गुरुत्वाकर्षण तरंगों का पता लगाने के बाद क्वांटम यांत्रिकी

Question

बेशक हर कोई अब तक गुरुत्वाकर्षण तरंगों का पता लगाता है

लेकिन, चूँकि जनरल रिलेटिविटी और क्वांटम मैकेनिक्स साथ नहीं मिलते हैं , तो क्या अब हम कह सकते हैं कि यह पता लगाने से साबित होता है कि क्वांटम मैकेनिक्स वास्तव में लागू नहीं होता है और जनरल रिलेटिविटी लागू नहीं हुई है?

एक और सवाल: हम रिपल की उत्पत्ति की पहचान कैसे कर सकते हैं (आइए बताते हैं कि क्या यह बड़े धमाके या किसी अन्य घटना का परिणाम है)?

EDIT 16-2-2016

मैं आज एक लेख पढ़ रहा था और मुझे लगा कि मैं इसे यहाँ साझा करूँगा; यह मूल रूप से कह रहा है कि तीसरे डिटेक्टर के बिना हम सिग्नल को त्रिकोणित नहीं कर सकते। कुछ वैज्ञानिकों ने तरंग की टिप्पणियों के बाद सीधे घटना के प्रकाश का निरीक्षण करने के तरीकों की कोशिश की, लेकिन वे विलय का सिर्फ इसलिए पता नहीं लगा सके क्योंकि यह बहुत दूर है या हमारी वर्तमान तकनीक के साथ देखा जा सकता है।

Comments

यह एक ब्लैक होल विलय था, न कि बड़े धमाके से। प्राइमर्डियल गुरुत्वीय तरंगों की तरंग दैर्ध्य भी लंबी होती है, संभवतः LIGO के लिए बहुत लंबी,

— जेम्स के।

क्वांटम भौतिकी और सापेक्षता सिद्धांत प्रतिस्पर्धा नहीं कर रहे हैं। वे बड़े पैमाने पर क्या होता है, और क्वांटम वास्तव में छोटे पैमाने के बारे में बात कर रहे हैं के बारे में सापेक्षता के साथ मानार्थ सिद्धांत हैं। विवाद वास्तव में कोई नहीं जानता कि इन दो फ़िज़ाओं को कैसे एकजुट किया जाए। भौतिक विज्ञानी क्या चाहते हैं यह एक सिद्धांत है कि एक कॉम्पटिशन में झपट्टा बताता है कि सब कुछ कैसे काम करता है। शायद एक सुरुचिपूर्ण समानता या सरल नियमों का एक सेट। हम यह भी सुनिश्चित नहीं कर रहे हैं कि वास्तव में ऐसा मौजूद है, लेकिन यह निश्चित रूप से अच्छा होगा यदि ऐसा किया गया, क्योंकि यह सिद्धांत मानव वैज्ञानिक उपलब्धि का आधार होगा। समस्या है, कोई भी वास्तव में कैसे जानता है।

— Shayne

Answer 1

प्रकाश तरंगों के अवलोकन से अधिक मात्रा क्वांटम यांत्रिकी को नापसंद करती है।

प्रकाश में एक कण और एक तरंग दोनों के गुण होते हैं। कम ऊर्जाओं पर, प्रकाश की कण प्रकृति का पता लगाना कठिन होता है: रेडियो तरंगें फोटोन से बनी होती हैं, लेकिन व्यक्तिगत रेडियो तरंग फोटॉन का पता लगाना बहुत कठिन होता है। मुझे यकीन नहीं है कि हमने इंफ्रारेड बैंड के नीचे ऊर्जाओं के साथ सीधे व्यक्तिगत फोटोन का पता लगाया है।

गुरुत्वाकर्षण तरंगों (शायद) में भी एक लहर और एक कण प्रकृति दोनों होते हैं। गुरुत्वाकर्षण क्षेत्र को संभवतः परिमाणित किया जाता है। लेकिन आवृत्ति और संवेदनशीलता जिस पर LIGO संचालित होता है, व्यक्तिगत क्वांटा को मापा नहीं जा सकता है। तो यह पता लगाने के लिए QM पर जीआर की चढ़ाई साबित नहीं होती है।

यदि कुछ भी हो, तो ब्लैक होल विलय जैसी चरम घटनाओं को समझने से गुरुत्वाकर्षण की क्वांटम प्रकृति की सैद्धांतिक समझ पैदा हो सकती है।

Comments

आपके उत्तर के लिए धन्यवाद, इसने मुझे वास्तव में इस विचार को समझने में मदद की .. मैं इसे कुछ घंटों के उत्तर के रूप में चिह्नित करूँगा, साथ ही साथ अन्य उत्तरों के लिए थोड़ा और समय देने के लिए

— क्रिस बाराक

@Odin: waiting a couple (or rather something like 5, or 7) days seems better than just a couple hours, as experts are not always behind their screen...

— Olivier Dulac

There are probably no reasonable experiments that can detect an individual graviton. Here reasonable means things like "is not large enough to collapse to a black hole", and "detects at least one graviton per age of the universe". arxiv.org/abs/gr-qc/0601043 And this event really isn't close to where you would expect quantum gravitation. For black holes of 30 solar masses, the Schwarzschild radius is something like $10^5$ m, but the Planck length is something like $10^{-35}$ m.

— Robin Ekman

Of course compared to something like the solar system, this is extreme: a distance of $1$ AU from the sun (i.e., here on earth), the curvature radius is on the order of $10^{12}$ m, at the surface of the sun some $5\cdot 10^8$ m. But gravitation is seriously weak so you are still many many orders of magnitude from quantum gravitation. (Note that large curvature radius = small curvature. A large sphere is less curved than a small one.)

— Robin Ekman

By the way, if anyone knows the energies of the lowest energy photons that have been directly or indirectly observed, I'd be interested.

— James K

Answer 2

The impact of this measurement on the status of quantum gravitation is exactly zero.

The proper statement of the incompatibility of general relativity and quantum mechanics is that the quantum field theory of general relativity is not renormalizable. Renormalizability essentially means that the theory is well-defined at all energy scales, which seems like a reasonable demand on a proposed fundamental theory.

So what we know is that taking classical general relativity and quantizing it, we do not get a fundamental theory of quantum gravitation. This does nothing to rule out other proposed quantum theories of gravitation, for example, LQG or string theory.

Furthermore, the way physics works is that new theories must reduce to old ones in the domains of applicability of the old theories. Whatever the correct quantum theory of gravitation, its low-energy limit should be quantized general relativity, and the classical limit of that is classical general relativity. It's just not true that you have to choose between general relativity or quantum mechanics.

So this measurement of a prediction of classical general relativity does absolutely nothing to show that no quantum mechanical model of gravitation exists. It couldn't, because we already have a quantum mechanical model of gravitation: quantized general relativity. It's not as "nice" as we would like, but that really only rules it out as the fundamental theory.

Comments

This site attracts quite high quality answers. I upvoted the whole lot (and I do not do that .. just about ever..)

— javadba

Indeed.. Very smart answers @javadba

— Chris Barakat

Answer 3

Another question, how can we identify the ripple's origin (let's say that if it's the result from the big bang or another big event)?

(I'm just answering this part of the question, as James has already answered the main part about GR vs QM.)

LIGO have produced an image which shows their best estimate of where these two black holes were:

All they can say is, somewhere in the southern sky. In the future a network of more detectors will allow such events to be pinpointed much more precisely.

Comments

That's truly amazing.. Thanks for sharing this

— Chris Barakat

Just one more detector coming online will make a huge difference. The two LIGO detectors were only able to localize this event to a 600 square degree region. During the press conference once of the scientists stated that after the Virgo detector comes online later this year they should be able to narrow it to a single digit number of square degrees. That's a small enough area of space for fast response optical scopes to survey for the afterglow expected from the merger of neutron stars (last paragraph of conclusion).

— Dan Neely

If you want a little more new details about that part of the question, check the edit on 16-2-2016 @Andy :)

— Chris Barakat

The ability to locate sources should get another huge improvement in a couple of years now that LIGO India has been approved by the Indian government.

— Chris Mueller

Answer 4

At the announcement press conference (2/11/2016), Kip Thorne said that the detection puts an upper limit on the rest mass of the graviton. They determined this limit by looking at distortions of the detected signal waveform compared to the idealized signal produced by computer simulations. The upper limit from the publication is $m_{graviton} < 1.2 × 10^{−22} \frac{eV}{c^2}$ or $1.9 × 10^{−41} kg$.

Refs: https://www.youtube.com/watch?v=vy5vDtviIz0&feature=youtu.be&t=1h5m23s https://journals.aps.org/prl/pdf/10.1103/PhysRevLett.116.061102 (page 8)

Comments

A little too short maybe. Reference?

— Hohmannfan

Answer 5

Though the twin discovery of Gravitational Waves and Black Hole merger might not affect directly the status of QM it might indirectly bring new "surprises" For example, in this link: http://news.discovery.com/space/weve-detected-gravitational-waves-so-what-160213.htm They comment that: "For some reason, the final spin of the black hole is slower than expected, indicating that the two black holes collided at a low speed, or they were in a collision configuration that caused their combined angular momentum to counteract each other. “That is very curious; why would nature do that?” said Lehner." And the final comment is: "This early puzzle could be down to some basic physics that hasn’t been considered, but more excitingly it could reveal some “new” or exotic physics that is interfering with the predictions of general relativity". Wow! "Interfering with general relativity" is a polite way of suggesting that it might be wrong. So maybe QM might come to the rescue of Gen.Relativity rather than the other way around.