Последствия обнаружения LIGO для программы «Модифицированная гравитация»

Все мы знаем, что ОТО нуждается в модификации в микроскопическом масштабе, но есть попытки модифицировать ОТО и в классическом режиме, известном под названием «Модифицированная гравитация». Насколько я понимаю, эти попытки, возможно, могут быть оправданы в рамках классического способа мышления по той причине, что при выводе уравнений поля Эйнштейна требуется некоторое количество догадок. Таким образом, можно попробовать еще одну внутренне непротиворечивую догадку и получить модифицированную классическую теорию гравитации.

Теперь, согласно книге Вайнберга « Гравитация и космология» (стр. 152), причина догадок, связанных с определением уравнений поля Эйнштейна, заключается в том, что нам нужно применить принцип эквивалентности (или принцип общей ковариации) к поведению самих гравитационных полей, если мы хотим определить уравнения поля. Для этого перейдем в систему отсчета, в которой поле чрезвычайно слабое, и если мы знаем, как ведет себя поле в такой системе, мы преобразуем уравнения в общую систему отсчета, и мы будем иметь общий вид уравнений поля . Но, к сожалению, у нас недостаточно информации о поведении крайне слабых гравитационных полей априори. У нас есть только закон Ньютона, который справедлив для статических слабых полей, но не для общих (но все же слабых) полей. По этой причине нам сначала нужно угадать, какими будут уравнения, управляющие слабыми полями, а затем мы обобщим их, выполнив общее преобразование координат. Теперь от этой догадки можно избавиться, и классическая теория гравитации может быть описана без какой-либо неопределенности (по крайней мере, мне так кажется), если мы знаем (специальный) релятивистски-ковариантный закон, управляющий слабыми полями общего положения.

Это побуждает меня спросить, достаточно ли мы собрали экспериментальных данных о слабых полях, изучая слабые гравитационные волны в LIGO. Если это так, то мы можем определить классическую теорию гравитации с стопроцентной уверенностью. Само собой разумеется, что такой шаг положит конец возможности спора о том, существует ли темная материя или нет. Итак, мой вопрос: есть ли у нас возможность собрать достаточно экспериментальных данных о слабых полях путем изучения слабых гравитационных волн в LIGO?

Я чувствую, что может представлять общий интерес непосредственно прочитать то, что сказал Вайнберг в контексте того, можно ли легко определить уравнения поля для сильных полей, используя общее преобразование координат, если мы знаем действительно точные ковариантные уравнения, определяющие слабые поля. .

Гравитация и космология Вайнберга, глава 7, раздел 1

@RobJeffries Разве GR наверняка не сломается на достаточно малых расстояниях? Нам нужна квантовая теория такого масштаба, верно?
Обнаружения LIGO проверяют сильные гравитационные поля, а не слабые. Наверное, я просто не понимаю вопроса (или какую связь GR имеет с длиной волны света).
@RobJeffries Нет, это не имеет ничего общего с длиной волны света. Я думаю, что это стандартная терминология: использовать «УФ» для обозначения микроскопической физики и «Инфракрасный» для обозначения макроскопической физики. Я понимаю, что LIGO обнаруживает гравитационные поля, исходящие из областей с интенсивными гравитационными полями, но поля, которые он на самом деле обнаруживает, чрезвычайно слабы. Если бы LIGO регистрировал сильные поля, то его работа была бы довольно легкой. Поправьте меня, если я ошибаюсь. Спасибо за ваш интерес и время.
@RobJeffries Во избежание путаницы я отредактировал вопрос. Взгляни.
Это может представлять интерес. arxiv.org/abs/1710.06168 arxiv.org/abs/1710.06394
Все метрические теории подчиняются принципу эквивалентности. TeVeS во многом будет согласовываться с ОТО в пределе слабого поля.
@JerrySchirmer Не кажется ли вам, что суть вашего комментария является корнем всех дискуссий? Я не разобрался, но думаю, что любое небольшое расхождение между двумя теориями в слабом пределе превратится в большое расхождение между ними в системе отсчета, где поле сильное. Поправьте меня, если я ошибаюсь.
@Dvij: разница в пределе слабого поля будет свидетельствовать о разнице в пределе сильного поля, но я не думаю, что отсутствие разницы в пределе слабого поля, особенно в конкретном эксперименте, свидетельствует за или против различных уравнения поля.
@JerrySchirmer Однако вы согласны с тем, что при достаточно большом количестве экспериментов отсутствие разницы в пределе слабого поля является, соответственно, достаточным доказательством против различных уравнений поля. Я прав?
@Dvij: нет. Я полностью не согласен. LIGO измеряет волны, а не связь с материей или генерацию волн. Все метрические теории гравитации, в которых есть волны, будут иметь одно и то же измерение.

Ответы (1)

Вместо ИК-эффектов гравитации, доказывающих ОТО посредством принципа эквивалентности (и того, усиливаются ли они при обнаружении килоновой), ниже я утверждаю, что ИК-аргумент кажется неубедительным, но скорость света гравитации более убедительна.

Мне кажется, что ваш ИК-вопрос сводится к тому, подчиняются ли слабые или линеаризованные (ибо слабые) гравитационные поля принципу эквивалентности. Различные версии принципа эквивалентности, но самый простой — это то, являются ли инертная масса и гравитационная масса одним и тем же. То есть влияют ли эти слабые гравитационные волны одинаково на разные массы.

Дело в том, что мы наблюдаем те ГВ, которые влияют на сжатие и расширение пространства в детекторах LIGO/VIRGO в одинаковой степени, так как мы получаем амплитуды на всех 3 парах, согласующиеся с расстоянием до источника в случае детектирования kilonova на частоте около 40 Мпсек. Таким образом, он меняет пространство таким же образом. Вы, вероятно, спросите о точности для равных инерционной и гравитационной масс, и, очевидно, вам придется вычислить.

Мне также кажется, что, поскольку принцип эквивалентности довольно точно выполняется для статических или псевдостатических полей, предел ИК уже исследуется таким образом, в любом случае, добавляя некоторые аргументы непрерывности из квантовой теории поля, чтобы охватить шаг от псевдостатического к ИК.

Тем не менее, ваше заявление о том, что если этот принцип верен в слабых полях, то его можно легко экстраполировать на сильные поля, привлекая ковариацию, — это настоящий прыжок. Именно для целей проверки того, что происходит в условиях сильной гравитации, большой интерес представляют ГВ от черных дыр, которые подтверждают некоторые из предсказанных свойств черных дыр и предсказания ОТО о создании ГВ.

Параметризованные постньютоновские приближения могут сказать об этом нечто, что, возможно, могут сказать и другие, и это применимо к слабой гравитации. Точность и то, какие тесты необходимы для устранения всех возможных объяснений темной материи с модифицированной гравитацией, описаны в литературе, и мне не ясно, что ИК-точность улучшения принципа эквивалентности изменит ситуацию.

Что еще более важно, обнаружение килоновой доказало, что скорость ГВ (гравитационных волн) была такой же, как скорость света, с точностью до 10 − 15 . Это может наложить некоторые ограничения на модифицированные теории гравитации, и впервые это равенство было продемонстрировано в измерениях. КСТАТИ! Значение получено из разницы во времени примерно в 2 секунды между временем обнаружения GW и гамма-излучения, что дает примерно одну часть на 65 миллионов лет. Это примерно 10 7 секунд в год и ок. 10 8 лет, чтобы получить 1 часть в 10 15 номер точности. будет интересно посмотреть расчеты того, насколько более ограниченными являются модифицированные теории гравитации. Совсем недавно в некоторых статьях говорилось об этом, если они были обнаружены, накладывая дополнительные ограничения на модифицированную гравитацию. См., например , https://arstechnica.com/science/2017/02/theoretical-battle-dark-energy-vs-modified-gravity/ . См., что измерения обнаружения килоновой накладывают больше ограничений на модифицированную гравитацию как объяснение темной энергии на https://phys.org/news/2017-02-quest-riddle-einstein-theory.html

Это также, кажется, накладывает сильные ограничения на модифицированную теорию гравитации Верлинде для темной материи, возникающей в результате взаимодействия с темной энергией. См. https://phys.org/news/2017-02-quest-riddle-einstein-theory.html .

Интересно увидеть строгий обзор того, какие модифицированные теории гравитации остались после килоновой.

«Тем не менее, ваше заявление о том, что если принцип верен в слабых полях, то его легко экстраполировать на сильные поля, вызывая ковариацию, является настоящим скачком». Да, я тоже этого не понимаю: я предполагаю, что это перевод цитаты Вайнберга ОП у меня нет и придется поискать); Я не могу представить, чтобы Вайнберг говорил такое. Я также согласен с тем, что результат эксперимента со скоростью света и гравитации просто ошеломляющий. Можно возразить, что Халс Тейлор дал некоторое косвенное экспериментальное подтверждение, поскольку скорость замедления вращения зависит от с , но я все еще говорю "OMG" о последних GW.
Спасибо за ваш ответ, мне еще нужно подумать, решает ли он полностью мой вопрос или нет. Я оставлю более подробные комментарии, как только закончу думать. Тем временем я добавил снимок точных слов Вайнберга, поскольку я чувствую, что это может представлять общий интерес, основываясь на комментарии @WetSavannaAnimalakaRodVance.
@WetSavannaAnimalakaRodVance: кажется, я помню этот отрывок и помню, что книга Вайнберга о GR написана с идеей GR как классической теории поля. аргумент состоит в том, что вы начинаете с пертурбативной гравитации, а затем ищете простейшую возможную теорию с этим пертурбативным пределом (есть еще какое-то ограничение, но я забыл, что это такое). Вы заканчиваете ОТО, но я не думаю, что вы можете исключить вспомогательные теории поля, такие как Бранс-Дикке или ТеВеС, или модифицированные теории уравнений Эйнштейна, такие как ф ( р ) гравитация или что-то в этом роде с помощью этого метода.
Хороший ответ, спасибо @BobBee. Просто интересно, знаете ли вы об обновлении обзора модифицированной гравитации после килоновой?
Последствия обнаружения LIGO для программы «Модифицированная гравитация»
СпросиСетьПолитика конфиденциальности1y, 0v