Quantenmechanik nach dem Nachweis von Gravitationswellen

Natürlich kennt mittlerweile jeder den Nachweis von Gravitationswellen

Aber da die Allgemeine Relativitätstheorie und die Quantenmechanik nicht miteinander auskommen , können wir jetzt sagen, dass diese Entdeckung beweist, dass die Quantenmechanik nicht wirklich zutrifft und dass sich die Allgemeine Relativitätstheorie durchgesetzt hat?

Eine andere Frage: Wie können wir den Ursprung der Welligkeit identifizieren (sagen wir, ob sie das Ergebnis des Urknalls oder eines anderen großen Ereignisses ist)?

BEARBEITEN 16-2-2016

Ich habe heute einen Artikel gelesen und dachte, ich würde ihn hier teilen; Es bedeutet im Grunde, dass wir ohne einen dritten Detektor das Signal nicht triangulieren können. Einige Wissenschaftler versuchten, das Licht des Ereignisses direkt nach den Beobachtungen der Welle zu beobachten, aber sie konnten die Verschmelzung nicht erkennen, einfach weil sie zu weit entfernt oder zu schwach ist, um mit unserer aktuellen Technologie beobachtet zu werden.

Es war eine Verschmelzung von Schwarzen Löchern, nicht vom Urknall. Ursprüngliche Gravitationswellen haben eine noch längere Wellenlänge, wahrscheinlich zu lang für LIGO,
Quantenphysik und Relativitätstheorie sind KEINE konkurrierenden Theorien. Sie sind komplementäre Theorien, mit Relativitätstheorie darüber, was in massiven Maßstäben passiert, und Quanten, die über wirklich kleine Maßstäbe sprechen. Die Kontroverse ist, dass niemand wirklich weiß, wie man diese beiden Bereiche vereint. Was Physiker wollen, ist eine Theorie, die auf einen Schlag beschreibt, wie alles funktioniert. Vielleicht eine elegante Gleichung oder eine Reihe einfacher Regeln. Wir sind nicht einmal sicher, ob so etwas tatsächlich existiert, aber es wäre sicher schön, wenn es so wäre, denn diese Theorie wäre der Höhepunkt menschlicher wissenschaftlicher Errungenschaften. Das Problem ist, niemand weiß wirklich wie.

Antworten (5)

Nicht mehr als die Beobachtung von Lichtwellen widerlegt die Quantenmechanik.

Licht hat sowohl Teilchen- als auch Welleneigenschaften. Bei niedrigen Energien ist die Teilchennatur des Lichts schwer zu erkennen: Radiowellen bestehen aus Photonen, aber einzelne Photonen von Radiowellen sind ziemlich schwer zu erkennen. Ich bin mir nicht sicher, ob wir einzelne Photonen mit Energien unterhalb des Infrarotbandes direkt nachgewiesen haben.

Gravitationswellen haben (wahrscheinlich) auch sowohl Wellen- als auch Teilchennatur. Das Gravitationsfeld ist wahrscheinlich quantisiert. Aber bei den Frequenzen und der Empfindlichkeit, mit denen LIGO arbeitet, können einzelne Quanten nicht gemessen werden. Diese Entdeckung beweist also nicht die Überlegenheit von GR über QM.

Wenn überhaupt, könnte das Verständnis von Extremereignissen wie der Verschmelzung von Schwarzen Löchern zu einem theoretischen Verständnis der Quantennatur der Gravitation führen.

Vielen Dank für Ihre Antwort. Sie hat mir wirklich geholfen, die Idee zu verstehen. Ich werde sie in ein paar Stunden als Antwort markieren, um auch etwas mehr Zeit für andere Antworten zu haben
@Odin: Ein paar (oder eher so 5 oder 7) Tage zu warten scheint besser als nur ein paar Stunden zu sein, da Experten nicht immer hinter ihrem Bildschirm sind ...
Es gibt wahrscheinlich keine vernünftigen Experimente, die ein einzelnes Graviton nachweisen können. Vernünftig bedeutet hier Dinge wie „ist nicht groß genug, um zu einem schwarzen Loch zu kollabieren“ und „entdeckt mindestens ein Graviton pro Zeitalter des Universums“. arxiv.org/abs/gr-qc/0601043 Und dieses Ereignis ist wirklich nicht annähernd dort, wo man Quantengravitation erwarten würde. Für Schwarze Löcher mit 30 Sonnenmassen ist der Schwarzschild-Radius so etwas wie 10 5 m, aber die Planck-Länge ist so etwas wie 10 − 35 m.
Im Vergleich zu etwas wie dem Sonnensystem ist das natürlich extrem: eine Entfernung von 1 AU von der Sonne (dh hier auf der Erde) liegt der Krümmungsradius in der Größenordnung von 10 12 m, an der Oberfläche der Sonne einige 5 ⋅ 10 8 m. Aber die Gravitation ist ernsthaft schwach, so dass Sie immer noch viele, viele Größenordnungen von der Quantengravitation entfernt sind. (Beachten Sie, dass großer Krümmungsradius = kleine Krümmung ist. Eine große Kugel ist weniger gekrümmt als eine kleine.)
Übrigens, wenn jemand die Energien der Photonen mit der niedrigsten Energie kennt, die direkt oder indirekt beobachtet wurden, wäre ich interessiert.
"Wahrscheinlich": sicherlich. Das Unsicherheitsprinzip ist ansteckend und muss, einmal eingeführt, für alles gelten. Sie werden feststellen, dass der Impuls des Objekts als Reaktion auf eine Gravitationskraft ein Alles-oder-Nichts-Klumpen von minimaler Größe ist. Wie das zustande kommt, mag mehr oder weniger kompliziert sein, aber das Prinzip muss gelten. Schließlich zeigen Zeit und Energie (im Allgemeinen) bereits Quanteneffekte aufgrund der Existenz einer kleinsten Skala und der konjugierten Paarung dieser beiden.
Wie widerlegt die Beobachtung von Licht die Quantenmechanik? Die Existenz von "Partikeln" widerlegt QM genauso wenig wie GR.
@rubenvb Du hast meine Antwort falsch gelesen. Die Beobachtung von Gravitationswellen „widerlegt“ QM nicht. Auch die Beobachtung von Lichtwellen nicht.
Recht. Ich sehe es jetzt. Kümmere mich dann nicht :)

Der Einfluss dieser Messung auf den Status der Quantengravitation ist genau null.

Die richtige Aussage über die Inkompatibilität der Allgemeinen Relativitätstheorie und der Quantenmechanik ist, dass die Quantenfeldtheorie der Allgemeinen Relativitätstheorie nicht renormierbar ist . Renormalisierbarkeit bedeutet im Wesentlichen, dass die Theorie auf allen Energieskalen wohldefiniert ist, was eine vernünftige Forderung an eine vorgeschlagene fundamentale Theorie zu sein scheint.

Was wir also wissen, ist, dass wir, wenn wir die klassische allgemeine Relativitätstheorie nehmen und sie quantifizieren, keine grundlegende Theorie der Quantengravitation erhalten. Dies schließt andere vorgeschlagene Quantentheorien der Gravitation, zum Beispiel LQG oder Stringtheorie, nicht aus.

Außerdem funktioniert die Physik so, dass sich neue Theorien in den Anwendungsbereichen der alten Theorien auf alte reduzieren müssen. Was auch immer die richtige Quantentheorie der Gravitation ist, ihre Niederenergiegrenze sollte die quantisierte allgemeine Relativitätstheorie sein, und die klassische Grenze davon ist die klassische allgemeine Relativitätstheorie. Es stimmt einfach nicht, dass man sich zwischen allgemeiner Relativitätstheorie oder Quantenmechanik entscheiden muss.

Diese Messung einer Vorhersage der klassischen allgemeinen Relativitätstheorie sagt also absolut nichts darüber aus, dass kein quantenmechanisches Modell der Gravitation existiert. Das war nicht möglich, weil wir bereits ein quantenmechanisches Gravitationsmodell haben: die quantisierte allgemeine Relativitätstheorie. Es ist nicht so "nett", wie wir es gerne hätten, aber das schließt es wirklich nur als grundlegende Theorie aus.

Diese Seite zieht recht hochwertige Antworten an. Ich habe die ganze Menge positiv bewertet (und das mache ich nicht ... fast nie ...)
In der Tat .. Sehr schlaue Antworten @javadba

Eine andere Frage, wie können wir den Ursprung der Welligkeit identifizieren (sagen wir, wenn es das Ergebnis des Urknalls oder eines anderen großen Ereignisses ist)?

(Ich beantworte nur diesen Teil der Frage, da James bereits den Hauptteil über GR vs. QM beantwortet hat.)

LIGO hat ein Bild erstellt , das ihre beste Schätzung zeigt, wo sich diese beiden Schwarzen Löcher befanden:„Woher die Gravitationswellen kamen“ von LIGO

Alles, was sie sagen können, ist irgendwo am südlichen Himmel. Ein Netzwerk aus mehr Detektoren wird es in Zukunft ermöglichen, solche Ereignisse viel genauer zu lokalisieren.

Das ist wirklich erstaunlich. Danke, dass du das geteilt hast
Nur ein weiterer Detektor, der online geht, macht einen großen Unterschied. Die beiden LIGO-Detektoren konnten dieses Ereignis nur in einem Bereich von 600 Quadratgrad lokalisieren. Während der Pressekonferenz erklärte einer der Wissenschaftler, dass sie, nachdem der Virgo-Detektor später in diesem Jahr online geht, in der Lage sein sollten, ihn auf eine einstellige Zahl von Quadratgraden einzugrenzen. Das ist ein Bereich des Weltraums, der klein genug ist, damit optische Zielfernrohre mit schneller Reaktion das Nachglühen untersuchen können, das von der Verschmelzung von Neutronensternen erwartet wird (letzter Absatz der Schlussfolgerung) .
Wenn Sie ein wenig mehr neue Details zu diesem Teil der Frage wünschen, überprüfen Sie die Bearbeitung am 16.02.2016 @Andy :)
Die Fähigkeit, Quellen zu lokalisieren, sollte in ein paar Jahren eine weitere enorme Verbesserung erfahren, nachdem LIGO India von der indischen Regierung genehmigt wurde .

Auf der Ankündigungspressekonferenz (11.02.2016) sagte Kip Thorne, dass die Detektion der Ruhemasse des Gravitons eine Obergrenze setzt. Sie bestimmten diese Grenze, indem sie Verzerrungen der erkannten Signalwellenform im Vergleich zu dem idealisierten Signal untersuchten, das durch Computersimulationen erzeugt wurde. Die Obergrenze aus der Veröffentlichung ist m g r a v ich t Ö n < 1.2 × 10 − 22 e v c 2 oder 1.9 × 10 − 41 k g .

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

Vielleicht etwas zu kurz. Referenz?

Obwohl die Zwillingsentdeckung von Gravitationswellen und der Fusion von Schwarzen Löchern den Status von QM möglicherweise nicht direkt beeinflusst, könnte sie indirekt neue „Überraschungen“ bringen. Zum Beispiel in diesem Link: http://news.discovery.com/space/weve-detected- gravitationswellen-so-was-160213.htmSie kommentieren: „Aus irgendeinem Grund ist die Enddrehung des Schwarzen Lochs langsamer als erwartet, was darauf hindeutet, dass die beiden Schwarzen Löcher mit niedriger Geschwindigkeit kollidierten oder sich in einer Kollisionskonfiguration befanden, die dazu führte, dass sich ihr kombinierter Drehimpuls gegeneinander auswirkte … „Das ist sehr seltsam, warum sollte die Natur das tun?“ sagte Lehner." Und der letzte Kommentar lautet: „Dieses frühe Rätsel könnte auf einige grundlegende Physik zurückzuführen sein, die nicht berücksichtigt wurde, aber noch aufregender könnte es eine „neue“ oder exotische Physik enthüllen, die die Vorhersagen der Allgemeinen Relativitätstheorie stört“. Wow! "Eingriff in die allgemeine Relativitätstheorie" ist eine höfliche Art anzudeuten, dass es falsch sein könnte. Vielleicht kommt QM also eher zur Rettung von Gen.Relativity als umgekehrt.

Quantenmechanik nach dem Nachweis von Gravitationswellen
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