Гравитационно-волновое небо

Станислав Кравченко

Владимир Михайлович Липунов весьма талантливый публицист и много делает для популяризации современной науки. И то, что его иногда "заносит на поворотах" естественно, никто от ошибок не свободен, и нисколько не умаляет значение его работ. Однако, разбираться в них и доводить до сведения читающей публики необходимо, тем более, что вопросы касаются не только и не столько лично профессора Липунова В.М., сколько теоретического понимания сущности затронутых проблем. В частности вопрос касается гравитационных волн, рассмотренных в его публикации с тождественным названием (http://www.pereplet.ru/nauka/Soros/pdf/0004_077.pdf). Особых сомнений в их существовании нет. Как пишет господин Липунов "Альберт Эйнштейн интерпретировал тяготение как кривизну пространства-времени, не только связанную с массами, но также способную, подобно электромагнитным волнам, свободно распространяться в пространстве. Пространство и время, подобно водной глади, способны беспокойно волноваться, покрывая Вселенную пространственно-временной рябью. В сущности поэзия этих слов физически очень приземленна: многочисленные атомные часы и стандартные метры, разбросанные нашим воображением по Вселенной, будут периодически ускоряться и замедляться, расширяться и сужаться подобно тому, как колеблются электрические заряды в телевизионных антеннах на наших крышах. Стандартный метр, расположенный поперек гравитационной волны, будет периодически изменять свою длину на величину h метров".

Здесь все правильно, но хотелось бы сделать существенное для понимания вопроса дополнение. Оно заключено в том, что нет во Вселенной объектов вне пространства-времени. Соответственно, нет объектов, экранированных от искажений пространства-времени, в том числе от гравитационных волн. Более того, поскольку гравитационные волны, есть волновые искажения самого пространства-времени, то, в отличие от электромагнетизма, нет различий величины искажений от материала "метров и часов". Потому пространство-время лучше представить не "водной гладью", а резиновой плоскостью с впечатанным в нее рисунком нашего бытия. И как эту плоскость ни растягивать, ни искажать, зазоров и наложений в нее рисунке не появится. Более того, увидеть эти растяжения-искажения можно лишь находясь вне рисунка. Внутри рисунка нет "независимых метров и часов". Потому надеяться запечатлеть растяжение "стандартного метра" прикладывая к нему другой "стандартный метр" - пустое занятие. В этом места любой другой "стандартный метр" из любого другого материала будет растянут-искажен точно также и никаких различий зафиксировано не будет. В этом - принципиальное отличие гравитационных деформаций от электромагнитных. Да, в телевизионной антенне под воздействием электромагнитной волны колеблются все электрические заряды, но колебания электронов на порядки отличны и противофазны колебаниям ионов металла, потому и возможно считывание разности потенциалов. Но такое принципиально невозможно для широко разрекламированных и достаточно не дешевых "гравидетекторов" в виде цилиндров с пьезодатчиками. Чтобы пьезодатчик, при самой фантастической чувствительности, выдал сигнал сдвига, необходимо, чтобы антенна-цилиндр и основание с пьезодатчиками по-разному реагировали на одну и ту же гравитационную волну, но ... читайте вышенаписанное профессором Липуновым. Эта же безуспешность ждет и современные проекты  типа "Нептун" и LIGO, основанных на том же принципе контроля "стандартного метра" другим "стандартным метром". Печально, что господин Липунов, так хорошо изложивший теоретическую часть, не соблаговолил применить ее к анализу этих проектов. В статье (http://www.pereplet.ru/nauka/Soros/pdf/0004_077.pdf) очень неплохо изложена физика гравитационных волн, потому можно "закрыть глаза" на традиционные привязанности Владимира Михайловича к пресловутым "сверхзадачам" в виде черных дыр или "стенок добольшевзрывной материи". У каждого свои слабости, они извинительны, если не мешают главному, а к расчетам излучения тесных пар и слияния нейтронных звезд вопросов нет. Но остается вопрос, как же, все-таки, зарегистрировать колебания "стандартных метров". Ответов, по крайней мере, два.

1. 1. Один из них опубликован в статье-коментарии на выступления С.Э. Шноля "космофизические эффекты" (http://www.new-idea.narod.ru/ke.htm).
Идея проста - статистика выпадения кубика переменного размера отличается от статистики выпадения идеального кубика. Краткая выдержка:
"наличие гравитационного поля, задающего локальную метрику, у любого материального тела пока никем не отрицается. Но градиент гравитации есть градиент кривизны пространства или, что то же самое, градиент скорости света, градиент времени, градиент длины. В результате, в силу неприводимости гравитации к другим полям (ее фундаментальности) совершенно не исключен вариант, что процессы, инвариантные к любым другим взаимодействиям (прежде всего электромагнитным) в градиентном гравитационном поле получают преимущественное направление ориентации в соответствии с локальным градиентом кривизны пространства-времени.
Прямое измерение градиента кривизны путем соотнесения тангенциальной и нормальной скоростей света представляется крайне маловероятным даже теоретически по причине отсутствия даже понятия гравитационного экранирования, в силу чего одним и тем же воздействиям будут подвергаться не только испытуемые объекты, но и средства измерения, что практически исключает саму возможность какого-либо наблюдения, по крайней мере, эффектов первого порядка. Потому предложение «поиграть с Природой в кости» является совершенно блестящим выходом из положения.
...
Отсутствие понятия гравитационного экранирования допускает к «игре» все статистические процессы. Наилучшими являются те, которые зависят только от одного изменяемого параметра, к примеру, времени и радиоактивный распад, предложенный С.Э. Шнолем, действительно является идеальным кандидатом, поскольку характеризуется, на сколько известно, лишь одним, именно необходимым, параметром – периодом (постоянной времени) полураспада
".
В статье В.М. Липунова приведено: "характерная частота гравитационной волны должна быть порядка 1000 Герц." Чтобы надежно зафиксировать изменения такой частоты регистрационный период должен быть примерно на порядок выше, то есть 10 КГц. Чтобы статистика была надежной в регистрационный промежуток должно регистрироваться не менее сотни событий. То есть, частота событий должна быть не ниже 1 МГц. А это частота регистрации событий распада вблизи мощного ядерного реактора. Теоретических преград здесь нет, можно попытается показать связь между гистограммами вышеуказанного режима и гамма-всплесками. Возможное преимущество метода - фантастическая чувствительность.

2. Для выявления пространственного искажения необходимы объекты других измерений. Такие измерения и такие объекты есть - это изотропные измерения и изотропные объекты. Изотропная мировая линия ортогональна любой времениподобной или пространственноподобной и она остается изотропной при любых искажениях пространства событий. Это и предлагается использовать. Нужен достаточно далекий источник излучения желательно прецезионной частоты. Лабораторные источники не подойдут - источник в любом случае материальный объект, заведомо подверженный влиянию тех же гравитационных полей, а требуется, если не полная независимость, то хотя бы ощутимое пространственное разнесение источника и приемника. Гравитационная волна в точке приема будет модулировать любое излучение в красно-синию области с приведенной В.М. Липуновым килогерцной частотой. На самом деле физика не совсем такая. С самой электромагнитной волной ничего не происходит. Это меняется наш "стандартный метр" в точке приема. В сущности не сам сигнал фиксировать надо, а вот эту частотную девиацию. Амплитуда тут не при чем и может иметь любую шумовую модуляцию. Поскольку гравитационное взаимодействие достаточно слабо, то и частотный уход будет ничтожный, потому и нужен будет сверхузкополосный сигнал. Однако, есть и плюс - гравитация "действует" на фотон любой частоты, соответственно девиация должна быть синхронно всечастотной. Естественно, частотная модуляция может происходить по очень многим причинам, потому необходимо будет искать корелляцию между именно многочастотной девиацией и гамма-всплесками, тем более, что эта корелляция будет весьма информативной.
Этот вариант, несмотря на ничтожность эффекта он, именно в силу всеволновости, является самым объективным и на современном уровне развития техники электромагнитных измерений самым многообещающим. И не все так уж безнадежно. Есть фундаментальные причины для сдержанного оптимизма:

1. Постоянная Планка, квантующая, к примеру, электромагнитные взаимодействия, не есть фундаментальная характеристика именно этого взаимодействия. Она является характеристикой среды, в которой происходит фундаментальное взаимодействие и, в силу этого, обязательно проявляема при любом фундаментальном взаимодействии, в том числе и гравитационном. Потому, как электромагнитная волна распадается на отдельные фотоны и ее дальнейшее ослабление есть не падение энергии отдельного фотона, а более редкое их попадание на сенсор, так и гравитационные волны должны распадаться на отдельные гравитоны конечной, не нулевой энергии. Конечно, на гравитоны должен распространяться космологический принцип "красного" смещения, тем не менее высокоэнергичный гравитон, как и фотон, достаточно долго должен оставаться высокоэнергичным гравитоном.

2. Системы двойных двойных нейтронных звезд являются рядовыми, повсеместно встречающимися, системами в любой галактике. Но примечательно не это. Примечательно то, что эти системы являются мощным источником гравитационных волн и потому заведомо не стационарны. Достаточно быстро, по астрономическим меркам, эти звезды сталкиваются, порождая всплеск взаимодействия грандиозной мощности. И уже совсем примечательно, что доля гравитационного излучения при такой катастрофе по энергии вполне соизмерима с долей электромагнитного излучения. А, поскольку гамма-всплески этих катастроф регулярно фиксируются, то есть полная уверенность в возможности фиксации и гравитационных всплесков.

3. Наиболее достоверными и привлекательными объектами исследования гравитационно-волновой астрономии являются сами гамма-всплески. При слиянии звезд локальное поле источников гамма-излучения фактически находится в эпицентре генерации гравитационных волн максимально возможной природной мощности. Если и есть влияние гравитационных волн на источники излучения, то источники гамма-всплесков подвержены ему в максимальной степени. Наряду с широкополосным тормозным излучением при слиянии звезд неизбежен всплеск и "классических" ядерных реакций, характеризующихся весьма определенной, хорошо изученной в лабораторных условиях, энергией гамма-излучения. Конечно, выявить эту "спектральную гребенку" в регистрируемых гамма-всплесках и, тем более, проследить ее частотную модуляцию - задача архисложная, но задача с грандиозной перспективой.

К сожалению, насколько известно, ни один из этих методов, к регистрации гравитационных волн пока не планируется к применению, что печально.

Hosted by uCoz