Crne rupe i LIGO na strani bezmasenih gravitona

Novi autor na BOL-u i odmah u glavu!

Svaka cast, izvrstan clanak.

Jedno amatersko pitanjce upucenijima. Vec se poprilicno dugo lome koplja oko postojanja gravitona.

Kada se graviton uvrsti u teoriju, da li popunjava sve rupe u teoriji ili postoji jos praznina, odnosno da li je graviton teoretski predvidiv (npr kao sto je bio Higgsov bozon)?

graviton je samo jedna od mogucnosti koja se razmatra u kontekstu kvantne teorije polja (gravitacija u terminima kvantne fizike). kao sto svaka sila u prirodi ima svoj medijator, tako bi i gravitacija trebala imati svoj medijator. taj bi trebao biti bezmasen (jer je gravitacija sila beskonacnog dosega) i mora biti spin-2 bozon (izvor gravitacije je tenzor mase/energije). problem gravitacije u kvantnoj teoriji je sto se prilikom racunanja pojavljuju divergencije, beskonacnosti koje nije moguce eliminitirati. tzv. beskonacne vjerojatnosti. ove se beskonacnosti pojavljuju i kod drugih sila (primjerice u elektrodinamici) ali te se beskonacnosti redefiniranjem tamo mogu rijesiti. kod gravitacije to jednostavno nije slucaj. dakle, nije moguce izracunati vjerojatnost da neka cestica apsorbira i emitira graviton, pa postaje nepredvidljiva. cak i kad bi graviton bio stvarna cestica, bilo bi ga svejedno izuzetno tesko detektirati. evo sto veli wikipedija:

Unambiguous detection of individual gravitons, though not prohibited by any fundamental law, is impossible with any physically reasonable detector.[18] The reason is the extremely low cross section for the interaction of gravitons with matter. For example, a detector with the mass of Jupiter and 100% efficiency, placed in close orbit around a neutron star, would only be expected to observe one graviton every 10 years, even under the most favorable conditions. It would be impossible to discriminate these events from the background of neutrinos, since the dimensions of the required neutrino shield would ensure collapse into a black hole.

prema tome, sansa da je graviton odgovor je izuzetno malena.

http://www.bug.hr/vijesti/crne-rupe-kvantna-mehanika-kadi/152501.aspx

http://www.bug.hr/vijesti/stvarno-otkrivena-peta-temeljna-sila/153329.aspx

http://www.bug.hr/vijesti/trese-se-einsteinu-stolica/158109.aspx

http://www.bug.hr/vijesti/sudarili-proton-protonom-onda-se-dogodil/160151.aspx

dajte mi jedan (bezmaseni) graviton na sat-dva i pobrinut ću se da propjeva i prizna sve o valovima/gravitaciji/crnim rupama na crnim soknama i oda sve svoje suradnike. 

Ovo je krivo. Prvo, postoji više teorija struna, a ne jedna, a drugo, neke od njih imaju (teoretske) načine eksperimentalne provjere (monopoli, primjerice), a za neke se još traže, a k tome sami fizičari sami počesto odbijaju prihvatiti neke od teorija kao znanstvene upravo na račun toga jer su neosporljive (dakle, u skladu s Popperovom definicijom znanstvene teorije). 

Mislim da daješ "blanket statement" o nečemu u čemu postoji puno finih distinkcija i granulacija unutar struke. 

Popperov program falsifikacije živi tek tu za mase - da im se na brzinu objasni da je znanost ozbiljna i da postoji moćna znanstvena metoda koja je čini takvom, ali kad se zagrebe ispod površine, nažalost, taj program nema neku težinu jer naprosto ne odgovara onome kako se znanje razvija. Suštinski je razlog da se neka teorija ne može jednostavno falsificirati jer je uvijek moguće ugraditi neku propoziciju koja će objasniti neslaganje s eksperimentom. Npr. Newtonova gravitacija nije mogla objasniti gibanje Merkura i to bi ju na prvu opovrglo, ali proponent Newtonove teorije mogao je uvesti drugi planet u blizini Merkura koji nije lako uočiti da bi korigirao njegovu putanju i tako objasnio njegovo gibanje. Kad bi se izgradili veći i jači teleskopi da uoče planet s takvim svojstvima, ako se on ne bi uočio, opet bi se mogla uvesti dodatna propozicija o postojanju plina koji ometa detekciju tog planeta što bi stvorilo potrebu za novim istraživanjima. Iako sada ovaj primjer djeluje naivno, tako funkcionira svaka teorija: kad dođe eksperiment koji je opovrgava, naprosto se uvede neka popravka koja objašnjava rezultat eksperimenta u okviru te teorije. Isto su potpisali i svi najpoznatiji kozmolozi današnjice u iznad linkanom tekstu o inflaciji:

It is standard practice in empirical science to modify a theory as new data come to light, as, for example, the Standard Model has been modified to account for newly discovered quarks and leptons.

Poanta je dakle da nema jednostavnog osporavanja eksperimentom, štoviše, načelno se ni jedna teorija ne može u opovrgnuti - to kaže recimo i sam Popperovac, njegov nasljednik, Imre Lakatos koji pokušava obraniti Popperov program, ali se uvelike odriče falsifikacije kao bitne odrednice programa. Ono kako to izgleda u praksi u znanstvenoj zajednici jest da ako teorija ima previše "zakrpa" i "suptilnosti", ona postaje manje popularna na sociološkoj razini pa se znanstvenici priklanjaju novim teorijama koje možda trebaju imati manje "zakrpa" i "suptilnosti", iako nije sasvim jasno postoji li neki konačan i objektivan uvjet koji odbacuje jednu teoriju u korist druge - vjerojatno ne.

Teorija struna (i sve njezine modifikacije i nadogradnje) narasla je u takvu matematičku tvorevinu upravo kroz opisani proces krpanja i glavni razlog njezina uspjeha je samo to što nema baš konkurenciju (npr. druga najpopularnija teorija kvantne gravitacije je loop-quantum gravity kojoj sam ja osobno više naklonjen, iako i u njoj ima puno problema). Laicima izvan znanosti čini se da znanost ima jasnu metodologiju koja nedvojbeno vodi do novih znanja, ali u stvarnosti to je kaotičan proces gdje zapravo ništa ne štima - niti eksperiment daje lako interpretativne rezultate, niti teorija daje jasna predviđanja jer se često zanemaruju razni efekti radi jednostavnosti (u suprotnom se nešto ne može izračunati). Pa se sve dosta krpa dodatnim hipotezama i pretpostavkama, numeričkim simulacijama (za koje jasno nema garancije da korespondiraju sa stvarnošću i sl.). Kad je neka teorija kompleksna i nerazumljiva, to može biti jedan indikator da se ide u krivom smjeru (često to popularno nazivamo i Ockhamovom britvom). Drugi indikator, koji se često ne prizna u okviru današnjeg pozitivističkog rezona, jest filozofski smisao - ipak bi filozofija prosvjedovala na proizvoljno dodavanje novih svemira, imaginarnog vremena, skalarnih polja, pomoćnih nevidljivih čestica i drugih matematičkih koncepata koji se danas lopatom ubacuju u svaku teoriju. Gotovo je nevjerojatno koliki je otpor postojao u znanstvenoj zajednici kad se pokušao uvesti neutrino (da bi se objasnio beta-raspad) - čak se razmišljalo da se odbaci zakon očuvanja energije, a danas se nove čestice ubacuju k'o iz šale: aksioni, sterilni neutrini, super-simetrične čestice, monopoli itd. Kad već spominjem monopole, a na tvoj argumet - monopoli nisu detektirani (bilo je lažnih signala, ali do dan-danas nema potvrde da postoje) - znači li to da se te teorije koje predviđaju monopole odbacuju? Ne, naravno, samo se korigiraju određeni slobodni parametri da se smanji broj monopola tako da se dođe do broja od par monopola u cijelom svemiru što je nemoguće detektirati i eto kako je jednostavno zaobiđen eksperiment. Još jedan smiješan primjer je koncept multiverzuma uveden barem kroz par teorija (M-brane teorije, klasa interpretacija kvantne mehatnike, podverzije inflacije, ...), ali filozofski uvođenje takvog koncepta znači bijelu zastavu - poraz jer se kroz takav koncept sve može objasniti, a uvelike je neprovjerljivo po samoj konstrukciji, ipak se radi o drugim svemirima.

Ne sugeriram ovime da se odbaci znanost u korist nekog misticizma i religije, ali govorim da čovjek teško može biti zadovoljan sadašnjim teorijama i razvojem znanja jer imamo samo kompleksne teorije koje se ukopavaju u matematičko-tehničkim dateljima koji su možda jasni samo ljudima u području. U toj situaciji teško je ostati ravnodušan i nekritičan.

Moj je primjer bio samo ilustracija koja čak ne mora imati historijski temelj (iako ima) i ona nije originalno ni moja, već preuzeta iz drugih izvora (npr. vidi onu knjigu od Lakatosa koju sam linkao iznad). Samim time da su pokušavali izračunati takvo što, kao što spominješ, već je dovoljno za argument teze koju navodim (tako da ne vidim što sam fulao), a sad jesu li išli u daljnje detalje ili ne više nije bitno (iako jesu - bilo je mnogo pokušaja, ne samo dodavanja planeta, Vulkana, već i dodavanja nevidljive prašine koja je u konačnici mogla održati Newtonovu gravitaciju, jedino je nedostajala potvrda opažanjem, zato je to zanimljiv povijesni primjer). Da nije bilo Einsteinove opće teorije koja je objasnila precesiju Merkurovog perihela bez dodatnih pretpostavki, vjerojatno bi i dan danas vjerovali u postojanje nevidljive maglice (odnosno "tamne tvari") između Sunca i Merkura koju nikako ne možemo detektirati. Ako ti se iz nekog drugog pak razloga ne sviđa taj udžbenički primjer, mogao sam uzeti i dodavanje epicikala na kružne putanje planeta u geocentričnom modelu gdje se uz dovoljno eipicikala moglo za ondašnje mjerne podatke točno opisati gibanje planeta kad je Zemlja u centru, što je još jedan školski primjer kako se teorija može održati dodavanjem dodatnih pretpostavki.

Poanta je samo da se teorije ne falsificiraju odjednom, nekim eksperimentom, već se spašavaju i održavaju na životu preinakama, novim premisama i sl. te je taj proces nemoguće zaustaviti i zato ih je u konačnici nemoguće falsificirati - one rastu u kompleksnosti, ali ujedno i uspješno objašnjavaju opažanja. Ako uzmemo u obzir da ne postoji neka granica kompleksnosti gdje ćemo reći "e sad je dosta, ova teorija sigurno nije točna kad je toliko komplicirana!" dolazimo do zaključka da ne postoji apsolutna mjera kad je potrebno neku teoriju "umiroviti" već se ta granica određuje sociološki - kako je "raspoložena" znanstvena zajednica da se neka teorija napusti.