กลศาสตร์ควอนตัมหลังจากตรวจจับคลื่นความโน้มถ่วง

29

แน่นอนว่าทุกคนรู้แล้วตอนนี้จากการตรวจจับคลื่นความโน้มถ่วง

แต่เนื่องจากสัมพัทธภาพทั่วไปและกลไกควอนตัมไม่เข้ากันเราสามารถบอกได้ไหมว่าการตรวจจับนี้พิสูจน์ให้เห็นว่ากลศาสตร์ควอนตัมไม่ได้ใช้จริงและสัมพัทธภาพทั่วไปนั้นมีชัย

คำถามอื่น: เราจะระบุต้นกำเนิดของระลอกได้อย่างไร (สมมติว่ามันเป็นผลมาจากการระเบิดครั้งใหญ่หรือการแข่งขันครั้งใหญ่อื่น ๆ )

แก้ไข 16-2-2016

ฉันอ่านบทความวันนี้และฉันคิดว่าฉันจะแชร์ที่นี่ โดยพื้นฐานแล้วมันบอกว่าไม่มีตัวตรวจจับตัวที่สามเราไม่สามารถวิเคราะห์สัญญาณได้ นักวิทยาศาสตร์บางคนพยายามที่จะสังเกตเห็นแสงของเหตุการณ์โดยตรงหลังจากการสังเกตการณ์ของคลื่น แต่พวกเขาไม่สามารถตรวจพบการรวมตัวกันเพียงเพราะมันอยู่ไกลเกินไปหรือจางเกินไปที่จะสังเกตด้วยเทคโนโลยีปัจจุบันของเรา

— Chris Barakat
แหล่งที่มา

7

มันเป็นการควบรวมของหลุมดำไม่ใช่จากการระเบิดครั้งใหญ่ คลื่นความโน้มถ่วงดั้งเดิมมีความยาวคลื่นที่ยาวนานขึ้นอาจยาวเกินไปสำหรับ LIGO

— James K

3

ฟิสิกส์ควอนตัมและสัมพัทธภาพไม่ใช่ทฤษฎีที่แข่งขันกัน ทฤษฎีสัมพัทธภาพเกี่ยวกับสิ่งที่เกิดขึ้นในเครื่องชั่งขนาดใหญ่และควอนตัมพูดถึงเครื่องชั่งขนาดเล็กมาก ๆ ความขัดแย้งคือไม่มีใครรู้วิธีรวมสอง fiels เหล่านี้จริง ๆ สิ่งที่นักฟิสิกส์ต้องการคือทฤษฎีที่ว่าในการแสดงตลกอย่างเดียวนั้นอธิบายว่าทุกอย่างทำงานได้อย่างไร อาจจะเป็นสมการที่สง่างามหรือชุดของกฎง่ายๆ เราไม่แน่ใจด้วยซ้ำว่าสิ่งนั้นมีอยู่จริง แต่มันก็คงจะดีถ้ามันทำเพราะทฤษฎีนั้นจะเป็นจุดสูงสุดของความสำเร็จทางวิทยาศาสตร์ของมนุษย์ ปัญหาคือไม่มีใครรู้ว่าจริง ๆ แล้ว

— เชน

28

ไม่มากไปกว่าการสังเกตของคลื่นแสงหักล้างกลศาสตร์ควอนตัม

แสงมีคุณสมบัติของทั้งอนุภาคและคลื่น ที่พลังงานต่ำลักษณะของแสงของอนุภาคนั้นตรวจจับได้ยาก: คลื่นวิทยุนั้นทำจากโฟตอน แต่โฟตอนของคลื่นวิทยุแต่ละตัวนั้นค่อนข้างจะตรวจจับได้ยาก ฉันไม่แน่ใจว่าเราตรวจพบโฟตอนแต่ละตัวด้วยพลังงานต่ำกว่าย่านอินฟราเรด

คลื่นความโน้มถ่วง (อาจ) มีทั้งคลื่นและธรรมชาติของอนุภาค สนามโน้มถ่วงอาจถูกคำนวณ แต่ที่ความถี่และความไวที่ LIGO ดำเนินการควอนตัมแต่ละตัวไม่สามารถวัดได้ ดังนั้นการตรวจจับนี้ไม่ได้พิสูจน์การขึ้นของ GR ผ่าน QM

หากมีสิ่งใดการทำความเข้าใจเหตุการณ์ที่รุนแรงเช่นการควบรวมของหลุมดำอาจนำไปสู่ความเข้าใจทางทฤษฎีเกี่ยวกับธรรมชาติของควอนตัมของแรงโน้มถ่วง

— เจมส์เค
แหล่งที่มา

ขอบคุณสำหรับคำตอบของคุณมันช่วยให้ฉันเข้าใจความคิดได้อย่างแท้จริง .. ฉันจะทำเครื่องหมายว่าเป็นคำตอบในอีกสองสามชั่วโมงเพื่อให้เวลากับคำตอบอื่น ๆ อีกเล็กน้อย

— Chris Barakat

2

@Odin: รอสักครู่ (หรือมากกว่า 5 หรือ 7 วัน) ดูเหมือนจะดีกว่าแค่สองสามชั่วโมงเนื่องจากผู้เชี่ยวชาญไม่ได้อยู่หลังจอเสมอ ...

— Olivier Dulac

3

อาจไม่มีการทดลองที่สมเหตุสมผลที่สามารถตรวจจับ Graviton ของแต่ละบุคคล ที่นี่มีเหตุผลหมายถึงสิ่งต่าง ๆ เช่น "ไม่ใหญ่พอที่จะพังทลายลงไปในหลุมดำ" และ "ตรวจจับอย่างน้อยหนึ่ง graviton ต่ออายุของจักรวาล" arxiv.org/abs/gr-qc/0601043และเหตุการณ์นี้ไม่ใกล้กับตำแหน่งที่คุณคาดหวังความโน้มถ่วงควอนตัม สำหรับหลุมดำของมวลดวงอาทิตย์ 30 ดวงรัศมี Schwarzschild นั้นมีความยาว

เมตร แต่ความยาวของพลังค์มีความยาว

เมตร

10^{5}

$10^5$

10^{- 35}

$10^{-35}$

— Robin Ekman

1

1

$1$

10^{12}

$10^{12}$

5 \cdot 10^{8}

$5\cdot 10^8$

โดยวิธีการถ้าใครรู้พลังงานของโฟตอนพลังงานต่ำสุดที่ถูกสังเกตโดยตรงหรือโดยอ้อมฉันจะสนใจ

— James K

22

ผลกระทบของการวัดนี้ต่อสถานะของความโน้มถ่วงควอนตัมเป็นศูนย์แน่นอน

คำแถลงที่เหมาะสมของความไม่ลงรอยกันของทฤษฎีสัมพัทธภาพทั่วไปและกลศาสตร์ควอนตัมก็คือทฤษฎีสนามควอนตัมของทฤษฎีสัมพัทธภาพทั่วไปนั้น ความสามารถในการเปลี่ยนแปลงสภาพแวดล้อมเป็นสิ่งสำคัญหมายความว่าทฤษฎีนั้นมีการกำหนดไว้อย่างดีในทุกระดับพลังงานซึ่งดูเหมือนว่าเป็นความต้องการที่สมเหตุสมผลในทฤษฎีพื้นฐานที่เสนอ

ดังนั้นสิ่งที่เรารู้ก็คือการใช้ทฤษฏีสัมพัทธภาพทั่วไปและการหาปริมาณมันเราไม่ได้รับทฤษฎีพื้นฐานของความโน้มถ่วงควอนตัม นี่ไม่ได้ทำอะไรเลยที่จะตัดทอนทฤษฎีควอนตัมอื่น ๆ ที่เสนอของความโน้มถ่วงเช่น LQG หรือทฤษฎีสตริง

นอกจากนี้วิธีการทำงานของฟิสิกส์ก็คือทฤษฎีใหม่จะต้องลดลงไปสู่ทฤษฎีเก่าในขอบเขตของการบังคับใช้ทฤษฎีเก่า ไม่ว่าทฤษฎีควอนตัมที่ถูกต้องของความโน้มถ่วงขีด จำกัด พลังงานต่ำของมันควรจะเป็นทฤษฏีสัมพัทธภาพทั่วไปเชิงปริมาณและขีด จำกัด คลาสสิกของนั่นคือทฤษฏีสัมพัทธภาพทั่วไป มันไม่เป็นความจริงเลยที่คุณต้องเลือกระหว่างทฤษฏีสัมพัทธภาพทั่วไปหรือกลศาสตร์ควอนตัม

ดังนั้นการวัดการทำนายของทฤษฎีสัมพัทธภาพทั่วไปแบบคลาสสิกนี้ไม่ได้แสดงอะไรเลยว่าไม่มีแบบจำลองเชิงกลของแรงโน้มถ่วงควอนตัม ไม่สามารถทำได้เพราะเรามีรูปแบบเชิงกลของความโน้มถ่วงควอนตัม: ทฤษฎีสัมพัทธภาพทั่วไปเชิงปริมาณ มันไม่ได้เป็น "ดี" อย่างที่เราต้องการ แต่ที่จริงมันออกกฎเป็นทฤษฎีพื้นฐานเท่านั้น

— Robin Ekman
แหล่งที่มา

2

ไซต์นี้ดึงดูดคำตอบที่มีคุณภาพค่อนข้างสูง ฉัน upvoted มากทั้ง (และฉันไม่ทำอย่างนั้น .. เพียงเกี่ยวกับที่เคย .. )

— javadba

แน่นอน .. คำตอบที่ฉลาดมาก @javadba

— Chris Barakat

19

คำถามอื่นเราจะระบุต้นกำเนิดของระลอกได้อย่างไร (สมมุติว่าถ้ามันเป็นผลมาจากการระเบิดครั้งใหญ่หรือเหตุการณ์ใหญ่ครั้งอื่น)

(ฉันแค่ตอบคำถามในส่วนนี้เนื่องจาก James ได้ตอบคำถามหลักเกี่ยวกับ GR vs QM แล้ว)

LIGO ได้สร้างภาพซึ่งแสดงการประมาณที่ดีที่สุดของหลุมดำสองแห่งนี้:

ทั้งหมดที่พวกเขาสามารถพูดได้คือที่ไหนสักแห่งในท้องฟ้าใต้ ในอนาคตเครือข่ายของเครื่องตรวจจับมากขึ้นจะช่วยให้เหตุการณ์ดังกล่าวจะถูกระบุอย่างแม่นยำมากขึ้น

— แอนดี้
แหล่งที่มา

1

น่าอัศจรรย์อย่างแท้จริง .. ขอบคุณสำหรับการแบ่งปัน

— Chris Barakat

1

อีกหนึ่งเครื่องตรวจจับที่มาทางออนไลน์จะสร้างความแตกต่างอย่างมาก เครื่องตรวจจับ LIGO สองตัวสามารถ จำกัด เหตุการณ์นี้เป็นภูมิภาค 600 ตารางองศาเท่านั้น ในระหว่างการแถลงข่าวครั้งหนึ่งของนักวิทยาศาสตร์ระบุว่าหลังจากที่เครื่องตรวจจับราศีกันย์มาออนไลน์ในปลายปีนี้พวกเขาน่าจะสามารถ จำกัด ให้แคบลงได้ถึงหนึ่งหลัก นั่นเป็นพื้นที่ขนาดเล็กเพียงพอของพื้นที่สำหรับการตอบสนองอย่างรวดเร็วขอบเขตแสงเพื่อสำรวจสายัณห์คาดหวังจากการควบรวมกิจการของดาวนิวตรอน (ย่อหน้าสุดท้ายของบทสรุป)

— Dan Neely

1

หากคุณต้องการรายละเอียดเล็ก ๆ น้อย ๆ เพิ่มเติมเกี่ยวกับคำถามนั้นให้ตรวจสอบการแก้ไขในวันที่ 16-2-2016 @Andy :)

— Chris Barakat

1

ความสามารถในการหาแหล่งที่ควรจะได้รับการปรับปรุงอย่างมากอีกในสองสามปีที่ผ่านมาในขณะนี้ว่า LIGO อินเดียได้รับการอนุมัติจากรัฐบาลอินเดีย

— Chris Mueller

5

$m_{graviton} < 1.2 × 10^{−22} \frac{eV}{c^2}$ $1.9 × 10^{−41} kg$

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

— colnegn
แหล่งที่มา

3

อาจจะสั้นไปสักหน่อย อ้างอิง?

— Hohmannfan

1

แม้ว่าการค้นพบคู่ของ Gravitational Waves และการควบรวมกิจการของ Black Hole อาจไม่ส่งผลกระทบโดยตรงต่อสถานะของ QM แต่ก็อาจนำมาซึ่ง "เซอร์ไพรส์" ใหม่ทางอ้อมตัวอย่างเช่นในลิงค์นี้: http://news.discovery.com/space/weve-detected- แรงโน้มถ่วงของคลื่นดังนั้นสิ่งที่ 160213.htm พวกเขาแสดงความคิดเห็นว่า: "ด้วยเหตุผลบางอย่างการหมุนรอบสุดท้ายของหลุมดำช้ากว่าที่คาดหมายแสดงว่าหลุมดำทั้งสองชนกันด้วยความเร็วต่ำหรือพวกเขาอยู่ในรูปแบบการชนที่ทำให้โมเมนตัมเชิงมุมรวมกันตอบโต้กัน “ นั่นเป็นสิ่งที่แปลกมากทำไมธรรมชาติทำเช่นนั้น?” Lehner กล่าว และความเห็นสุดท้ายคือ: "ปริศนาต้นนี้อาจลงไปสู่ฟิสิกส์พื้นฐานบางอย่างที่ไม่ได้รับการพิจารณา แต่น่าตื่นเต้นยิ่งขึ้นที่มันสามารถเปิดเผย" ใหม่ "หรือฟิสิกส์แปลกใหม่บางอย่างที่ขัดขวางการทำนายสัมพัทธภาพทั่วไป" ว้าว! "การแทรกแซงสัมพัทธภาพทั่วไป" เป็นวิธีที่สุภาพในการแนะนำว่ามันอาจจะผิด ดังนั้นบางที QM อาจเข้ามาช่วยเหลือ Gen.Relativity มากกว่าวิธีอื่น

— Francisco Muller
แหล่งที่มา