Гравитационные волны, по-видимому, являются чертовски трудными вещами для моделирования с помощью уравнений поля Эйнштейна, поскольку они очень динамичны и несимметричны. Традиционно, единственный способ приблизиться к прогнозированию вероятных эффектов гравитационных волн состоял в том, чтобы оценить требуемые параметры уравнения Эйнштейна, предполагая, что объекты, вызывающие гравитационные волны, сами не генерируют сильные гравитационные поля - и при этом они не движутся со скоростями где-либо близко к скорость света.
Проблема в том, что наиболее вероятные объекты-кандидаты, которые могут генерировать обнаруживаемые гравитационные волны - близкие двойные нейтронные звезды и сливающиеся черные дыры - обладают именно этими свойствами. Это очень компактные, очень массивные тела, которые часто движутся с релятивистскими (т.е. близкими к скорости света) скоростями.
Разве не странно, что описанный выше подход «догадывающийся» на самом деле блестяще работает в прогнозировании поведения близких массивных двоичных файлов и слияния черных дыр. Отсюда недавний документ под названием: О неразумной эффективности постньютоновского приближения в гравитационной физике.
Итак, сначала никто еще не обнаружил гравитационные волны. Но даже в 1916 году Эйнштейн считал их существование вероятным и математически продемонстрировал, что гравитационное излучение должно возникать, когда вы заменяете сферическую массу вращающейся гантелью той же массы, которая, благодаря своей геометрии, будет генерировать динамические эффекты приливов и отливов в пространстве-времени. как он вращается.
Чтобы проверить теорию Эйнштейна, необходимо разработать очень чувствительное детектирующее оборудование - и на сегодняшний день все такие попытки не увенчались успехом. Дальнейшие надежды теперь в значительной степени возлагаются на космическую антенну лазерного интерферометра (LISA), запуск которой не ожидается до 2025 года.
Тем не менее, наряду с чувствительным оборудованием для обнаружения, таким как LISA, вам также необходимо рассчитать, какие явления и какие данные будут представлять собой явное свидетельство гравитационной волны - вот где вся теория и математика потребовались для определения этих явлений. ожидаемый Ценности жизненно важны.
Первоначально теоретики разработали постньютоновский (то есть эра Эйнштейна) приближение (т.е. предположение) для вращающейся двойной системы - хотя было признано, что это приближение будет эффективно работать только для маломассивных и низкоскоростных систем - где любые осложняющие релятивистские и приливные эффекты, возникающие из-за самогравитации и скоростей двоичных объектов сами могут быть проигнорированы.
Затем наступила эра численной теории относительности, когда появление суперкомпьютеров позволило реально моделировать всю динамику близких массивных двойных систем, движущихся с релятивистскими скоростями, так же, как суперкомпьютеры могут моделировать очень динамические погодные системы на Земле.
Удивительно, но если вам нравится необоснованнорассчитанные значения из численной теории относительности были почти идентичны тем, которые были рассчитаны предположительно массивным постньютоновским приближением. Подход после ньютоновского приближения просто не должен работать в этих ситуациях.
Все, что осталось от авторов, - это возможность того, что гравитационное красное смещение делает процессы вблизи очень массивных объектов более медленными и гравитационно «более слабыми» для внешнего наблюдателя, чем они есть на самом деле. Это могло бы - вроде как - объяснить - необоснованную эффективность ... но только как бы, вроде.
Дальнейшее чтение: Уилл С. О неразумной эффективности постньютоновского приближения в гравитационной физике.
