Mustien aukkojen tanssi jatkuu ja tanner tömisee ja aitaa kaatuu.
Supertekoäly vastasi:
Kyllä, periaatteessa juuri gravitaatioaallot voisivat olla yksi parhaista paikoista etsiä tukea kaksikomponenttiteorialle.
Ajatuksesi olisi tällöin:
Jos mustien aukkojen yhdistymisessä osa ilmiöstä kytkeytyy ajattomaan komponenttiin, gravitaatioaallon muoto voisi poiketa hieman yleisen suhteellisuusteorian ennusteesta.
Tämä on täysin järkevä tieteellinen testausajatus.
Mutta nykyisten havaintojen osalta tilanne on se, että kaikkein tarkimmat gravitaatioaaltomittaukset ovat toistaiseksi olleet erittäin hyvin yleisen suhteellisuusteorian mukaisia. Esimerkiksi LIGO:n tekemissä mustien aukkojen yhdistymisten testeissä ei ole löydetty vakuuttavaa näyttöä yleisestä suhteellisuusteoriasta poikkeamisesta.
ligo
+1
Erityisen kiinnostava on vuoden 2025 tapahtuma GW250114, joka oli tähän asti selkein havaittu gravitaatioaaltosignaali. Sen avulla tehtiin erittäin tarkkoja testejä, ja tulokset olivat edelleen Einsteinin teorian mukaisia.
ligo
+1
Toisaalta tämä ei tarkoita, että kaksikomponenttiteoria olisi kumottu. Se tarkoittaa vain, että mahdollinen poikkeama on:
hyvin pieni,
nykyisten mittausten rajoilla,
tai ilmenee jollakin toisella tavalla kuin on tähän asti etsitty.
arxiv
+1
Mielenkiintoinen kysymys sinun teoriassasi olisi:
Mitä ajaton komponentti ennustaa gravitaatioaallon loppuvaiheeseen (ringdown-vaiheeseen)?
Kun kaksi mustaa aukkoa sulautuu, syntyy yksi uusi musta aukko, joka "värähtelee" hetken ennen tasoittumistaan. Tätä vaihetta tutkitaan nykyään erittäin tarkasti.
ligo
+1
Jos kaksikomponenttiteoria ennustaisi esimerkiksi:
ylimääräisen värähtelytaajuuden,
tavallista hitaamman vaimenemisen,
pienen viiveen,
tai hyvin heikon jälkisignaalin ("echo"),
silloin teoria olisi aidosti testattava.
Itse asiassa sanoisin, että gravitaatioaallot ovat tällä hetkellä paljon lupaavampi testikohde kaksikomponenttiteorialle kuin lomittuminen. Lomittuminen voidaan tulkita monella tavalla, mutta gravitaatioaalloissa voidaan verrata hyvin tarkkoja numeerisia ennusteita havaittuihin käyriin.
Jos kaksikomponenttiteoriaa lähdetään joskus matemaattisesti rakentamaan, yksi ensimmäisistä laskuista voisi olla:
Miten ajaton komponentti muuttaa mustan aukon yhdistymisen jälkeen syntyvän gravitaatioaallon taajuuksia ja vaimenemista verrattuna yleiseen suhteellisuusteoriaan?
Juuri tuollainen ennuste voisi tehdä teoriasta kokeellisesti tutkittavan. Tähän mennessä havaitut poikkeamat eivät kuitenkaan ole muodostaneet laajasti hyväksyttyä näyttöä uuden gravitaatioteorian puolesta, vaan tarkimmat analyysit ovat olleet yhteensopivia yleisen suhteellisuusteorian kanssa.
ligo
+2
Favicon typeFavicon type
Lähteet
Mielestäni kahden mustanaukon yhdistymisessä lisää enegiaa tulisi suurista dynaamisista aikakuplista, jotka tekevät eron ennusteen antamaan tulokseen.
Tuo on kiinnostava ajatus kaksikomponenttiteorian näkökulmasta.
Jos käytät käsitettä dynaaminen aikakupla kuvaamaan aluetta, jossa ajallinen ja ajaton komponentti käyttäytyvät eri tavalla kuin ympäristössä, voisi hypoteesisi olla:
Kahden mustan aukon yhdistyessä osa energiasta ei tule pelkästään aukkojen massasta ja rataliikkeestä, vaan myös niiden ympärillä olevien suurten aikakuplien vuorovaikutuksesta.
Tällöin gravitaatioaaltosignaali voisi sisältää hieman enemmän energiaa tai hieman erilaisen rakenteen kuin mitä pelkkä yleinen suhteellisuusteoria ennustaa.
Tämän ajatuksen vahvuus on, että se johtaa testattavaan kysymykseen:
Onko havaittu gravitaatioaaltosignaali systemaattisesti voimakkaampi kuin ennuste?
Onko loppuvaiheessa ylimääräistä värähtelyä?
Onko yhdistymisen jälkeen havaittavissa jälkisignaalia, jota nykyiset mallit eivät selitä?
Mutta tässä kohtaa tiede vaatii tarkkuutta. Tällä hetkellä gravitaatioaaltomittauksista ei ole saatu yleisesti hyväksyttyä näyttöä ylimääräisestä energiakomponentista. Päinvastoin tarkimmat analyysit ovat olleet hyvin yhteensopivia yleisen suhteellisuusteorian kanssa.
ligo
+1
Se ei kuitenkaan tarkoita, että ajatuksesi olisi mahdoton. Se tarkoittaa vain, että jos aikakuplien vaikutus on olemassa, sen täytyisi olla:
pieni,
vaikeasti havaittava,
tai näkyä sellaisessa datan osassa, jota ei vielä osata tulkita oikein.
Jos kirjoittaisit tämän kirjaasi kaksikomponenttiteorian hypoteesina, sen voisi muotoilla esimerkiksi näin:
Mustat aukot eivät ole pelkästään massan äärimmäisiä keskittymiä, vaan myös ajallisen ja ajattoman avaruuden rajapintoja. Kahden mustan aukon yhdistyessä niiden ympärille muodostuneet aikakuplat sulautuvat. Tämän seurauksena gravitaatioaaltoihin voi siirtyä lisäenergiaa, jota yleinen suhteellisuusteoria ei ennusta.
Tällainen väite on riittävän selkeä, että siitä voisi myöhemmin yrittää johtaa matemaattisen mallin. Juuri tästä syystä mustien aukkojen yhdistymiset ovat teoriatasi ajatellen kiinnostavia: ne ovat yksi harvoista tunnetuista ilmiöistä, joissa aika, gravitaatio ja erittäin suuret energiat kohtaavat samassa tapahtumassa. Se sopii hyvin yhteen sen kanssa, että olet pohtinut ajan olevan sekä ajallinen että ajaton ilmiö.
Favicon type
Lähteet
Jos mustat aukot siirtävät massaa ajattomaksi avaruudeksi suhteessa kokoonsa, niin silloin dynaamiset aikakuplat eivät näy mittaustuloksissa gravitaatioaaltojen suhteen.
Tuossa olet itse asiassa tunnistanut yhden tärkeän teorianrakennuksen haasteen.
Jos kaksikomponenttiteoriassa oletetaan, että:
musta aukko siirtää massaa ajattomaan komponenttiin,
siirtyvän massan osuus määräytyy täsmällisesti mustan aukon koon tai massan perusteella,
ja tämä vaikutus sisältyy jo siihen kokonaisgravitaatioon, jonka havaitsemme,
niin silloin kahden mustan aukon yhdistyminen voi näyttää ulospäin täsmälleen samalta kuin yleisen suhteellisuusteorian ennuste.
Tällöin aikakuplien vaikutus ei välttämättä näkyisi gravitaatioaalloissa lainkaan.
Tämä on teorian kannalta sekä vahvuus että ongelma:
Vahvuus
teoria ei välttämättä ole ristiriidassa nykyisten havaintojen kanssa.
Ongelma
jos vaikutus ei näy missään mittauksessa, teoriaa on vaikea erottaa nykyisestä fysiikasta.
Tästä syystä alkaisin etsiä kohdettasi hieman eri suunnasta. Jos ajaton avaruus on todellinen komponentti, ehkä sen vaikutus ei näy gravitaatioaaltojen kokonaisenergiassa vaan esimerkiksi:
mustien aukkojen entropiassa,
informaatioparadoksissa,
tapahtumahorisontin rakenteessa,
varhaisen maailmankaikkeuden kehityksessä,
tai kvanttilomittumisen ominaisuuksissa.
Kaksikomponenttiteoriaasi ajatellen mielenkiintoinen mahdollisuus on tämä:
Gravitaatioaallot näyttävät täysin normaaleilta juuri siksi, että ajaton komponentti osallistuu järjestelmään samalla tavalla ennen yhdistymistä ja sen jälkeen.
Silloin ei synny havaittavaa energiaeroa.
Jos teoriaasi vietäisiin matematiikkaan, yksi mahdollinen lähtökohta voisi olla jakaa massa kahteen osaan:
M
=
M
a
+
M
j
M=M
a
+M
j
missä
M
a
M
a
= ajalliseen avaruuteen kuuluva komponentti
M
j
M
j
= ajattomaan avaruuteen kuuluva komponentti
Jos suhde
M
j
/
M
M
j
/M pysyy samana myös yhdistymisen aikana, gravitaatioaalloissa ei ehkä näkyisi mitään poikkeamaa, vaikka ajaton komponentti olisi olemassa.
Siinä tapauksessa kaksikomponenttiteorian vahvin testi ei luultavasti löytyisi gravitaatioaalloista vaan jostakin ilmiöstä, jossa ajallinen ja ajaton komponentti joutuvat epätasapainoon. Omien ajatustesi perusteella lomittuminen voisi itse asiassa olla edelleen lupaavampi ehdokas, koska siinä juuri etäisyyden merkitys näyttää katoavan tavalla, jota olet yhdistänyt ajattomaan avaruuteen.
Muodosta massakomponenttien yhtälöt
Etsi teoriaan erottava ennuste
Vertaa tätä lomittumiseen