История вопроса, перевод. Мысленный эксперимент был впервые описан Фейнманом (под псевдонимом «мистер Смит») в 1957 году на конференции в Чапел-Хилл, штат Северная Каролина, а затем был рассмотрен в его личном письме.
«Детектор гравитационных волн Фейнмана: это просто два шарика, свободно скользящих (но с небольшим трением) по жесткому стержню. Когда волна проходит по стержню, атомные силы удерживают длину стержня фиксированной, но надлежащее расстояние между два шарика колеблются. Таким образом, шарики трутся о стержень, рассеивая тепло. "
Поскольку гравитационные волны в основном поперечные, стержень должен быть ориентирован перпендикулярно направлению распространения волны. История рассуждений о свойствах гравитационных волн
Двойное обращение Эйнштейна
Создатель теории общей теории относительности Альберт Эйнштейн в 1916 году утверждал, что, согласно его теории, гравитационное излучение должно создаваться любой масс-энергетической конфигурацией, которая имеет изменяющийся во времени квадрупольный момент (или более высокий мультипольный момент) , Используя линеаризованное уравнение поля (подходящее для исследования слабых гравитационных полей), он вывел знаменитую квадрупольную формулу, количественно определяющую скорость, с которой такое излучение должно уносить энергию. Примеры систем с изменяющимися во времени квадрупольными моментами включают в себя вибрирующие струны, стержни, вращающиеся вокруг оси, перпендикулярной оси симметрии стержня, и двойные звездные системы, но не вращающиеся диски.
В 1922 году Артур Стэнли Эддингтон написал статью, в которой выражается (по-видимому, впервые) мнение о том, что гравитационные волны по сути являются пульсациями в координатах и не имеют физического смысла. Он не оценил аргументы Эйнштейна о том, что волны реальны.
В 1936 году вместе с Натаном Розеном Эйнштейн заново открыл вакуумы Бека, семейство точных гравитационно-волновых решений с цилиндрической симметрией (иногда их также называют волнами Эйнштейна-Розена). Исследуя движение пробных частиц в этих растворах, Эйнштейн и Розен убедились, что гравитационные волны неустойчивы к коллапсу. Эйнштейн развернулся и объявил, что гравитационное излучение не является предсказанием его теории. Эйнштейн написал своему другу Максу Борну:
"Вместе с молодым сотрудником я пришел к интересному результату, что гравитационные волны не существуют, хотя в первом приближении они принимались за определенность. Это показывает, что нелинейные уравнения поля могут показать нам больше или, скорее, ограничить нас больше, чем мы думали до сих пор."
Другими словами, Эйнштейн полагал, что он и Розен установили, что их новый аргумент показал, что предсказание гравитационного излучения было математическим артефактом линейного приближения, которое он использовал в 1916 году. Эйнштейн полагал, что эти плоские волны гравитационно разрушатся в точки; он долго надеялся, что что-то подобное объяснит квантово-механическую дуальность волны-частицы.
Эйнштейн и Розен, соответственно, представили документ под названием «Существуют ли гравитационные волны?». ведущему физическому журналу Physical Review, в котором они описали свои волновые решения и пришли к выводу, что «излучение», которое, по-видимому, появляется в общей теории относительности, не было подлинным излучением, способным переносить энергию или иметь (в принципе) измеримые физические эффекты.
Анонимный судья, который, как недавно подтвердил нынешний редактор журнала «Физикал», все стороны, ныне покойные, был воинствующим космологом Говардом Перси Робертсоном, указал на ошибку, описанную ниже, и рукопись была возвращена авторам с примечанием от редактор просит их пересмотреть документ для решения этих проблем. Совершенно нехарактерно, Эйнштейн очень плохо воспринял эту критику, сердито отвечая: «Я не вижу причин для того, чтобы высказывать, во всяком случае, ошибочное мнение, высказанное вашим судьей». Он поклялся никогда больше не отправлять статью в «Физическое обозрение». Вместо этого Эйнштейн и Розен повторно представили статью без изменений в другой, гораздо менее известный журнал, The Journal of Franklin Institute. Он сдержал свою клятву в отношении физической проверки.
Леопольд Инфельд, который приехал в Принстонский университет в это время, позже вспомнил свое полное удивление, услышав об этом событии, так как излучение является таким важным элементом любой классической теории поля, достойной этого названия. Инфельд выразил свои сомнения ведущему специалисту по общей теории относительности: Х.П. Робертсону, который только что вернулся из поездки в Калтех. Перейдя к аргументу, который запомнил Инфельд, Робертсон смог показать Инфельду ошибку: локально волны Эйнштейна-Розена являются плоскими гравитационными волнами. Эйнштейн и Розен правильно показали, что облако пробных частиц в синусоидальных плоских волнах образует каустику, но переход на другую диаграмму (по существу, координаты Бринкмана) показывает, что образование каустики вовсе не противоречие, а на самом деле только то, что можно ожидать в этой ситуации. Затем Infeld подошел к Эйнштейну, который согласился с анализом Робертсона (все еще не зная, что именно он просмотрел представление «Физического обзора»).
С тех пор как Розен недавно отправился в Советский Союз, Эйнштейн действовал в одиночку, оперативно и тщательно пересматривая свой совместный документ. Эта третья версия была переименована на гравитационных волнах и, после предложения Робертсона о преобразовании в цилиндрические координаты, представила так называемые цилиндрические волны Эйнштейна – Розена (они локально изометричны плоским волнам). Это версия, которая в конечном итоге появилась. Однако Розен был недоволен этим пересмотром и в конце концов опубликовал свою собственную версию, в которой сохранилось ошибочное «опровержение» предсказания гравитационного излучения.
В письме редактору Physical Review Робертсон криво сообщил, что, в конце концов, Эйнштейн полностью принял возражения, которые изначально так его расстроили. Берн и Чапел Хилл конференции
В 1955 году в Берне, столице Швейцарии, где Эйнштейн работал в знаменитом патентном ведомстве во время Annus mirabilis, состоялась важная конференция, посвященная полувековому юбилею специальной теории относительности. Розен присутствовал и выступил с докладом, в котором он вычислил псевдотензор Эйнштейна и псевдотензор Ландау-Лифшица (два альтернативных нековариантных описания энергии, переносимой гравитационным полем, понятие, которое общеизвестно трудно определить в общей теории относительности). Они оказываются нулевыми для волн Эйнштейна-Розена, и Розен утверждал, что это подтвердило отрицательный вывод, который он сделал с Эйнштейном в 1936 году.
Однако к этому времени несколько физиков, таких как Феликс Пирани и Айвор Робинсон, осознали роль кривизны в создании приливных ускорений и смогли убедить многих сверстников, что гравитационное излучение действительно будет производиться, по крайней мере, в случаях например, вибрирующая пружина, где различные части системы явно не были в инерционном движении. Тем не менее некоторые физики продолжали сомневаться в том, что излучение будет создаваться двойной звездной системой, где мировые линии центров масс двух звезд должны, согласно приближению EIH (датируемые 1938 годом и принадлежащие Эйнштейну, Инфельду и Banesh Hoffmann), следуйте геодезическим временным правилам.
Вдохновленный разговорами Феликса Пирани, Герман Бонди занялся изучением гравитационного излучения, в частности, вопросом количественной оценки энергии и импульса, переносимых «до бесконечности» излучающей системой. В течение следующих нескольких лет Бонди разработал диаграмму излучения Бонди и понятие энергии Бонди, чтобы тщательно изучить этот вопрос в максимальной общности.
В 1957 году на конференции в Чапел-Хилл, штат Северная Каролина, на которой были рассмотрены различные математические инструменты, разработанные Джоном Лайтоном Синджем, А.З. Петровым и Андре Лихнеровичем, Пирани объяснил более четко, чем это было возможно ранее, центральную роль, которую сыграл тензор Римана и, в частности, тензор приливов в общей теории относительности. Он дал первое правильное описание относительного (приливного) ускорения первоначально взаимно статичных испытательных частиц, которые сталкиваются с синусоидальной гравитационной плоской волной. Аргумент Фейнмана
Позже на конференции в Чапел-Хилл Ричард Фейнман, который настаивал на том, чтобы зарегистрироваться под псевдонимом, чтобы выразить свое презрение к современному состоянию гравитационной физики, использовал описание Пирани, чтобы указать, что проходящая гравитационная волна в принципе должна вызвать появление бусинки на палке. (ориентированный поперек направления распространения волны), чтобы скользить вперед и назад, таким образом нагревая шарик и стержень трением. Этот нагрев, сказал Фейнман, показал, что волна действительно передает энергию системе шариков и стержней, поэтому она должна действительно передавать энергию, в отличие от мнения, высказанного Розеном в 1955 году.
В двух статьях 1957 года Бонди и (отдельно) Джозеф Вебер и Джон Арчибальд Уилер использовали этот аргумент, чтобы представить подробные опровержения аргумента Розена. Последние взгляды Розена Натан Розен продолжал утверждать еще в 1970-х годах, основываясь на предполагаемом парадоксе, связанном с радиационной реакцией, что гравитационное излучение фактически не предсказывается общей теорией относительности. Его аргументы, как правило, считались недействительными, но в любом случае аргумент липкой бусинки к тому времени уже давно убедил других физиков в реальности предсказания гравитационного излучения.
https://en.wikipedia.org/wiki/Sticky_bead_argument
"Мысленный эксперимент был впервые описан Фейнманом (под псевдонимом «мистер Смит») в 1957 году на конференции в Чапел-Хилл, штат Северная Каролина, а затем был рассмотрен в его личном письме. ...... Когда волна проходит по стержню, атомные силы удерживают длину стержня фиксированной, но надлежащее расстояние между два шарика колеблются. Таким образом, шарики трутся о стержень, рассеивая тепло. " ---------------------------------------------------------- В 1960-х годах Фейнман участвовал в экспериментах своего друга Джона Лилли по сенсорной депривации. В книге «Вы, конечно, шутите, мистер Фейнман!» он описывает многократный яркий опыт испытанных галлюцинаций в специальной камере с солёной водой, изолированной от внешних воздействий. В ходе экспериментов Фейнман даже курил , однако провести опыт с ЛСД он отказался, опасаясь повредить свой мозг
Примеры систем с изменяющимися во времени квадрупольными моментами включают в себя: 1.вибрирующие струны, 2.стержни, вращающиеся вокруг оси, перпендикулярной оси симметрии стержня, и 3.двойные звездные системы, но 4.не вращающиеся диски. Только вибрирующие струны, могут генерировать волны пространства, они колеблются со знакопеременным ускорением.
Этот нагрев, сказал Фейнман, показал, что волна действительно передает энергию системе шариков и стержней, поэтому она должна действительно передавать энергию, в отличие от мнения, высказанного Розеном в 1955 году. Это ошибка тех времен! Волны пространства, это не волны гравитации, а они, просто так, ничем себя не позволят обнаружить!
Добавлять комментарии могут только зарегистрированные пользователи. [ Регистрация | Вход ]
Озарение.
0