Posted By: Petrik (Petrik) on 'CZscience'
Title: Re: Gravitace v prostredi
Date: Sat May 27 20:58:30 2000
Savce, to je dost dobra otazka a clovek nad ni musi poradne myslet. Sve
odpovedi nize verim tak na 95%, jestli je neco spatne, snad me jini opravi.
Gravitace je velmi slaba, pravdepodobnost, ze graviton interaguje s cimkoliv,
je zanedbatelna, a proto libovolne prostredi, ktere jsme schopni vyrobit, je
pro gravitony v podstate pruhledne a graviton jim proletne rychlosti svetla
(ci jen o trosilililinku mensi). Predstava, ze na Zemi muzeme zkonstruovat
material, ktery zpomali gravitony napriklad na 99.99% rychlosti svetla nebo
jeste vyrazneji, je IMHO zcela nerealisticka.
U fotonu je situace zcela odlisna. Fotony interaguji jako blazen skoro se
vsim, jejich zdrojem jsou naboje. Fotony jsou zpomaleny diky permitivite
prostredi (permeabilita ma vliv mnohem mensi): hmota se polarizuje, a proto
prichazejici elektricke pole je zeslabeno, E=D/epsilon, kde epsilon je vetsi
nez epsilon_0 - a normalova slozka D je spojita. Takove zeslabeni je mozne
proto, ze elektricky polarizovana hmota muze lehce generovat elektricka pole
srovnatelna s temi prichazejicimi.
Zhruba lze treba rici, ze do jedne krychlove vlnove delky lze nacpat hromadu
elementarnich naboju. Z druhe strany do krychlove vlnove delky gravitonu
nelze nacpat hmotu, ktera budi srovnatelne gravitacni pole jako prichazejici
gravitacni vlna (hmota je pro gravitaci analogii naboje). Na to bychom
potrebovali hmotu o hustote radove Planckovy hustoty, asi 10^{95} kg/m^3, i
rtut je 10^{91} krat lehci.
Kdybychom meli prostredi, ktere pod vlivem gravitonu se rozkmita (podobne
jako se rozkmita polarizacni vektor v elektromagnetickem poli) a vlny
zpomali, jiste bychom mohli to prostredi rozkmitat podobnym zpusobem i rucne
(mame prece jen zpusoby, jak s predmety trast ucinneji nez s pomoci
gravitacnich vln) :-), a tudiz bychom meli byt schopni rucne generovat
gravitacni vlny srovnatelne s temi astronomickymi. To je samozrejme nesmysl.
Kdyby bylo tak snadne gravitacni vlny vyrabet, nemuseli bychom detektory
gravitacnich vln mirit do kosmu. (U vln buzenych bagrem je pravda hlavni
problem v tom, ze pri jejich mereni je tezke je rozlisit od vibraci, ktere
bagr zpusobi prostym pusobenim na zem.)
Uvedom si, jak je zpomaleni gravitacnich vln titerne. Gravitacni vlna je
zpomalena jen tim, ze lehce a periodicky protahuje skrin, skrz kterou
prochazi. Z teto lehce rozvibrovane skrine (a ted vez, ze ty vibrace jsou
dnesnimi pristroji zcela nemeritelne, i kdyz jde o pomerne sviznou vlnu z
obrich teles v kosmu) vychazeji take gravitacni vlny, ktere se skladaji s tou
puvodni gravitacni vlnou, interferuji a tim pruchod zpomaluji. Ale tyhle vlny,
generovane roztahovanim skrine o nemeritelnou vzdalenost, jsou samozrejme
absolutne na druhou nemeritelne. Ani gravitacni vlny vznikle silenym
roztocenim bagru na kolotoci nejsou moc dobre meritelne :-), co teprve vlny ze
skrine, ktera se protahuje o ultramikroskopicke vzdalenosti. Proto jsou zcela
zanedbatelne a pusobeni prichazejici gravitace neovlivnuji.
> Jak je to s gravitaci? Da se vymyslet prostredi, ve kterem by se gravitace
> sirila mnohem pomaleji, nez svetlo?
Tipuji, ze ani teoreticky. Ani v neutronove hvezde apod. neni podobna nadeje.
V tomto smyslu bychom mohli misto "rychlost svetla" rikat "rychlost
gravitonu", protoze rychlost gravitonu je vzdy stejna v podstate i v hmotnem
prostredi. :-) Jen by to bylo trochu neprakticke.
> A to mi prinasi na mysl posledni otazku - je vakuum konecne, posledni, a
> totalne prazdne prostredi, nebo je to taky "neco", kde je dana nejaka
> rychlost svetla? A v necem prazdnejsim je vetsi...
Vakuum je plne virtualnich jevu, kdy se vytvareji a hned zase anihiluji pary
castic a anticastic - a vubec tato myslena aktivita ve vakuu obsahuje
informaci o hmote vsech druhu, s nimiz se lze ve vesmiru setkat. To
samozrejme nic nemeni na tom, ze ve vakuu se svetlo pohybuje presne rychlosti
svetla ve vakuu :-). V 19.stoleti si predstavovali, ze je ve vakuu eter,
vseprostupujici a pruhledne prostredi, jehoz mechanicke otresy vnimame jako
elektromagnetismus. Lorentz jako prvni vysvetlil, ze je to nesmysl a ze
elektricky a magneticky vektor proste ve vakuu jsou, aniz bychom je
zduvodnovali jako napeti nejake hmoty vakuum vyplnujici. Pro Einsteina byl
tento koncepcni krok od Maxwella k Lorentzovi velmi dulezity, kdyz daval
dohromady specialni relativitu.
Zadne prostredi, kde se cokoliv siri rychleji nez rychlosti "c", neexistuje.
Jakekoliv sireni rychlosti vetsi nez "c" je podle teorie relativity
ekvivalentni (z pohledu jine soustavy) okamzitemu pusobeni nebo i pusobeni
zpet v case, a proto neni mozne. Kdybyste mohli zastrelit laserem s rychlosti
naboju vetsi nez "c" svoji babicku, z pohledu jine vztazne soustavy byste ji
zastrelili drive, nez porodila vasi maminku.
Nadsvetelnou rychlosti se mohou sirit jen myslene body - napriklad kdyz
nahnete nuz o malinky uhel alfa a seknete s nim do pripravene diry, mysleny
bod, kde se prave nuz priblizil k dire, se muze pohybovat nadsvetelnou
rychlosti. Nelze ale do toho pruseciku neco polozit a doufat, ze to
roztlacime na nadsvetelnou rychlost! Take timto rezanim nelze sirit
nadsvetelne informaci. Take v kosmologii je mozne, ze se dve vzdalene galaxie
vzdaluji nadsvetelnou rychlosti. Ale nikdy neni mozne lokalne zjistit, ze se
nejaka informace sirila rychleji nez "c"!
Zdravi Lumo