Painovoima-aaltojen ja valon nopeus

[Eusa]

Tämä relativistinen massa gravitoi vain niihin suuntiin mihin liike kulkee, ei sivullepäin. Sivullepäin nopeus ihmiseen saattaa olla nollassa, eli tähti ei tule kohti eikä mene poispäin, siinä gravitoi vain omamassa. Suurin gravitaatio siis tulee kun tähti lähestyy kohtisuoraan ihmistä, tai etääntyy kohtisuoraan poispäin.

"Relativistinen massa" on täysin epäonnistunut käsite ja siitä onkin yleisesti luovuttu, sillä se on vain koordinaatistoriippuva tarkastelutermi, eikä se gravitoi. Pyörivän järjestelmän keskeiskiihtyvyys toki vaikuttaa (antigravitoi  ) eli järjestelmän energia-/massajakauma on toisella tapaa jännittynyt (kompensoi antigravitoinnin  ) toisin kuin pyörimättömän järjestelmän jakauma. Ulospäin gravitaation määrittää kokonaispaikallisenergia.

Vain kiihtyvyys gravitoi. Siten valonnopeudella siirtyvä kiihtymätön energia ei gravitoi. Vasta kun energia emittoituu tai absorboituu, tapahtuu gravitationaalisia muutoksia avaruusaikaan. Käytännössä gravitaatiokenttä siis muuttuu sujuvasti sm-aallon myötä, gravitaatiomuutos etenee myös emissiosta absorptioon ja siroaa absorptiosta valonnopeudella c.

Hitaassa aineessa massa muodostuu sisäisistä kiihtyvyyksistä ja viritystilan laukeaminen tai virittyminen hiukkasessa aiheuttaa kiihtyvyyden. Nämä gravitoivat.

Ainetensorissa (Stress-Energy-Momentum-tensor) on nuo kolme gravitaatiokenttään vaikuttavaa komponenttia, joista:
- Paine/jännitys (Stress) vaikuttaa gravitaatiokentän tiheyteen suoraan suhteessa massajakaumaan
- Energia (Energy): Kiihtyvyyksiin sitoutunut paikallisenergia virtauttaa tyhjöä kohti keskiöitään eli muodostaa avaruusaikaan kaarevuutta - tätä paikallisenergiaa voidaan nimittää myös massaksi, kytkentävakiona valonnopeuden neliö
- Liikemäärä (Momentum): Määrittää sen millainen jatkavuus paikallisenergian gravitoivalla kenttäosuudella on suhteessa ulkoisiin kohteisiin/kenttäosiin

[mistral]

"Relativistinen massa" on täysin epäonnistunut käsite ja siitä onkin yleisesti luovuttu, sillä se on vain koordinaatistoriippuva tarkastelutermi, eikä se gravitoi.

No mitä tähän sanot: Kun neutronitähti kiertää toista, ja sen nopeus ihmiseen nähden on relativistinen, niin silloin kontraktio tuo sen lähemmäksi. Kun tähti näin tulee lähemmäksi, gravitoi se voimakkaammin ihmiseen. Siis kierroksella tähti vain 2:ssa kohtaa saavuttaa maksiminopeuden ja 2:ssa kohtaa nollanopeuden. Eikö tämä tuota sykkivän gravitaatiovoiman ihmiseen? Eikö tämä näytäkin aaltoliikkeeltä?

[Eusa]

No mitä tähän sanot: Kun neutronitähti kiertää toista, ja sen nopeus ihmiseen nähden on relativistinen, niin silloin kontraktio tuo sen lähemmäksi. Kun tähti näin tulee lähemmäksi, gravitoi se voimakkaammin ihmiseen. Siis kierroksella tähti vain 2:ssa kohtaa saavuttaa maksiminopeuden ja 2:ssa kohtaa nollanopeuden. Eikö tämä tuota sykkivän gravitaatiovoiman ihmiseen? Eikö tämä näytäkin aaltoliikkeeltä?

Ei. Pituuskontraktio ei ole fysikaalista vaan myös ulkoisen havaitsijan suhteellisen liiketilan koordinaatistomatematiikkaa ja vastaa optista havaintoa sivuttaisliikkeen suhteen, mutta gravitaatiota se ei voimista mitenkään.

Kyse on ajasta. Ulkoisesta koordinaatistosta on tietysti työläämpää kiihdyttää yhä suuremmalla nopeudella liikkuvaa kappaletta, mutta liikemassatermiä ei ole järkevää käyttää.

[mistral]

Ei. Pituuskontraktio ei ole fysikaalista vaan myös ulkoisen havaitsijan suhteellisen liiketilan koordinaatistomatematiikkaa ja vastaa optista havaintoa sivuttaisliikkeen suhteen, mutta gravitaatiota se ei voimista mitenkään.

Kyse on ajasta. Ulkoisesta koordinaatistosta on tietysti työläämpää kiihdyttää yhä suuremmalla nopeudella liikkuvaa kappaletta, mutta liikemassatermiä ei ole järkevää käyttää

Muistaakseni Jukka Maalampi sanoi Maailmanviiva kirjassa että pituuskontraktio on todellinen fysikaalinen asia. Eikö kontraktio tule siitä vaatimuksesta ettei valon nopeutta saa ylittää omassa koordinaatistossa? Siis jos avaruuspölyhiukkanen törmää raketin "tuulilasiin", se ei koskaan voi törmätä valoa nopeammin. Tai jos pölyhiukkanen jää raketin taakse, se ei voi ylittää valon nopeutta siihenkään suuntaan.
Tarkoitat ilmeisesti sitä että aikaa säätelemällä (tai kun aika muuttuu) kontraktio on vain illuusio.

Varmaan ulkoisesta kordinaatistosta on työläämpää kiihdyttää, sen huomaa jo autolla ajosta. Kun ykkösellä kiihdyttää, saattaa pyörät sutia hiekkatiellä, kun viitosella kiihdyttää, pyörät ei varmasti sudi. Tämä ilmenee jo newtonilaisessa todellisuudessa. Mutta kun mennään relativistisiin nopeuksiin, alkaa tilanne muuttumaan. Luin Sean Carrollin Maailmanlopun hiukkasen ja siinä sanottiin että LHC:n sammuttamisessa protonit ohjataan sivuraiteelle ja törmäytetään johonkin massiviseen metalliin vai mitä se oli. Ei tässä mitään, mutta kun katsotaan kuinka pieni määrä proneja on ja kuinka suuri määrä metallia on, niin voi vaan todeta että protonit kantoivat mukanaan "massaa" joka oli paljon suurempi kuin niiden omamassa. Eikö tämä todista että se relativistinen massa on koko ajan ollut olemassa? Jos kuvataan tämän massan "reitti", ensin se on öljyssä kemiallisessa sidoksessa, sitten voimalan generaattorissa, sitten LHC:n kiihdyttimen sähkölaitteissa, sitten relativistisena massana ja lopulta hehkuvan kuumana metallina.

Yritätkö nyt sanoa että tuossa ketjussa on yksi lenkki joka ei gravitoi? Tarkoitan relativistista massaa kun se kiertää tyhjiöputkessa. Miten se lenkki ei gravitoisi jos kaikki muut lenkit gravitoi? Pakkohan sen on gravitoida, eihän energiaa voi taikoa olemattomiin.

[Eusa]

Tarkoitan sitä, että tietyltä alueelta mitattu energia on kykyä tehdä työtä suhteessa alueen ulkopuolelle. Vastaavasti alueen ulkopuolen on tehtävä työtä alueelle antamalla sille hitaus eli juurikin tuo energia ja sitä voidaan kutsua massaksi, joka saadaan jakamalla alueen energia E valonnopeuden neliöllä: M = E/cc. Se missä muodossa energia alueella havaitaan ei vaikuta gravitoivuuteen, kunhan se energia pysyy siellä alueella. Esimerkiksi sm-säteily, joka kulkee alueen läpi suoraan, ei gravitoi eli muuta alueen gravitaatiokenttää (jos sm-säteily kaartuu gravitaatiokentässä, loukkuuntuu osa sen energiasta alueelle ja lisää hivenen gravitaatiota - jos sm-säteily jää alueelle kiertämään kehää jostain syystä, vaikuttaa se massakenttää eli gravitaatiota lisäävästi koko energiallaan).

Tästä kiteytyksestä näkee, että pimeä massa saattaisi olla jokin energeettinen ilmiö, joka "kiertää" laajasti galakseissa ja galaksiryhmissä.

[jussi_k_kojootti]

Tämä ilmaistaan usein tähän tapaan ja mielestäni harhaajohtavasti  - Ligohan ei perustu minkään kiinteän 'varren' tai  pituuden muutoksien - saatikka maankamaran deformaation - vaan ripustuksissan liikkuvien testimassojen värähdyksien (~etäisyysmuutosten) havainnointiin, jotka todetaan laser-säteiden vaihe-erojen avulla.

Selitätkö mikä ero on pituuden muutoksilla ja etäisyysmuutoksilla, ja kuvailetko mitä täsmälleen tarkoitat testimassojen värähdyksillä.

[Eusa]

Selitätkö mikä ero on pituuden muutoksilla ja etäisyysmuutoksilla, ja kuvailetko mitä täsmälleen tarkoitat testimassojen värähdyksillä.

Pituus liittyy aineelliseen kappaleeseen, jossa itseiskoordinaatisto on sidosvuorovaikutusten koordinaatisto - mittanauha skaalautuu siis avaruuden venytysten mukana, eikä mittaeroja voi saada esiin. Etäisyys, jota mitataan valolla, on sen sijaan kiihdytyshäiriöistä vapaa. LIGO:n peileihin liittyviä stabilaatiomassoja pidetään keinotekoisesti tasaisessa värähtelykiihtyvyydessä, jolla voidaan erottautua hälystä. Kun interferenssi eroaa tuosta rytmistä, on kyseessä gravitaatioaalto.

[mistral]

Tarkoitan sitä, että tietyltä alueelta mitattu energia on kykyä tehdä työtä suhteessa alueen ulkopuolelle. Vastaavasti alueen ulkopuolen on tehtävä työtä alueelle antamalla sille hitaus eli juurikin tuo energia ja sitä voidaan kutsua massaksi, joka saadaan jakamalla alueen energia E valonnopeuden neliöllä: M = E/cc. Se missä muodossa energia alueella havaitaan ei vaikuta gravitoivuuteen, kunhan se energia pysyy siellä alueella. Esimerkiksi sm-säteily, joka kulkee alueen läpi suoraan, ei gravitoi eli muuta alueen gravitaatiokenttää (jos sm-säteily kaartuu gravitaatiokentässä, loukkuuntuu osa sen energiasta alueelle ja lisää hivenen gravitaatiota - jos sm-säteily jää alueelle kiertämään kehää jostain syystä, vaikuttaa se massakenttää eli gravitaatiota lisäävästi koko energiallaan).

Tästä kiteytyksestä näkee, että pimeä massa saattaisi olla jokin energeettinen ilmiö, joka "kiertää" laajasti galakseissa ja galaksiryhmissä.

"Energia on kyky tehdä työtä", toki näinkin. Mutta energia ei tässä tapauksessa työskentele vaan on vain olemassa. Riittää että se on vain olemassa jotta se alkaa gravitoimaan.

Esitin sen ketjun, 1. öljy (sen kemiallinen sidos vapauttaa hapen kanssa energiaa), 2. generaattori (sen liikkuvat magneettikentät tuottavat sähköä), 3. LHC:n sähkölaitteet (sen sähkökentät kiihdyttävät protoneita), 4. tyhjiöputkessa liikkuvat protonit (protoni "neuvottelee" avaruudessa olevien muiden hiukkasten kanssa kuinka suuri nopeusero niiden välillä on ja sen perusteella lähettää gravitaatiovuorovaikutuksen. Tai oikeastaan protoni ei neuvottele vaan avaruus neuvottelee kummankin kanssa ja päättää sitten vetovoiman suuruuden) ja 5. kuuma metalli johon neutronien valtava energia siirrettiin. Eli 5 lenkkiä ketjussa. Oletko samaa mieltä että että kaikki lenkit gravitoi? Myös neutronit relativistisessa nopeudessa?

lisäys: 4. kohta on sen takia niin vaikea koska liike-energialla on suunta ja suhteellisuusteoriassa nopeusero sisältää myös suurilla nopeuksilla valtavan energian, niin tämä nopeuserohan riippuu suunnasta (sivusuunnassa nolla% ja liikkeen suunnassa 100%) ja siksi kaikissa eri suunnissa on eri energiat ja mielestäni tämä on pakko huomioida. Jos relativistinen protoni säteilisi isotrooppisesti joka suuntaan gravitaatiota, johtaisi se siihen että suhteellisuus romuttuisi. Silloin kaksi rinnakkain etenevää protonia viestittäisi toisilleen että ne on hirmu massiivisia vaikka toistensa suhteen nopeus olisi nolla. Edelleen jos suhteellisessa maailmankaikkeudessa päätetäänkin että ne kaksi rinnakkaista protonia on lepokoordinaatisto ja koko muu maailmankaikkeus on se mikä liikkuu, niin silloin niiden hirmu massiivisuus olisi mahdottomuus, eli ne muuttuisivat tavallisiksi protoneiksi ikäänkuin sormia napsauttamalla ja isotrooppinen gravitaatio menisi murto-osaan. Näinhän ei voi olla, suhteellisuuden on pysyttävä aina voimassa, siksi relativistisen liikkeen gravitaatiovoima on suuntariippuvaista eli anisotrooppista. Eli 1, 2, 3 ja 5 säteilee isotrooppisesti mutta 4 anisotrooppisesti.

Tämä siis on pohdintaa, en väitä mitään satavarmaksi.

[Eusa]

Nopeusero ei massakeskipistekoordinaatiston suhteen gravitoi. Jos ainetensorissa esiintyy liikemäärää, on kyseinen aine liikkeessä vertailukoordinaatiston suhteen ja sen gravitaatiokentällä on sen mukainen jatkavuus. Nopeus on suhteellista ja se voidaan asettaa nollaksi valitsemalla sopiva koordinaatisto - ei sellainen kaareuta avaruutta, aikaa toki, mutta silloin kyseessä on suhteellinen Lorentz-muunnos.

[mistral]

Nopeusero ei massakeskipistekoordinaatiston suhteen gravitoi.

Tarkoitatko että kun A tähden suunta on poispäin ja B tähden kohti, niin niiden summa on nolla? Siis jos kaukaa katsotaan niitä niin ne näyttävät olevan paikallaan oleva massa ja siksi eivät tuota aaltoja?

[Eusa]

Tarkoitatko että kun A tähden suunta on poispäin ja B tähden kohti, niin niiden summa on nolla? Siis jos kaukaa katsotaan niitä niin ne näyttävät olevan paikallaan oleva massa ja siksi eivät tuota aaltoja?

Kysymyksesi ei ole edes väärin. Et siis kysy asiaan kuuluvaa.

Yritän lyhyesti selvittää jotain.

Gravitaatioaallot eivät välitä yleisesti gravitaatiota vaan ovat avaruusajan kaarevuuden muutosheilahduksen aaltoja. Gravitaatio muuttuu kohteessa edestakaisin ja avaruusajan aalto on etenevä häiriö tuosta heilahduksesta - se pyrkii vuoroin syventämään vuoroin keventämään gravitaatiopotentiaalia edetessään, keskimäärin vaikutus nolla. Gravitoivan kohteen suunnasta kertoo vain aaltorintaman muoto.

Tähtien A ja B liikkuessa syklisesti toistensa suhteen ne menettävät hieman energiaa tuollaisten kaarevuusheilahtelujen tuottamisessaan, mutta eivät gravitoi alueensa ulkopuolelle yhdessä sen enempää kuin jos olisivat yhtenä rauhallisena massakeskittymänä. Tietysti gravitaation massakenttä heikkenee pikku hiljaa sitä mukaa, kun energiaa häviää gravitaatioaaltoina, mutta tuon havaitsemiseen tarvitaan hyvin pitkiä ajanjaksoja.

Gravitaatio on avaruuden (ja ajan) kaarevuutta, eikä staattinen gravitoiva kohde tiedota jatkuvasti millään tavalla ympäristöönsä massansa määrästä. Gravitaatio ja massakenttä on yksi ja sama asia ulottuen kaarevuutena kaikkialle. Kukin kappale sitten liikkuu paikallisen kaarevuuden mukaisin radoin nopeudellaan (geodeesit).

Siinä jotain vihjeitä mistä ottaa selvää, jos haluaa perehtyä asiaan tarkemmin.

[jussi_k_kojootti]

Yritän lyhyesti selvittää jotain.

Se oli erittäin onnistunut tiivistelmä.

[mistral]

Kysymyksesi ei ole edes väärin. Et siis kysy asiaan kuuluvaa.

Yritän lyhyesti selvittää jotain.

Gravitaatioaallot eivät välitä yleisesti gravitaatiota vaan ovat avaruusajan kaarevuuden muutosheilahduksen aaltoja. Gravitaatio muuttuu kohteessa edestakaisin ja avaruusajan aalto on etenevä häiriö tuosta heilahduksesta - se pyrkii vuoroin syventämään vuoroin keventämään gravitaatiopotentiaalia edetessään, keskimäärin vaikutus nolla. Gravitoivan kohteen suunnasta kertoo vain aaltorintaman muoto.

Tähtien A ja B liikkuessa syklisesti toistensa suhteen ne menettävät hieman energiaa tuollaisten kaarevuusheilahtelujen tuottamisessaan, mutta eivät gravitoi alueensa ulkopuolelle yhdessä sen enempää kuin jos olisivat yhtenä rauhallisena massakeskittymänä. Tietysti gravitaation massakenttä heikkenee pikku hiljaa sitä mukaa, kun energiaa häviää gravitaatioaaltoina, mutta tuon havaitsemiseen tarvitaan hyvin pitkiä ajanjaksoja.

Gravitaatio on avaruuden (ja ajan) kaarevuutta, eikä staattinen gravitoiva kohde tiedota jatkuvasti millään tavalla ympäristöönsä massansa määrästä. Gravitaatio ja massakenttä on yksi ja sama asia ulottuen kaarevuutena kaikkialle. Kukin kappale sitten liikkuu paikallisen kaarevuuden mukaisin radoin nopeudellaan (geodeesit).

Siinä jotain vihjeitä mistä ottaa selvää, jos haluaa perehtyä asiaan tarkemmin.

Juu, toi on peruskauraa. Paitsi yksi virhe löytyi:
"eikä staattinen gravitoiva kohde tiedota jatkuvasti millään tavalla ympäristöönsä massansa määrästä."
Kun nyt istut tuolissa, tunnet selvästi että maapallo tiedottaa omasta massastaan, jos ei tiedottaisi niin asiat olisi huonosti.

Mutta tämä:
"Gravitaatioaallot eivät välitä yleisesti gravitaatiota vaan ovat avaruusajan kaarevuuden muutosheilahduksen aaltoja."
Eli tässä nyt tullaan taas kohta 4:ään. Siinä LHC:n protonit 
a) säteilee isotrooppisesti kaikkiin suuntiin gravitaatiota
b) säteilee anisotrooppisesti vain liikkeen suuntaan relativistisen massan gravitaatiota ja isotrooppisesti lepomassan gravitaatiota
c) ei säteile ollenkaan relativistisen massan gravitaatiota vaan säteilee vain lepomassan gr.

Jos valitsisit jonkun noista, niin saatais poissuljettua väärinkäsityksiä :)

[jussi_k_kojootti]

Kiinteän varren päässä olevien kappaleiden (esim. peilien) etäisyys toisistaan voisi johtua 'varren' pituuden muutoksesta - mutta Weberin kiinteä kartioilmaisinkaan ei siis toiminut, sellainen ei ole Ligon toimintaperiaate. Ja Lisassa ei edes tule olemaan mitään kiinteitä 'varsia'.

Ei kai me oikeastaan tiedetä toimiko Weberin sylinterit; ja periaatteellisesti sellaisessakaan antennissa ei ole mitään vikaa, ts. kyllä sellaisella pitäisi voida havaita painovoima-aaltoja, kunhan herkkyydet vain saa kohdilleen.  No mutta joka tap, "varsi" on käännös englannin ilmaisusta "arm (length)" (joka on neutraali ja yleinen interferometrin osaa kuvaava ilmaisu, ei siis liity viittaa mihinkään rakennettuun laitteeseen erityisesti), eikä sanavalinnasta saivartelu mielestäni itse asiaa muuta.  Kaikille tuntuu kuitenkin olevan selvillä millä periaatteella tämänhetkiset painovoima-antennit toimivat (iso käsi LIGOn pr-porukalle!). 

Itse ajattelen asian nykyään niin, että painovoima-aallon kohdalle sattuessa avaruus hetkellisesti virtaa lävitseni (==kaareutuu) vähän eri tavalla kuin tavallisesti.  Sanon nyt tahallani vain avaruus; aika on omani.

[Eusa]

Mistralille:

Aineen ei ole havaittu säteilevän gravitaatiota. Päinvastoin, on tultu johtopäätökseen, että mikäli gravitaatio olisi säteilyn tai gravitonien varassa, tähtijärjestelmät eivät pysyisi aberraation vuoksi kasassa galakseista puhumattakaan.

Sen sijaan on huomattu, että avaruus ylläpitää massakeskiöitä eli jokainen hiukkanen on kaikkialla yhtäaikaa pallogeometrisella muodollaan kaareuttamassa avaruutta (ja aikaa), mikä antaa illuusion vetovoimista.