Квантовая механика после обнаружения гравитационных волн

29

Конечно, теперь все знают об обнаружении гравитационных волн

Но, поскольку Общая теория относительности и Квантовая механика не уживаются друг с другом , можем ли мы сказать, что это обнаружение доказывает, что Квантовая механика на самом деле не применима и что Общая теория относительности победила?

Другой вопрос: как мы можем определить происхождение ряби (скажем, это результат большого взрыва или другого большого события)?

РЕДАКТИРОВАТЬ 16-2-2016

Сегодня я читал статью и решил поделиться ею здесь; Это в основном говорит о том, что без третьего детектора мы не можем триангулировать сигнал. Некоторые ученые пытались наблюдать свет событий непосредственно после наблюдений за волной, но они не могли обнаружить слияние просто потому, что оно слишком далеко или слишком слабое, чтобы его можно было наблюдать с помощью нашей современной технологии.

— Крис Баракат
источник

7

Это было слияние с черной дырой, а не от большого взрыва. Изначальные гравитационные волны имеют еще большую длину волны, вероятно, слишком длинную для LIGO,

— Джеймс К

3

Квантовая физика и теория относительности НЕ являются конкурирующими теориями. Они являются дополнительными теориями, с относительностью о том, что происходит в огромных масштабах, и квантом говорят о действительно крошечных масштабах. Спор заключается в том, что никто не знает, как объединить эти два поля. Физикам нужна теория, которая одним махом описывает, как все работает. Может быть, элегантное равенство или набор простых правил. Мы даже не уверены, что такая вещь действительно существует, но было бы неплохо, если бы она существовала, потому что эта теория станет вершиной научных достижений человечества. Проблема в том, что никто не знает как.

— Шейн

28

Не более, чем наблюдение световых волн опровергает квантовую механику.

Свет обладает свойствами как частицы, так и волны. При низких энергиях природу частиц света трудно обнаружить: радиоволны состоят из фотонов, но отдельные радиоволновые фотоны довольно трудно обнаружить. Я не уверен, что мы непосредственно обнаружили отдельные фотоны с энергиями ниже инфракрасного диапазона.

Гравитационные волны (вероятно) также имеют как волновую, так и частичную природу. Гравитационное поле, вероятно, квантовано. Но на частотах и чувствительности, на которых работает LIGO, отдельные кванты не могут быть измерены. Таким образом, это обнаружение не доказывает преобладание GR над QM.

Во всяком случае, понимание экстремальных явлений, таких как слияния чёрных дыр, может привести к теоретическому пониманию квантовой природы гравитации.

— Джеймс К
источник

Спасибо за ваш ответ, это действительно помогло мне понять идею. Я отмечу это как ответ через пару часов, чтобы дать немного больше времени и для других ответов

— Крис Баракат

2

@Odin: ожидание пары (а точнее 5 или 7) дней кажется лучше, чем пара часов, поскольку эксперты не всегда находятся за своим экраном ...

— Оливье Дюлак

3

Вероятно, нет никаких разумных экспериментов, которые могли бы обнаружить отдельный гравитон. Под разумными подразумеваются такие вещи, как «недостаточно велик, чтобы разрушиться до черной дыры», и «обнаруживает, по крайней мере, один гравитон на возраст вселенной». arxiv.org/abs/gr-qc/0601043 И это событие действительно не близко к тому, где вы ожидаете квантовую гравитацию. Для черных дыр с 30 солнечными массами радиус Шварцшильда составляет около м, а длина Планка - около м.

10^{5}

$10^5$

10^{- 35}

$10^{-35}$

— Робин Экман

1

Конечно, по сравнению с чем-то вроде солнечной системы, это чрезвычайно: на расстоянии а.е. от Солнца (т. Е. Здесь, на Земле) радиус кривизны составляет порядка м, на поверхности солнце около м. Но гравитация очень слаба, поэтому вы все еще на много порядков больше от квантовой гравитации. (Обратите внимание, что большой радиус кривизны = малая кривизна. Большая сфера изогнута меньше, чем маленькая.)

1

$1$

10^{12}

$10^{12}$

5 \cdot 10^{8}

$5\cdot 10^8$

— Робин Экман

Кстати, если кто-нибудь знает энергии фотонов с самой низкой энергией, которые прямо или косвенно наблюдались, я был бы заинтересован.

— Джеймс К,

22

Влияние этого измерения на состояние квантовой гравитации точно равно нулю.

Правильное утверждение о несовместимости общей теории относительности и квантовой механики состоит в том, что квантовая теория общей теории относительности не перенормируема . Перенормируемость по существу означает, что теория четко определена во всех энергетических масштабах, что кажется разумным требованием к предложенной фундаментальной теории.

Итак, мы знаем, что, взяв классическую общую теория относительности и ее квантование, мы не получаем фундаментальную теорию квантовой гравитации. Это никак не исключает другие предложенные квантовые теории гравитации, например, LQG или теорию струн.

Кроме того, физика работает так, что новые теории должны быть сведены к старым в областях применимости старых теорий. Какой бы ни была правильная квантовая теория гравитации, ее низкоэнергетический предел должен быть квантован общей теорией относительности, а классическим пределом является классическая общая теория относительности. Это просто неправда, что вы должны выбирать между общей теорией относительности или квантовой механикой.

Таким образом, это измерение предсказания классической общей теории относительности не делает абсолютно ничего, чтобы показать, что не существует квантово-механической модели гравитации. Это не могло быть, потому что у нас уже есть квантово-механическая модель гравитации: квантовая квантовая теория относительности. Это не так хорошо, как хотелось бы, но это только исключает фундаментальную теорию.

— Робин Экман
источник

2

Этот сайт привлекает довольно качественные ответы. Я полностью проголосовал (и я не делаю этого .. почти когда-либо ..)

— Джавадба

Действительно .. Очень умные ответы @javadba

— Крис Баракат

19

Другой вопрос, как мы можем определить происхождение пульсации (скажем, если это результат большого взрыва или другого большого события)?

(Я просто отвечаю на эту часть вопроса, поскольку Джеймс уже ответил на основную часть о GR против QM.)

LIGO создал изображение, которое показывает их наилучшую оценку того, где находились эти две черные дыры:

Все, что они могут сказать, где-то на южном небе. В будущем сеть дополнительных детекторов позволит точно определять такие события.

— Энди
источник

1

Это действительно удивительно .. Спасибо за то, что поделились этим

— Крис Баракат

1

Еще один детектор, подключенный к сети, будет иметь огромное значение. Два детектора LIGO смогли локализовать это событие только в области 600 квадратных градусов. Во время пресс-конференции один из ученых заявил, что после того, как детектор Дева появится в сети в конце этого года, они смогут сузить его до однозначного числа квадратных градусов. Это достаточно маленькая область пространства для оптических областей с быстрым откликом для наблюдения за послесвечением, ожидаемым от слияния нейтронных звезд (последний абзац заключения) .

— Дэн Нили,

1

Если вы хотите узнать немного больше об этой части вопроса, проверьте изменения 16-2-2016 @Andy :)

— Крис Баракат

1

Возможность найти источники должна получить еще одно огромное улучшение через пару лет после того, как правительство Индии одобрило LIGO India .

— Крис Мюллер

5

На пресс-конференции, посвященной объявлению (2/11/2016), Кип Торн заявил, что обнаружение устанавливает верхний предел массы покоя гравитона. Они определили этот предел, взглянув на искажения формы волны обнаруженного сигнала по сравнению с идеализированным сигналом, полученным с помощью компьютерного моделирования. Верхний предел из публикации составляет или . $m_{graviton} < 1.2 × 10^{−22} \frac{eV}{c^2}$ $1.9 × 10^{−41} kg$

Ссылки: https://www.youtube.com/watch?v=vy5vDtviIz0&feature=youtu.be&t=1h5m23s https://journals.aps.org/prl/pdf/10.1103/PhysRevLett.116.061102 (стр. 8)

— colnegn
источник

3

Возможно, слишком коротким. Ссылка?

— Хоманнфан

1

Хотя двойное обнаружение слияния гравитационных волн и черной дыры не может напрямую повлиять на состояние управления качеством, оно может косвенно принести новые «сюрпризы». Например, по этой ссылке: http://news.discovery.com/space/weve-detected- гравитационные волны, так , что-160213.htm Они комментируют, что: «По какой-то причине окончательное вращение черной дыры происходит медленнее, чем ожидалось, что указывает на то, что две черные дыры столкнулись на низкой скорости, или они находились в конфигурации столкновения, которая заставила их объединенный угловой момент противодействовать друг другу «Это очень любопытно; зачем природе это делать?», - сказал Ленер. И последний комментарий: «Эта ранняя головоломка может быть связана с некоторой базовой физикой, которая не рассматривалась, но более увлекательно она может раскрыть некоторую« новую »или экзотическую физику, которая мешает предсказаниям общей теории относительности». Вот Это Да! «Вмешательство в общую относительность» - это вежливый способ предположить, что это может быть неправильно. Так что, возможно, QM может прийти на помощь Gen.Relativity, а не наоборот.

— Франсиско Мюллер
источник