Гравитационни вълни – реалност и илюзии

Вече за втори път през последните две години в науката избухват драматични вълнения по повод откритието на гравитационни вълни. Първият случай се оказа илюзорен.

По втория вълнението все още не е стихнало, но съмненията вече се надигат. Съществуват ли в действителност гравитационни вълни?

Реалност

Периодичните смущения във всеки непрекъснат процес се възприемат като вълни. Гравитацията не прави изключение. В действителност приливните и отливните вълни в океаните са пряк израз на гравитационни вълни – периодични смущения от страна на Луната и Слънцето върху Земната гравитация.

Следователно еднозначният отговор би следвало да бъде: Да, гравитационните вълни съществуват. И всички би трябвало да мирясат. Но не би! Търсенето продължава…

Земното кълбо е оплетено с километрични антени, а там, дълбоко в ледовете на Антарктида денонощно бди легион астрономи, въоръжени до зъби с най-модерна техника… Всъщност какво търсят?

Търсещите са уверени, че при ускорено движение на материята се образуват и друг вид гравитационни вълни. Има ли такива вълни?

Илюзията

Да, има! Да, при ускорено движение на материя се образуват вълни, но това не са гравитационни вълни. Преди почти столетие големият френски физик Луи дьо Бройл е изказал предположение, че всяко движение на материята е свързано с вълна и това предположение впоследствие е било експериментално потвърдено. И те, Дьо Бройловите вълни, се образуват по време на ускорено движение на материя. Те са вид електромагнитни вълни, които „носят” материята по време на движението.

Дьо Бройловите вълни не се отделят по време на ускореното движение на материята. Те остават свързани с материята до спирането на движението. Този факт много напомня за твърдението на релативистите, че „образуващите се по време на ускореното движение гравитационни вълни не могат да се наблюдават поради интерференция”.

Не става ли дума за едно и също нещо? Разбира се, че няма никакво основание такива вълни да се наричат гравитационни! Нали ускорено движение на материя може да се предизвика от действието на най-различни по характер сили. Значи ли това, че тогава се образуват най-различни по същност вълни? С какви предимства се ползва гравитацията за да се наричат вълните гравитационни?

Въпросът се усложнява от факта, че съвременната физика не признава реалното съществуване на Дьо Бройлови вълни, а ги смята за „вероятностни вълни”! Защо ли? Защото реалното съществуване на Дьо Бройлови вълни обезсмисля съществуването на такива „сериозни” науки като напр. Квантова механика и Теория на относителността.

Дьо Бройловата вълна описва физиката на движението. Нейната качествена характеристика се нарича инерция, а нейното количествено измерение се нарича кинетична енергия (това е своеобразно триединство, „светата троица”, на движението на материята). При спиране на движението на материята Дьо Бройловите вълни се освобождават като обикновени електромагнитни вълни. Това е основният начин за излъчване на електромагнитни вълни. На този принцип работят антените .

Коварството на гравитацията

Животът на Земята се е развил в условията на гравитация, поради което тя се е приемала като „нещо разбиращо се от само себе си”. Но когато човекът се е опитал „да я разбере за себе си” – гравитацията се оказала изключително непонятна. И се заредили едни теории… Според К. М. Уилл (виж сб. „Общая теория относительности”, ред. С. Хокинг и В. Израел, Москва 1983 г.) още във втората половина на миналия век теориите за гравитацията вече са представлявали цял зоопарк, а сега вероятно запълват един средно голям национален парк (като напр. Серенгети в Танзания).

Сравнението е доста удачно – и теории и теоретици, подобно на дивите животни се дебнат взаимно. Няма място за всички! Голямото количество теории е сигурен белег, че нито една от тях не е адекватна с Природата. Въпреки колосалните напъни на цяла плеяда титани на науката до ден днешен гравитацията си остава все така дълбоко непонятна.

В началото беше материята

Великият руски поет и мислител Козма Прудков ни учи: „Отыщи всему начала и ты многое поимеш”! Та, къде е началото на гравитацията? Естествено, в материята. Без материя няма гравитация. А що е материя? Дълбоко непонятно, фундаментално понятие.

Впрочем на тема материя има много свободни съчинения и нито едно обяснение как всъщност материята прави гравитация. Айнщайн е забъркал каша, като към непонятната материя, която прави непонятната гравитация набъркал и пространството, в резултат на което и пространството станало непонятно. Но нека да се върнем към началото.

Нека си представим самотна звезда с маса М . „Самотна” означава, че ако масата й е близка до масата на Слънцето, то най-близките ѝ съседи трябва да бъдат по-далеч от няколкостотин светлинни години. Както е установил Нютон, тази звезда създава около себе си гравитация, която се изразява в привличане на други тела. Ускорението (а), с което звездата привлича телата може да бъде измерено и ако звездата има сферична форма, то измерените стойности на ускорението в различни точки на пространството около звездата ще удовлетворяват добре известната зависимост от разстоянието (R)Този израз се нарича и гравитационен потенциал, където G e гравитационната постоянна. Съвкупността от всички мислими измервания на ускорението образуват гравитационно поле. Учените все още вярват, че радиусът на действие на гравитацията е безкраен и затова Айнщайн обявява гравитацията за управител на Вселената.

„Краят” на гравитацията

В наши дни е твърдо известно, че всички звезди (включително и Слънцето) съществуват в разширяващата се с ускорение Вселена. Това означава, че полето на гравитационния потенциал на звездата е наложено върху вече съществуващо поле от ускорение на Вселената.

Ускоренията в двете полета са противоположни по посока, но потенциалът на полето на гравитацията намалява с разстоянието, докато потенциалът на полето на Вселената расте. Неизбежно се достига до разстояние, в което двете ускорения се изравняват и това трябва да бъде границата на действие на гравитацията!

Отношението на масата на звездата към обема на пространството определено от границата на действие на гравитацията се нарича критична плътност (р) – термин, въведен вероятно от Фридман при решението на уравнението на Айнщайн. Известно е, че Дясната страна на равенството изразява зависимостта на ускорението при разширяване на Вселената от разстоянието. Същата зависимост се получава и при решението на уравнението на Хъбъл в условие на разширяваща се с ускорение Вселена.

Оттук става елементарно да се изчисли границата на разпространение на гравитация на всяка звезда. Например гравитацията на Слънцето е ограничена в радиус от 80 светлинни години.

Новината

В оскъдните данни за поредното откритие на гравитационни вълни се казва, че две черни дупки с маси равни на 29 и 36 слънчеви маси са се сблъскали, предизвиквайки „буря в тъканта на пространство-време”. Събитието е продължило само 20 милисекунди и се е случило на разстояние от 1,3 милиарда светлинни години. От тук следва:

1. Ако става дума за гравитационна вълна породена от сливането на две тела, чиято обща маса не надхвърля 100 слънчеви маси, то тази вълна в никакъв случай не е в състояние да преодолее разстояние по- голямо от примерно 500 светлинни години – т.е. събитието трябва да е станало в нашата галактика, в район близък до Слънцето.
2. Ако разстоянието все пак е било над милиард светлинни години и е получен някакъв сигнал, то това означава, че този сигнал не е гравитационна вълна. При подобни катаклизми се отделя колосално количество енергия във вид на обикновени електромагнитни вълни. Твърде възможно е при това част от Дьо Бройловите вълни да се запазят като пакет асиметрични вълни, каквито са напр. вълните на Подклетнов. За тяхното разпространение няма ограничения – те могат да преодолеят въпросния милиард светлинни години разстояние.

Заключение:

Въобще, както е казал Шекспир: Много шум за нищо.