИ. Потом оказалось, что есть в мире вещи ещё более интересные, чем теория гравитации. В одно время, очень недолго, преподавал физику в техническом университете.

В том, что технического образования недостаточно, чтобы разбираться в этом вопросе, вы правы. Я бы даже сказал, недостаточно даже окончить университет по специальности «физика». Теория гравитации штука очень оторванная от жизни, поэтому в университетах этому особо не учат. Разве что попадёшь в теоретическую группу к какому-нибудь маститому академику, который занимается этой тематикой.

[алексаннндр]

Вот вопрос, а какие энергии переносятся гравитационными волнами, порядок величин, так сказать, при вспышке сверхновой основная часть энергии, той, которую мы регистрировали до сих пор, переносится нейтринными потоками, электромагнитными волнами и элементарными частицами порядка процента, чуть больше, может быть, а гравитационными волнами сколько энергии уносится?
Конечно, при слиянии чёрных дыр следует ожидать, что основная часть выделяющейся  энергии будет переноситься именно гравитационными волнами, но вопрос, так ли это?
Там конечно наверняка вопросов очень много со слиянием чёрных дыр, наблюдать бы подробно такой процесс! Гравитационным телескопом!

[вечерний Андрей]

AdmiralHood хоть и не физик, а излагает грамотно. Где поднаторели?

Но профессионально заняться этим не случилось, хотя очень завидовал однокласснику, поступившему в МФТИ. Потом оказалось, что есть в мире вещи ещё более интересные, чем теория гравитации. В одно время, очень недолго, преподавал физику в техническом университете.

Тогда, если я правильно понял, по образованию вы математик?
Есть у меня и вопрос и математического толка. Уравнения Эйнштейна имеют аналитическую форму, и судя по тому, что описывают синусоидальные колебания, не слишком сложны. Тогда о какой невероятной сложности говорил физик в программе Семихатова, по причине которой расчеты гравитационных колебаний ведутся в численном виде?

[василий андреевич]

Странно.Гравитационные волны обнаружили, а в этой ветке тишина.

А что Вас удивляет? Обнаружить пытаются уж лет пятьдесят, а то и более, с помощью достаточно рутинной аппаратуры, добиваясь "сверхточностей". Главное препятствие для обнаружения, как обычно, фоновые шумы.
  Я, конечно, "изуверский" скептик, потому скажу, что надо еще ждать подтверждений.
  По простому, детектор гравитационных волн - это алюминиевая болванка, простите, цилиндр, который должен удлиняться и сокращаться при прохождении вдоль него, скажем так, гравитационного солитона. Ранее надеялись зарегистрировать цуг волн от взрыва сверхновой. Теперь "нацелились" на объект, как предполагают, из двойной черной дыры. Когда дыры сходятся, Эйнштейновское пространство приобретает большую кривизну, когда расходятся, кривизна рассредотачивается/рассеивается. Вот эти волны растяжений-сжатий, возможно, и зарегистрировали.
  Главное достоинство данного объекта в том, что он, в отличие от взрыва сверхновой, эти волны продуцирует постоянно. Так что будут совершенствовать аппаратуру, что бы отсечь шумы и "прицелиться".

[василий андреевич]

программе Семихатова

Вот узнал, что теперь это не болванка, лазерный луч! Действительно волны сжатий расширений имеют длину волны соизмеримую с самим переменно гравитирующим объектом. Решили регистрировать через изменение длинны волны лазера, луч которого монохроматичен.

[василий андреевич]

"Прошу пардон", только теперь прочел, что источник не двойная черная дыра, а слияние двух черных дыр. Следовательно, подтверждений ждать придется долго, до следующего весьма маловероятного события.

[Павел Замалиев]

...Гравитационные волны обнаружили, а в этой ветке тишина... есть что спросить по этому поводу.

Здесь можете посмотреть. В целом - отношение осторожное до скептического.

[Gilgamesh]

а вообще, на чем держится уверенность тех, кто верит в ОТО?

Диванов этим экспертам!

[AdmiralHood]

В эксперименте, который описывают виновники торжества, наблюдалось слияние чёрных дыр с массами 29 и 36 масс солнца (то есть суммарно 65 Mс). После слияния образовался объект массой 62 Мс. То есть в виде гравитационных волн излучилось 3 Мс или около 5% исходной массы.

[AdmiralHood]

Есть у меня и вопрос и математического толка. Уравнения Эйнштейна имеют аналитическую форму, и судя по тому, что описывают синусоидальные колебания, не слишком сложны. Тогда о какой невероятной сложности говорил физик в программе Семихатова, по причине которой расчеты гравитационных колебаний ведутся в численном виде?

Я по образованию электронщик, поэтому всех математических тонкостей не знаю, но по сложности решения простых уравнений приведу такую аналогию. Возьмём совсем простой случай - классическое гравитационное поле, описываемое ньютоновским законом всемирного тяготения. Если мы решаем уравнения для двух тел, т.е. например, для Земли и Луны, то получим классическое решение - орбиту в виде  конического сечения. Для Луны и Земли это будет, понятно, эллипс. Но вот что интересно. Если вы добавите в систему третье тело, массой которого нельзя пренебречь (т.е. она сравнима с массой первых двух тел), то аналитического решения такая система уравнений принципиально не имеет. Повторяю, это крайне простой и идеализированный случай - классические уравнения и тела в виде материальных точек, и уже в этом случае обойтись без численного моделирования (или без представления решения в виде бесконечного сходящего ряда, что практически одно и то же) уже невозможно обойтись. В случае же с ОТО математически сложности усугубляются — уравнения нелинейны (то есть, грубо говоря, гравитационное поле действует не только на массивные объекты, но и само на себя), а взаимодействующие тела (даже если они сферически симметричны) нельзя представить в виде материальной точки. Здесь уже для задачи двух тел получить аналитическое решение затруднительно.

Здесь есть ещё один нюанс. Когда я говорю, что уравнения Эйнштейна имеют простое решение в виде сферической волны, я говорю о решении в пустом пространстве, на большом удалении от источника излучения. Примерно такая же ситуация для волн на поверхности воды. Если кинуть в воду прямоугольный кирпич, то на большом расстоянии  от места падения волна будет практически идеально круглой, но в ближайшей окрестности от места падения волна будет действительно похожей на прямоугольник со скруглёнными углами, и получить аналитическое описание такой волны достаточно проблематично. Короче говоря, есть простое решение для удалённых областей пространства и есть очень сложное решение для окрестностей источника.