Gravitaation kvanttiteoria

[mijuss]

Suhteellisuusteoria selittää gravitaation ilman välittäjähiukkasta, mutta gravitaation kvanttiteoria taas vaatii gravitaation käsittelemiesen voimana, jota välittäisi gravitoni niminen välittäjähiukkanen.

Miten gravitaation kvanttiteoria selittäisi seuraavat asiat:
1. Jos gravitaation on voima ja massalliset kohteet säteilevät gravitoneja, niin eikö säteilylähteen kokonaisenergian (massan) pitäisi pienentyä ajan kuluessa johtuen tästä säteilyvuosta. Samoin kuin aurinko menettää massaansa kun se säteilee fotoneja. Vai onko nämä säteilyn energiamäärät vain niin pieniä ettei massan vähentymistä saada mitattua?

2. Fotonien säteilyä pystyy varjostamaan ja fotoni säteily vaikuttaa vain atomeihin johon säteily osuu. Gravitonin säteilyä ei voi varjostaa esim. kuu ei varjosta auringosta tulevaa painovoimaa mitenkää vaan päinvastoin painovoimavaikutus summautuu. Eli grvitonisäteily ei voi mielestäni vuorovaikuttaa massan kanssa koska massa ei pysäytä gravitonisäteilyä, eli gravitoni voisi vuorovaikuttaa vain avaruuden kaareutumisen kautta massaan.

3. Valon kaareutuminen painovoimassa. Perinteisesti eri voiman välittäjähiukkaset eivät vuorovaikuta keskenään. Mutta koska valo kuitenkin tuntee gravitaation, vaatisi tämä että gravitoni vuorovaikuttaa avaruuden kaareutumisen kautta fotoniin.

4. Sitten kinkkisempi juttu on se että mitä avaruuden kaareutuminen on eli mihin se gravitoni vaikuttaisi? Mikä vastaanottaa gravitonin energian?Suhteellisuusteoria selittää gravitaation ilman välittäjähiukkasta, mutta gravitaation kvanttiteoria taas vaatii gravitaation käsittelemiesen voimana jota välittä gravitoni välittäjähiukkanen.

[mistral]

3. Valon kaareutuminen painovoimassa. Perinteisesti eri voiman välittäjähiukkaset eivät vuorovaikuta keskenään. Mutta koska valo kuitenkin tuntee gravitaation, vaatisi tämä että gravitoni vuorovaikuttaa avaruuden kaareutumisen kautta fotoniin.

Käsittääkseni painovoima vaikuttaa tavalliseen fotoniin ja myöskin virtuaalifotoniin, joka on välittäjähiukkanen. Toinen juttu on sitten, onko virtuaalifotonia edes olemassakaan. Joka tapauksessa magneettikenttä romahtaa, kun musta aukko syntyy, mikä tarkoittaa sitä että virtuaalifotonit eivät pääse ulos sieltä. En sitten tiedä, onko tuosta romahtamisesta evidenssiä.

edit. Tässä vaan mietin sitä että jos virtuaalifotonit pääsisivät ulos mustasta aukosta, niinkuin gravitonit pääsevät, selittäisikö se ainesuihkujen arvoitusta?

[Zatal]

1. Jos gravitaation on voima ja massalliset kohteet säteilevät gravitoneja, niin eikö säteilylähteen kokonaisenergian (massan) pitäisi pienentyä ajan kuluessa johtuen tästä säteilyvuosta. Samoin kuin aurinko menettää massaansa kun se säteilee fotoneja. Vai onko nämä säteilyn energiamäärät vain niin pieniä ettei massan vähentymistä saada mitattua?

Olen myöskin pohtinut tuota ongelmaa, mutta erityistapauksessa. Nykyteoriat selittävät punasiirtymän lähinnä etääntymisnopeutena, joka havaitaan lähellä olevilla kappaleilla sellaisenaan, mutta kaukaisilla kappaleilla vaikuttavaksi tekijäksi tulee avaruuden laajenemisesta muodostuva punasiirtymä.

Oma tulkintani asiasta on, että fotoni, joka kulkee avaruudessa kaareuttaa avaruutta omalla massallaan ja hitaasti menettää energiaansa eli punasiirtyy. Tämä energian menetys voisi olla gravitonien liikkumiseen vaadittava voima, joka kaareuttaisi fotonin lähellä olevaa avaruutta. Lisäksi voimavaikutus jää hieman jälkeen fotonista, koska fotoni ja sen synnyttämä minimaalinen gravitaatioaalto kulkevat molemmat maksimissaan valonnopeudella. Energian menetystä ei havaita helposti suurten massojen lähellä olevilla fotoneilla, koska yksittäisten gravitonien vaikutus on liian pieni verrattuna muihin häiriötekijöihin. Mutta pitkillä matkoilla (miljardeja valovuosia) pienestäkin voimavaikutuksesta voi kasvaa merkittävä. Avaruuden laajeneminen voisi johtua gravitonien aiheuttamasta avaruuden kaareutumisesta.

Toinen ajatus koskee virtuaalihiukkasia. Ajatellaan hiukkaspari, joka syntyy tyhjästä ja niiden olemassaolo päättyy tyhjään. Energia/Massa siis säilyy nollana vaikka hiukkaset ovat hetken olemassa. Kuitenkin hiukkasilla on olemassaolonsa aikana samansuuntainen gravitaatiovaikutus, joka leviää valonnopeudella. Tällöinhän hävinneet hiukkaset vaikuttavat edelleen kaikkeen muuhun gravitaationsa verran ja siis kaareuttavat avaruutta laajentaen sitä. Toinen tulkinta voisi olla, että virtuaalihiukkaset menettävät energiaansa gravitaation takia ja ovat hävitessään hieman pienempiä kuin aiemmin. Virtuaalihiukkaset ovat hauskoja leluja, kunnes niiden olemassolo ja ominaisuudet todistetaan...

Suuri kysymys on vaatiiko avaruuden kaareuttaminen voimaa ja välittäjähiukkasta eli vaikkapa gravitoneja?

Lisäksi tulee kysymys onko tuo voiman tarve jatkuvaa, kuten vaikkapa kitka, jolloin tuo voima vaikuttaisi kaikkiin kappaleisiin... Hmmm... Ja suistaisi planeetat radoiltaan... Eipä taida toimia... Mutta kokeillaan mitä itseni fiksummat ja lukeneemmat tuumaavat asiasta.

[mistral]

Lisäksi tulee kysymys onko tuo voiman tarve jatkuvaa, kuten vaikkapa kitka, jolloin tuo voima vaikuttaisi kaikkiin kappaleisiin... Hmmm... Ja suistaisi planeetat radoiltaan... Eipä taida toimia... Mutta kokeillaan mitä itseni fiksummat ja lukeneemmat tuumaavat asiasta.

Tarkoitatko voiman tarpeella oikeastaan energian tarvetta? Tarkoitatko että kun gravitonit kuluttavat energiaa, niin ajan myötä esm planeetat menettävät massaansa ja suistuisivat radoiltaan?

Itse en usko että gravitoni kuluttaa energiaa enkä oikein usko sen olemassaoloon.

[Zatal]

Tarkoitatko voiman tarpeella oikeastaan energian tarvetta? Tarkoitatko että kun gravitonit kuluttavat energiaa, niin ajan myötä esm planeetat menettävät massaansa ja suistuisivat radoiltaan?

Tarkoitan lähinnä voimavektoria, joka olisi kitkan tavoin liikettä vastustava. Voiman ja energian tarve johtuu tavasta, jolla gravitoni kaareuttaa avaruutta. Suhteellisuusteorian mukaan avaruus on kaareutunut massan lähellä. Mutta edelleen jää jäljelle se kysymys mikä on tämän kaareutumisen aiheuttanut, varsinkin jos kvanttifysiikassa välittäjähiukkasena toimii gravitoni. Gravitonin tulisi kaareuttaa aika-avaruuden voimavektoreita, mutta mikä on se ilmiö, jolla kaareutuminen tapahtuu? Onko kyseessä gravitonien paikallinen tiheys vai ovatko gravitonien voimaviivat vastaavia kuin maan magneettikentän voimaviivat? Säteilevätkö kappaleet gravitoneja?
Kysymys, jota samalla pohdin on tapahtuuko avaruuden kaareutuminen ilman jatkuvaa energian tarvetta? Vertaa: maan magneettikenttä vaatii maan sulan rautaytimen jatkuvaa liikettä tai vaikutus voisi olla lähellä kestomagneetteja, joilla magneettikenttä säilyy hyvin pitkään ilman uutta magnetoimista.   

Itse en usko että gravitoni kuluttaa energiaa enkä oikein usko sen olemassaoloon

Epäilen itsekin gravitonien olemassaoloa. Gravitoni herättää enemmän kysymyksiä kuin vastauksia. Muistaakseni Tevatronin kokeet rajasivat gravitonit pois tietyiltä energioilta, mutta LHC jatkaa kuvan tarkentamista muilla energiamäärillä. Lisäksi yhtälöt voidaan ratkaista ilman gravitonien käyttöä (http://mechanism-revealedphysics-bcz37.blogspot.com/), mutta antaa LHC:n fyysikoiden tutkia tämä asia varmuuden saamiseksi.

[mistral]

Tarkoitan lähinnä voimavektoria, joka olisi kitkan tavoin liikettä vastustava. Voiman ja energian tarve johtuu tavasta, jolla gravitoni kaareuttaa avaruutta. Suhteellisuusteorian mukaan avaruus on kaareutunut massan lähellä. Mutta edelleen jää jäljelle se kysymys mikä on tämän kaareutumisen aiheuttanut, varsinkin jos kvanttifysiikassa välittäjähiukkasena toimii gravitoni. Gravitonin tulisi kaareuttaa aika-avaruuden voimavektoreita, mutta mikä on se ilmiö, jolla kaareutuminen tapahtuu? Onko kyseessä gravitonien paikallinen tiheys vai ovatko gravitonien voimaviivat vastaavia kuin maan magneettikentän voimaviivat? Säteilevätkö kappaleet gravitoneja?

Meikäläisellä ei ole kompetenssia näihin asioihin, harrastelija kun olen. Mutta jos gravitoni löydetään, ei se välttämättä kerro paljoakaan, kuinka gravitaatio toimii, ehkä se on vain jäävuoren huippu. Se pinnanalainen osa voi olla melkoinen koneisto, jota ei ehkä koskaan päästä ymmärtämään

[Kaizu]

Oma tulkintani asiasta on, että fotoni, joka kulkee avaruudessa kaareuttaa avaruutta omalla massallaan ja ...

Fotoni on massaton.

カイズ

[mijuss]

tapahtuuko avaruuden kaareutuminen ilman jatkuvaa energian tarvetta?

Oletetaan että kaareutuminen vaatisi energiaa, niin eikö silloin kaikkien massallisen hiukkasen kuten esimerkiksi protoninkin tulisi ajan myötä menettää massaansa? Toisin sanoen protonilla tulisi olla jokin hajoamisaika. Ja tässä tapahtumassa voisi syntyä gravitoneja yhtenä hajoamistuotteena.

[jussi_k_kojootti]

Oletetaan että kaareutuminen vaatisi energiaa

Kaareutuminen vaatii massaenergiaa.  Siis E:tä tai m:ää yhtälöstä E = mc².  Jos maapallo teleportataan toiselle puolelle galaksia, niin aika-avaruus maan radalla tasoittuu.

niin eikö silloin kaikkien massallisen hiukkasen kuten esimerkiksi protoninkin tulisi ajan myötä menettää massaansa?

Jaa-a.  Enpä tiedä.  Miksi pitäisi?

Toisin sanoen protonilla tulisi olla jokin hajoamisaika.

Yhtenäisteoriaehdotelmissa protonilla mahdollisesti on (hyvin pitkä) puoliintumisaika.  Luokkaa 10³³ vuotta.  Tällä hetkellä maailmankaikkeus on 10¹⁰ vuotta vanha.

Konsensusfysiikassa, eli tarkemmin sanoen hiukkasfysiikan standardimallissa protoni kuitenkaan ei voi hajota, sillä tämä rikkoisi baryoniluvun säilymislakia.  Protonien hajoamista ei ole koskaan havaittu.

Ja tässä tapahtumassa voisi syntyä gravitoneja yhtenä hajoamistuotteena.

Mene ja tiedä.

Olen muuten sitä mieltä että ennen kuin alkaa kehittää yhtenäisteorioita, kannattaa tuntea konsensusteoriat.  Tässä ketjussa ensimmäinen osoitus konsensusfysiikan tuntemisesta taisi olla lause "Fotoni on massaton".  

[mijuss]

Kaareutuminen vaatii massaenergiaa.  Siis E:tä tai m:ää yhtälöstä E = mc².  Jos maapallo teleportataan toiselle puolelle galaksia, niin aika-avaruus maan radalla tasoittuu.

Tarkoitin että kaareutumisen ylläpitäminen vaatii enerigaa ja tämä energia tarve nähtäisiin massan pienemisenä ajan suhteen.

Konsensusfysiikassa, eli tarkemmin sanoen hiukkasfysiikan standardimallissa protoni kuitenkaan ei voi hajota, sillä tämä rikkoisi baryoniluvun säilymislakia.  Protonien hajoamista ei ole koskaan havaittu.

Niin tarkoitukseni ei ollutkaan keskustella standardimallista vaan vielä löytymättömästä gravitaation kvanttiteoriasta tai kaiken teoriasta millä sitä nyt sitten ikinä kutsutaankin.

Olen muuten sitä mieltä että ennen kuin alkaa kehittää yhtenäisteorioita, kannattaa tuntea konsensusteoriat.  Tässä ketjussa ensimmäinen osoitus konsensusfysiikan tuntemisesta taisi olla lause "Fotoni on massaton".  

Olen samaa mieltä. Ja olen hyvin tutustun Einstein teoriohin. Kvanttifysiikan tuntemus on sitten hieman heikommalla tasolla, mutta sitäkin tulee luettua laika ajoin vaikkei kaikkea siitä ymmärtäisikään. Ehkä nekin asiat selkeytyy kun kyselee kummia täällä, tai sitten ei.

[Umbra]

Miten gravitaation kvanttiteoria selittäisi seuraavat asiat:
1. Jos gravitaation on voima ja massalliset kohteet säteilevät gravitoneja, niin eikö säteilylähteen kokonaisenergian (massan) pitäisi pienentyä ajan kuluessa johtuen tästä säteilyvuosta. Samoin kuin aurinko menettää massaansa kun se säteilee fotoneja. Vai onko nämä säteilyn energiamäärät vain niin pieniä ettei massan vähentymistä saada mitattua?

2. Fotonien säteilyä pystyy varjostamaan ja fotoni säteily vaikuttaa vain atomeihin johon säteily osuu. Gravitonin säteilyä ei voi varjostaa esim. kuu ei varjosta auringosta tulevaa painovoimaa mitenkää vaan päinvastoin painovoimavaikutus summautuu. Eli grvitonisäteily ei voi mielestäni vuorovaikuttaa massan kanssa koska massa ei pysäytä gravitonisäteilyä, eli gravitoni voisi vuorovaikuttaa vain avaruuden kaareutumisen kautta massaan.

Käsittääkseni levossa tai tasaisessa liikkeessä oleva massallinen kohde säteilee virtuaalisia gravitoneja, jotka eivät kuljeta mukanaan energiaa. Mikäli massa on kiihtyvässä liikkeessä, se säteilee todellisia gravitoneja, jotka kuljettavat energiaa, ja havaitaan gravitaatioaaltoina. Tällöin gravitonien pois kuljettama energia vähentää kappaleen liike- ja potentiaalienergiaa. Ilmiö on havaittu toisiaan kiertävien neutronitähtien kohdalla - ne menettävät energiaa juuri suhteellisuusteorian ennustaman määrän. Tämä pätee voimien välittäjähiukkasiin yleisemminkin. Esimerkiksi paikallaan pysyvä sähkövaraus luo ympärilleen sähkökentän, joka muodostuu virtuaalifotoneista. Varauksen liikkuessa kiihtyvästi se säteilee sähkömagneettista säteilyä.

Enpä olekaan ennen tullut ajatelleeksi voiko gravitaatioaaltoja varjostaa. Jos gravitaatioaalto luovuttaa massalle energiaa, kaiken järjen mukaan sen täytyisi samalla vaimentua. Muuttumaton gravitaatiokenttä taas ei nähdäkseni vaimene, koska se ei luovuta energiaa läpäisemälleen massalle.

[mistral]

Käsittääkseni levossa tai tasaisessa liikkeessä oleva massallinen kohde säteilee virtuaalisia gravitoneja, jotka eivät kuljeta mukanaan energiaa. Mikäli massa on kiihtyvässä liikkeessä, se säteilee todellisia gravitoneja, jotka kuljettavat energiaa, ja havaitaan gravitaatioaaltoina. Tällöin gravitonien pois kuljettama energia vähentää kappaleen liike- ja potentiaalienergiaa. Ilmiö on havaittu toisiaan kiertävien neutronitähtien kohdalla - ne menettävät energiaa juuri suhteellisuusteorian ennustaman määrän. Tämä pätee voimien välittäjähiukkasiin yleisemminkin. Esimerkiksi paikallaan pysyvä sähkövaraus luo ympärilleen sähkökentän, joka muodostuu virtuaalifotoneista. Varauksen liikkuessa kiihtyvästi se säteilee sähkömagneettista säteilyä.

Enpä olekaan ennen tullut ajatelleeksi voiko gravitaatioaaltoja varjostaa. Jos gravitaatioaalto luovuttaa massalle energiaa, kaiken järjen mukaan sen täytyisi samalla vaimentua. Muuttumaton gravitaatiokenttä taas ei nähdäkseni vaimene, koska se ei luovuta energiaa läpäisemälleen massalle.

Mielenkiintoinen näkemys. Muistaakseni virtuaalifotonin pystyy kuitenkin pysäyttämään suprajohteella, joten tässä mielessä rinnastus v.fotonin ja v.gravitonin välillä  ei mene yks yhteen, hyvä rinnastus kuitenkin. Tuo gravitaatioaaltojen varjostus vaikuttaa täysin mahdolliselta, jos aalto on syntynyt jossain kaksoistähden kieputuksessa, voi se täällä Maassa vastaavasti vaimentua kieputtaen hivenen Maata.

[Umbra]

Mielenkiintoinen näkemys. Muistaakseni virtuaalifotonin pystyy kuitenkin pysäyttämään suprajohteella, joten tässä mielessä rinnastus v.fotonin ja v.gravitonin välillä  ei mene yks yhteen, hyvä rinnastus kuitenkin. Tuo gravitaatioaaltojen varjostus vaikuttaa täysin mahdolliselta, jos aalto on syntynyt jossain kaksoistähden kieputuksessa, voi se täällä Maassa vastaavasti vaimentua kieputtaen hivenen Maata.

Ilmeisesti viittaat siihen, että magneettikenttä ei tunkeudu suprajohteen sisään. Tässä mielessä virtuaalifotoni ja -gravitoni tosiaan näyttävät eroavan; gravitonia ei ilmeisesti voi pysäyttää mikään. Intuitiivisesti tuntuu kyllä hankalalta ajatella, kuinka virtuaaligravitonit pääsevät ulos mustasta aukosta. (Saman tempun tekevät itse asiassa myös virtuaalifotonit, koska mustalla aukolla on sähkövaraus.) Ehkäpä näihin kysymyksin vastaaminen vaatii gravitaation kvanttiteoriaa.

Virtuaalihiukkaset ovat kaikkiaan hyvin hankalasti hahmotettavia otuksia. Koska gravitaation kantama on periaatteessa ääretön, Maapallon ilmeisesti täytyy vaihtaa virtuaaligravitoneja mielivaltaisen kaukaisten kohteiden, esimerkiksi Andromedan galaksissa olevan pölyhiukkasen kanssa. Tällä perusteella v.gravitonien vuon tiheys Maapallon läheisyydessä näyttäisi olevan ääretön. Koska v.hiukkaset eivät kuljeta mukanaan energiaa, mikään luonnonlaki ei ilmeisesti estä niiden ääretöntä tiheyttä, mutta mielikuva on intuitiivisesti omituinen. Lienee hyvin hankala filosofinen kysymys, missä määrin virtuaalihiukkaset ovat todellisia ja missä määrin jonkinlainen fysiikan teorioissa käytettävä matemaattinen temppu - ja mitä "todellinen" loppujen lopuksi oikeastaan tarkoittaa. Oli asia niin tai näin, virtuaalihiukkasten olettaminen  johtaa hämmästyttävällä tarkkuudella havaintoja vastaaviin ennusteisiin. Casimirin ilmiö voitaisin ehkä tulkita lähes suoraksi havainnoksi virtuaalihiukkasista. Ja muistelen lukeneeni, että tyhjiön täyttävät virtuaalihiukkaset voitaisiin havaita riittävän nopeasti kiihdyttävästä avaruusaluksesta. (Vaadittava kiihtyvyys on käytännössä saavuttamaton.)

Suhteellisuusteorian ja kvanttimekaniikan välillä näyttäisi olevan ristiriita siinä, että toinen tulkitsee gravitaatiota välittäväksi mekanismiksi avaruuden kaarevuuden, toinen taas virtuaalihiukkaset. Jostain luin, että gravitoni voidaan tulkita aika-avaruutta "muotoilevaksi" hiukkaseksi. Ilmeisesti tyhjiöstä syntyvät virtuaaligravitonit ovat syy aika-avaruuden kaoottiseen aaltoiluun Planckin mittakaavassa. Säieteorian ja holografiaperiaatteen tulkintojen mukaan aika ja avaruus saattavat olla jonkinlaisia illuusioita tai emergenttejä ilmiöitä, jotka eivät sisälly todellisuuden kuvaukseen perustasolla. Ehkäpä sekä tämän päivän kvanttimekaniikka että suhteellisuusteoria ovat likiarvoja jostain syvällisemmästä todellisuudesta. Tästä tulee mieleen I. Kantin näkemys ajasta, avaruudesta ja kausaliteetista "ymmärryksen kategorioina", joiden avulla ihmismieli hahmottaa maailman, mutta jotka eivät sisälly "olioiden sinänsä" todellisuuteen.