Новое “выдающееся достижение” релятивистов - “экспериментальное открытие” гравитационных волн
Геннадий Ивченков
Вообще-то это “открытие” было легко предсказать, так как “большие физики-релятивисты” должны были когда-нибудь отчитаться о потраченных на установки и на распиленные гранты миллиарды долларов. Например, постройка LIGO, начатая в 1992 году, потребовала около миллиарда долларов США, и она была закончена лишь в 2000 году [1]. Это не считая содержания тысяч релятивистов: исследования в LIGO осуществляются в рамках научной коллаборации LIGO (LSC -- LIGO Scientific Collaboration), коллективом из более тысячи ученых из университетов в США и 14 других странах, включая РФ [1], [2].
Но, ведь, долго же тянули. Нет, чтобы сразу после опубликования ОТО, как, например, в 1919-м сделал Эддингтон, откровенно сфальсифицировав данные измерений отклонения лучей в гравитационном поле Солнца [3].
Вообще-то, эффекты ОТО черезвычайно удобны для исследований по причине их крайней ничтожности. Измеряемый сигнал получается на много порядков меньше помех и при большом желании можно получить какой угодно результат, что часто и делается. Например, в упомянутом “открытии гравитационных волн” изменение размера плеча интерферометра Майкельсона (в каждом плече был резонатор Фабри-Перо, см. ниже по тексту) составило 10 в минус 19 степени метра (!): "На четыре километра (плеча интерферометра) регистрируемое отклонение составляет лишь 10 в минус 19 степени метра - это в десять тысяч раз меньше диаметра протона, ядра атома водорода (??!)". Принимая во внимание в частности то, что диаметр протона пока точно не измерен, с большим уважением понимаешь сверхточные сверхусилия релятивистов.
Кто когда-нибудь имел дело с интерференционными измерениями знает, что требования к установке предъявляются крайне жесткие. Например, оптический стол на пневматической подвеске помещается на жестком бетонном фундаменте. И иногда даже это не помогает, необходимо чтобы полностью отсутствовали грунтовые вибрации. Нельзя, чтобы даже на приличном расстоянии от установки проходила, например, железная дорога. И это для относительно невысокоточных измерений порядка десятых долей микрона (10 в -7 степени метра). А здесь на 12 порядков меньше! Тут любое микродвижение грунта полностью перекроет искомый сигнал (установки, ведь, стоят на земле). И разнесение детекторов на 3000 км ничего не даст, если это “микротрясение” призойдет на одинаковом расстоянии от детекторов. И в этом случае не нужно землятресения. Достаточно микровибраций (сурок в норе проснулся), которые не зарегистрирует ни один сейсмограф. В то же время, авторы проекта заявляют о системах шумоподавления, установленных на данном интерферометре: в 2004 году этот интерферометр был успешно усовершенствован посредством установки основанной на гидравлических актюаторах активной системы механического шумоподавления. Такая система обеспечивает ослабление вибраций на частотах 0,1--5 Гц на порядок (тут одним порядком не отделаешься). В этой полосе сейсмические вибрации обусловлены, в основном, микросейсмическими волнами и антропогенными источниками (дорожным движением, лесозаготовками и пр.) [7]. Принимая во внимание то, что принятый сигнал имел частоту порядка двухсот герц, то становится очевидно, что в данном диапазоне это “шумоподавление” не работает. Кроме того, актюаторы работают от сигнала датчиков микросейсмических волн, которые имеют определенную чувствительность, и которой, в свете сказанного, очевидно может не хватать для регистрации сверхмалых колебаний. гравитационный волна интерферометр
Оптическая схема интерферометра ЛИГО позволяет накапливать световую энергию между зеркалами, а большая длина его плеч дает возможность обнаружить смещения пробных масс на величину 10 - 20, то есть на 0,5 мкм.
Рассмотрим схему интерферометра [7]:
Схема интерферометра LIGO приведена на рис. 1.
Рис. 1
В гравитационном детекторе используется интерферометр Майкельсона с четырьмя пробными массами, подвешенными вблизи начала и в конце каждого из двух плеч интерферометра.
Диаметр зеркал - 25 см, толщина - 10 см, их слабосферические поверхности имеют радиусы кривизны от 7,4 до 14,9 км. Вообще-то, это не плоско-параллельный Фабри -Перо, а устойчивый резонатор с фокусом рядом с одном из зеркал, в котором может быть не одна поперечная мода с разными оптическими путями (там, как минимум, две поперечные моды с разностью хода в 1 мкм). Скорее всего, получается что LIGOвцам было слабо съюстировать Фабри-Перо на 4 км!
Расстояния L1 и L2 между пробными массами в обоих плечах почти одинаковы (L1 ? L2 = L). Пробные массы могут свободно двигаться в горизонтальной плоскости. Гравитационная волна, падающая перпендикулярно плоскости интерферометра, смещает массы, растягивая одно плечо, сжимая другое и изменяя, таким образом, разность длин плеч (разность хода пучков) ДL = L1 - L2. В общем случае будет наблюдаться изменение относительной разности длин плеч: L(t) / L = h(t). Величину h(t) можно назвать гравитационно-волновым смещением. Относительное движение пробных масс, вызываемое волной, пропорционально расстоянию между ними, и это весьма важное обстоятельство использовано в интерферометре - длина его плеч составляет 4 км. Лазерный интерферометр отслеживает изменение длин плеч L и, таким образом, измеряет гравитационно-волновое смещение h(t).
Число проходов света в резонаторах может достигать 400. По оценке авторов проекта, минимально обнаруживаемое смещение hmin должно составлять величину порядка 10 - 20, что соответствует удлинению плеча на полмикрона. Этого достаточно для обнаружения гравитационных волн. Вообще-то, L(t) / L = h(t) при увеличении длины 4-х километрового плеча на 0.5 мкм составит примерно 1х10 в -10 степени, а не 1х10 в -20 степени.
Каждое плечо интерферометра заключено в вакуумированную трубу диаметром 1,2 м, а пробные массы порядка 100 кг подвешены на стальных струнах (сейчас на кварцевых) в вакуумных камерах. Интересно, какая резонансная частота этой подвески - 100 кг массы со струной? Это, вообще-то, нужно было бы спросить у автора этой подвески - российского ученого В. Б. Брагинского. Очень возможно, что это, как раз, частота “принятого сигнала”. И, вообще, зачем им эти массы, ведь пространство (и плечи интерферометра) и так удлинняется (сжимается) вне зависимости от того есть ли там массы на струнах или их нет. Может это доморощенная попытка демпфирования вибраций? Нечто вроде объяснений приведено в статье [8], которая вызвает больше вопросов, чем ответов.
Так или иначе, но участники проекта “перевели” “гравитационную волну” в звук (200 Гц) - слушайте, мол, как звучат гравитационные волны. В принципе, любой желающий может подвесить груз на струне, поставить на нем зеркальце, собрать простенькую схемку со светодиодом и датчиком, топнуть ногой и наслаждаться “звуком гравитационнной волны”.
Теперь обратие внимание на величину измеренного смещения, опубликованную а прессе. Она составляет 10 в -19 степени метра и это не отношение удлиннения к плечу L(t) / L = h(t), а линейная величина удлиннения. Хотя, может быть журналисты ошиблись, что-то перпутали? Но в сообщении утверждается, что удлиннение составляет 1/10000 размера протона (!). Тогда отношение удлиннения к плечу будет порядка 2.5х10 в степени -22! Кроме того, опять же, величина L(t) / L = h(t) при увеличении длины плеча на 0.5 мкм составит примерно 1х10 в -10 степени, а не 1х10 в -20 степени.
Вообще-то, тут что-то у вас очень не сходится.
Так или иначе, “экспериментаторы” регулярно принимали набор шумов разной частоты и амплитуды. Но вдруг в одном из шумов им показался искомый сигнал, такой, каким они его представляют, да еще какой сильный! Причем, такой же сигнал был зарегистрирован и другим интерферометром с разницей во времени в 7 миллисекунд. Тут “экспериментаторы” закричали “эврика”, запрыгали и объявили о поимке грав. волны. Вообще-то, селекция сигнала на фоне помех процесс очень сложный со своим алгороитмом в каждом случае. В этой области очень преуспели радиолокаторщики. Но очень сомнительно, чтобы LIGOвцы проводили подобную селекцию (“не царское это дело”, см. ниже по тексту).
· “Зарегистрированный LIGOвцами сигнал” приведен на рис. 2, взятом из статьи [8] (верхняя осциллограмма).
· “Очищенный” LIGOвцами “сигнал” приведен на среднем графике.
· А график шума (чего-то он у них, однако, слабоват), какой, вроде бы, сопутствовал сигналу, приведен внизу. Впрочем, может это только шум фотоприемника, а не всей установки?
Если взглянуть на эти графики, то получается что шум просто графически вычитали из сигнала (селекция, однако). О других возможных причинах сигнала (микросейсмическая активность, техногенный взрыв, обвал и т.п), естественно, даже и не пытались думать, а то ведь можно упустить “такое великое открытие”. Интересно, сколько подобных “сигналов” было раньше зарегистрировано. И пускай не говорят, что их не было, так как физического демпфирования, описанного в источниках (например, в [7]), совершенно недостаточно для нерегистрации результатов микросотрясений (землетрясений разной силы, например, в штате Вашингтон хватает, см. ниже по тексту) и других внешних воздействий. Тут и термодеформации и вибрации трубы и фундамента и, конечно, вибрации почвы, которые могут резонировать с трубой и фундаментом. Датчики же микросейсмов (установленные на LIGO), естественно, на много порядков менее чувствительны, чем сам интерферометр и для демпфирования "сигналов", соизмеримых с полученным, они бесполезны. А вот LIGO как раз и будет работать как сверхвысокочувствительный сейсмограф и не только сейсмограф.
Таким образом, предъидущие сигналы, видимо, не совпадали по времени у двух детекторов. И, вот, наконец свершилось, совпало!
Ой ребята, хитрые релятивисты, что-то у вас тут не то. Так что название статьи [8] совершенно правильное, что, впрочем, относится ко всем релятивистам, да и к самому автору ТО.
Рис. 2
Ну, а, если честно, то гравитационные волны были “открыты” еще раньше. Например, пара релятивистов-астрофизиков в 1993-м наблюдала вращения двух пульсаров, которые меняли период обращения ну в точности по ОТО из за “излучения гравитационных волн”. За это им немедленно выдали Нобелевскую премию. Принимая во внимание то, что указанные астрофизики (как, впрочем, и другие) ни черта (извините) не знают о природе пульсаров, становится очевидным цена данных заключений.
Вообще, все эффекты, предсказанные ОТО, крайне сомнительны (кроме того, что они ничтожны по величине), а полученные “подтверждения” подозрительны. Например, то же отклонение лучей (Эддингтон, Шапиро и прочие астрофизики) [3], “закручивание пространства” (итальянский университет и группа микроспутников), измерение скорости гравитации (американский релятивист российского происхождения Копейкин).
Кстати, о “скорости распостранения гравитации”. Она была постулирована Эйнштейном как равная С (так же, как и в СТО). Если насчет СТО, то в огромном количестве экспериментов были получены скорости электромагнитной волны значительно превышающие С и в конденсированных средах и в вакууме [4]. В частности, скорость электромагнитной волны между металлическими пластинами в вакууме превышает С (экспериментально получено еще в 1937-м году!), что используется на практике в сверхсветовых радиолинзах [5]. Таким образом, этот постулат давно экспериментально опровергнут, что однако не мешает СТО жить и процветать - релятивисты это как бы и не замечают.
Вернемся к “скорости гравитации”. Дело в том, что если эта скорость равна С, то возникет ряд парадоксов. Например, если бы орбиты планет и спутников были бы круговые, то это бы и прошло. Но орбиты эллиптические и, при удалении или приближении планеты или любого небесного тела к Солнцу (звезде), сигнал о изменении положения (гравитационного потенциала) дойдет не сразу, а с задержкой. Это было бы что-то вроде запаздывающих потенциалов и это было бы давно замечено. В свое время, задолго до Эйнштейна, Лаплас провел анализ скорости распостранения гравитации (на основании измерений движения Луны) и нашел, что эта скорость должна превосходить С на много порядков. И, вообще-то, вся небесная механика построена на мгновенном распостранении гравитации. Таким образом, скорость распостранения гравитации практически бесконечно велика. И это совершенно точно, на этом работает вся небесная механика!
Кроме того, если скорость гравитации равна С, то в черных дырах за “горизонтом событий” (слова-то какие красивые!) исчезает и гравитация попавшего туда тела и его масса. Дыра может проглатить всю Вселенную, а регистрируемая по ее гравитации масса будет равна нулю! То есть, не может быть наблюдаемых черных дыр с массой “в миллионы солнечных” [6].
Но что же мы имеем в данном экперименте? Разность времени регистрации сигнала у них составила 7 миллисекунд: детекторы располагались на расстоянии около трех тысяч километров друг от друга: один неподалеку от Ливингстона (Livingson, LA) (штат Луизиана), другой - возле Хэнфорда (Вашингтон). Разность во времени прихода сигнала составила 7 миллисекунд.
Сигнал со скоростью С пройдет расстояние между Ливингстоном и Хенфордом (порядка 3000 км) за 10 миллисекунд. Релятивисты-экспериментаторы конечно же решили, что сигнал пришел под углом к линии, соединяющей детекторы: анализируя моменты прихода сигналов (детектор в Ливингстоне записал событие на семь миллисекунд раньше детектора в Хэнфорде), ученые предположили, что источник сигнала расположен в южном полушарии. И шел этот сигнал 1.3 миллиарда лет: слияние черных дыр произошло 1,3 миллиарда лет назад (столько времени гравитационное возмущение распространялось до Земли).
Как видно, эти “физики-экспериментаторы” искренне верили, что скорость распостранения гравитации равна С (как попы не сомневались, что библейский Исус Навин остановил Солнце), что в свете вышесказанного совершенно не правильно. Только из этого очевидно, что и все их “измерения” является, как бы это по-мягче сказать, чушью собачьей!
Опять же, они получили какой-то сигнал, который будто бы соответствует их критериям, обо…сь от счастья, забегали и от радости запрыгали. Приятно было видеть по ТВ улыбающиеся физиономии российских светил релятивизма.
Не вникая далее в оценку точности измерений (измеренное смещение в 10 в минус 19 степени метра!) можно предположить, что источником сигнала было мини землетрясение (спектр частот землетрясений довольно широкий), произошедшее где-то посредине между детекторами, например, в штате Колорадо. Там, как раз, находится горная гряда Rocky Mountains с горами выше 4000 метров и где нередки землетрясения. Вообще-то, Livingson, LA - место спокойное (Луизиана, болото). А вот штат Вашингтон (где Hanford Site) трясется регулярно и сильно (там недалеко и Yellowstone, в котором по несколько толчков каждый день), и LIGOвский интерферометр просто не мог не заметить это, но, вот почему-то информация об таких “измерениях” отсутствует.