6 февраля 2016 г.

Соцсети как эмулятор детектора гравитационных волн

Уже третий раз за последние пару месяцев по сети гуляют слухи про то, что детектор гравитационных волн LIGO, зарегистрировал-таки всплеск долгожданных гравитационных волн, пришедших к нам от слияния двух черных дыр в далекой-далекой галактике. И честно говоря, каждый раз эти слухи выглядят как неуклюжая шутка напополам с достаточно некрасивыми поведением.

Сначала известный физик (но сейчас в основном популяризатор) Лоренс Краусс в своем твиттере запостил первый слух в сентябре того года, а потом второй слух уже недавно, 11 января. В обоих случаях это звучало очень странно: у него никаких данных нет, ни с кем из коллаборации он не разговаривал, но вот есть у него слухи откуда-то и всё. Если в первый раз на эту тему пожужжала в основном блогосфера (впрочем, вот заметка в Nature), то в январе честно отписались СМИ и околонаучные издания, включая Nature и Science (у Science, кстати, есть подборка материалов на эту тему).


Представителей LIGO, разумеется, спрашивали, но они отвечали сквозь зубы: мы обрабатываем данные и у нас в данный момент нет каких результатов. И это вовсе не отмазка для публики. Первый научный сеанс обновленной версии LIGO стартовал 18 сентября (а первый слух Краусса, напомню, был уже 25 сентября) и завершился 12 января (через день после второго слуха от Краусса). Да, внутри самой коллаборации есть люди, которые получают оповещения с детектора на свой мобильник. Но, во-первых, тщательная обработка результатов требует времени, а во-вторых, совершенно невероятно, чтобы эти люди во вред самой коллаборации начали распространять слухи.

Но самое главное тут вот в чем. Сама коллаборация LIGO для проверки бдительности процедуры анализа искусственно внедряет в поток данных компьютерно-сгенерированный всплеск, blind injection. И из всей группы только три человека(!) имеют доступ к системе, которая делает это в какой-то произвольный момент. Вся группа, а это почти тысяча человек, про это не знает, — и только потом, когда уже завершается анализ, наконец-то открываются карты (в физике элементарных частиц есть похожий прием, слепой анализ).

Событие GW100916: кандидат в гравитационные волны, «пойманный» LIGO в 2010 году, который оказался внедренным в данные искусственным всплеском (источник)
И такой прецедент, между прочим, реально был. В 2010 году детектор «поймал» сильный и статистически значимый сигнал, причем правильной формы и совпадающий в обоих детекторах (событие GW100916). Коллаборация выполнила анализ и даже написала готовую для отправления статью, и только после этого(!) «черный ящик» был открыт, и все узнали, что это был преднамеренный «вброс».

Так вот, возвращаясь к нынешнему сеансу. Сейчас пошел третий слух, который, как утверждается, запустил своим емайлом Cliff Burgess. Он теоретик, он тоже напрямую не связан с LIGO и не имеет доступа к данным. Обстоятельства аналогичные и даже более детальные: типа, кто-то подглядел в готовую статью и увидел там и сигнал в пять сигм, и даже оценки масс черных дыр. Буржесс, по его словам, разослал емайл с этими деталями всем сотрудникам департамента, чтобы они, так сказать, были в курсе. А Краусс тут же это подхватывает и сообщает, что пресс-конференция коллаборации состоится 11 февраля, т.е. уже на днях.

Всё это выглядит, повторюсь, очень странно. Любой физик в здравом уме понимает, что так делать нельзя. Если это реальный сигнал, то право объявить об открытии — за коллаборацией, которая его сделала. Открыто от своего имени вбрасывать украденную информацию — это нарушение научной этики. Но это также может быть просто результатом недопонимания — и тогда коллаборация во время обнародования данных будет вынуждена, фактически, оправдываться. И тот, и другой вариант не красит сплетника и не делает доброе дело группе.

Я не знаю, что там в реальности узнали Краусс и Буржес и что ими движет. Но мне лично симпатична такая гипотеза: их поведение в соцсетях само по себе эмулирует детектор гравитационных волн. Смотрите, они вбрасывают свой blind injection — и следят, как общество это переварит, к какому придет выводу. И ведь до поры до времени никто ничего не знает, правда это или нет, — это вскроется только в момент официального объявления. Но реакцию общества можно проверить и так.

Хотелось бы, конечно, чтобы этот слух оказался правдой. В конце концов, я недавно с двумя коллегами поспорил на одну пиццу (с каждого), что гравволны откроют в ближайшие пять лет :) Но конечно это будет здорово и само по себе, не только из-за пиццы. Но правда это или нет, вброс слухов — дело некрасивое, поскольку искажает представление о том, как вообще физики получают данные и чем руководствуются.

Ну и конечно, помня недавнюю историю про двухфотонный всплеск при 750 ГэВ на коллайдере и шквал теоретических работ, нетрудно догадаться, что прямо сейчас множество групп лихорадочно готовит статьи для публикации. И как только LIGO объявит, что сигнал реален, — на следующий же день gr-qc будет завален этими статьями.

44 комментария:

  1. Блог взял направление "интриги и скандалы большой физики".

    ОтветитьУдалить
    Ответы
    1. Блог придерживается ровно того направления, что всегда — я пишу ровно то, что мне кажется интересным рассказать. Видимо, вам потребуется еще несколько попыток, чтобы осознать эту простую мысль.

      Удалить
  2. Игорь, наверно, это глупость (я не физик), но спрошу: может существовать какое-то время вращающаяся пара протон-антипротон, а затем аннигилировать? И это породит гравитационную волну? Есть ли какой-то шанс заметить гравитационные взаимодействия в микромире, или это может быть только в результате наблюдения астрономических объектов?

    ОтветитьУдалить
    Ответы
    1. > может существовать какое-то время вращающаяся пара протон-антипротон, а затем аннигилировать?

      В принципе да, но из-за того, что это тесная пара, аннигиляция будет очень быстрой, и не факт, что она будет жить какое-то осмысленное время. Существуют данные, которые некоторые физики интерпретируют как указание на то, что такая пара существует, но окончательно существование такого состояния еще не доказано.

      > И это породит гравитационную волну?

      Все в мире порождает гравитационные волны. Вы чихнули — и пошли волны. Вы набиваете текст на клавиатуре и излучаете гравволны. Но они настолько слабые, что нет никаких шансов зарегистрировать их. В микромире все еще слабее на много порядков. Так что единственный тип источников гравволн, который мы имеем шанс зарегистрировать, это астрофизические катаклизмы.

      Удалить
    2. в идеале -по мощности грав. излучения,- это, наверно, должно быть падение двух массивных черных дыр одной в другую... но никогда не читал про такое.

      Удалить
    3. Это называется слияние черных дыр. Это основной источник всплесков гравволн, на который и рассчитаны детекторы. Вот для некоторого знакомства ссылочка: http://postnauka.ru/faq/7342

      Удалить
    4. Этот комментарий был удален автором.

      Удалить
  3. Позвольте еще один вопрос. Фактически, задачку. Не знаю, уместно ли такое в блоге, но она тоже про гравитацию и ее обнаружение. Пусть у нас имеется идеальный по форме массивный шар (планета), и в ней проделана прямая узкая вертикальная шахта, не обязательно до самого центра, но идущая точно к центру. И мы в эту шахту опустим грузик на веревочке (отвес). Если планета не вращается вокруг своей оси, то всем очевидно, что отвес расположится строго параллельно оси шахты. Но если планета вращается с постоянной угловой скоростью, а шахта расположена, положим, строго на экваторе, то... собственно, в этом и вопрос. Отклонится ли отвес от прямой, ведущей к центру планеты?
    В оптике, с фотонами, для меня ответ достаточно очевиден: фотоны излученные из центра планеты не полетят строго вдоль оси шахты, т.е., они-то полетят строго по прямой, но вращение планеты приведет к их отклонению от оси шахты, и, при определенной скорости вращения планеты и радиусе, фотоны перестанут достигать поверхности. Если же они успевают долететь до поверхности, то на поверхности должна наблюдаться аберрация, отклонение луча от строгой вертикали.
    Если гравитоны, как и фотоны, имеют конечную скорость распространения (равную скорости света), то и отвес на вращающейся планете должен слегка отклониться. Прав я, как Вам кажется?

    ОтветитьУдалить
    Ответы
    1. Вы пытаетесь сравнивать статическую задачу с движением и забываете, что сила Кориолиса зависит, вообще-то от скорости. Ну и кроме того смешиваете статическое же гравитационное поле со скоростью распространения изменений поля.

      Если вы хотите осмысленно рассуждать о физике, а не натыкаться на каждом шагу на скрытое в своих слова противоречие, изучите базовый курс физики. Вам самому будет интереснее тогда думать о физике.

      Удалить
    2. хм... а Вы уверены, что в этом примере имеет место сила кориолиса? Я говорю о неподвижной относительно Земли конструкции, к тому же, на экваторе. Вот лежит на экваторе камень. Давит ли он строго перпендикулярно поверхности земли? Это фактически тот же вопрос.

      Удалить
    3. >смешиваете статическое же гравитационное поле со скоростью распространения изменений поля

      Т.е., гравитационные волны, как изменение(колебания) поля есть, но "гравитонов", переносящих гравитационное взаимодействие подобно фотонам, переносящим электромагнитное, нету?

      Удалить
    4. Есть, но точно так же, как и фотоны, обеспечивающие статическое электрическое поле, эти гравитоны — виртуальные, а не реальные. У них другое соотношение между энергией и импульсом, а конкретно, энергия нуль, импульс не нуль. Поэтому про это поле и эти гравитоны нельзя говорить, что они распространяются со скоростью света. Со скоростью света распространяются реальные фотоны или гравитоны, оторвавшиеся от источника и улетевшие прочь.

      Я говорю, у вас в голове сформировалась неправильная визуальная картинка, которая вам приводит в тупик.

      Удалить
    5. Игорь - а разве статическое электрическое поле имеет частицу - носителя ??? И как тогда посчитать энергию фотона если "да"? Насколько я помню всегда фотон рассматривался как квантовая сторона электромагнитной волны - то есть изменяющегося электрического поля - разве нет ?

      Удалить
    6. Да, и причем любое силовое поле в любой конфигурации. Но я не могу вам пересказывать основы всей физики, это только от вашего самообразования зависит.

      Удалить
    7. Во-первых, спасибо, про статические поля Вы мне немного прояснили.
      Абсолютно согласен про самообразование, невозможно получить научные знания, не тратя значительных усилий на самостоятельное чтение и обдумывание. Но в моем возрасте, а мне далеко за 50, трудно рассчитывать на успех в учении. По моим ощущениям, лет до сорока еще можно было пытаться догнать уходящий поезд (если ставить целью что-то серьезное делать в физике), а теперь осталось читать популярные заметки, и гулять по блогам и форумам, влезая с несуразными вопросами.
      Кстати, мое школьно-академическое образование было не таким уж плохим. Я окончил физмат школу, затем учился в ленинградском Политехническом ин-те, который был, конечно, уже не так хорош, как в первой половине 20-го века, когда он был базой Физтеха, однако сохранял еще солиднный уровень... Три семестра теорфизики и два матфизики остались в далеком прошлом и основательно мною забыты. Есть единственный малый раздел физики - СТО - которым я продолжал интересоваться еще ряд лет после института, потому что в институте не смог понять его глубоко. Его давали быстро и формально, а очень хотелось именно понять. В конце-концов понял. И даже пытаюсь его объяснять некоторым молодым ребятам на форуме ВКонтакте, перетаскивая с "первой" ступеньки понимания чуть выше, надеюсь. Но то, что на понимание СТО у меня ушло несколько лет, достаточно говорит о моих темпах и способностях в физике. Если я начну сейчас изучать полный курс физики Ландау-Лившица (или какой там теперь?), то на середине буду уже маразматиком.)
      Теперь еще одно предположение-вопрос по обнаружению гравитационных волн: есть множество примеров в космосе, когда одно массивное тело вращается вокруг другого. Ближайший пример - Луна вокруг Земли. Вращение Луны гонит по Земле приливную волну и некоторую деформацию, малозаметное вспучивание с той стороны, где находится Луна. Никому, однако, не приходит в голову назвать это гравитационной волной, несмотря на то, что эта бегущая по Земле деформация вызвана именно гравитационным возмущением. Почему, собственно? Не потому ли, что это возмущение выглядит как мгновенное действие гравитации и не заметно никакое запаздывание деформации "вспучивания" относительно местоположения Луны.
      Если представить себе (гипотетически), что соотношение масс Земли и Луны таково, что Луна вращается вокруг нас с релятивистской скоростью, то запаздывание это должно стать заметным при наблюдении со стороны - по оси, перпендикуляной плоскости вращения. Так же, как земной наблюдатель будет видеть Луну не там, где она находится в действительности, так и вспучивание земной поверхности станет отставать, в той же мере, от положения Луны.
      Нет ли в космосе подобных пар, и не явится ли их обнаружение (с бегущей по поверхности запаздывающей деформацией) фактом обнаружения гравитационных волн? Не судите строго - пытаюсь заработать для Вас пиццу;)

      Удалить
    8. на фоне общей радости по поводу обнаруженных волн гравитации, я все осмысоивал свою задачку про отвес в вертикальной шахте. И осмыслил.
      Вот результат: Поле Земли, как Вы справедливо заметили, статическое, невзирая на ее вращение. Притяжения направлено строго к центру Земли. Неподвижный отвес расположится в шахте строго вертикально. Точно также, строго вниз направлено и давление камня, неподвижно лежащего на поверхности. Однако, если убрать опору под камнем, и камень начнет проваливаться в вертикальную шахту, он "захочет" свободно лететь по кеплеровской эллиптической орбите, в одном из фокусов которой находится центр Земли. Свободный полет по эллиптической орбите несовместим с ускоренным падением в прямой вертикальной шахте, идущей точно к центру Земли. Поэтому падающий камень начнет прижиматься к передней, по ходу вращения Земли, стенке шахты и тормозиться ею. А это давление на стенку, Вы абсолютно правы, будет силой Кориолиса. Только в необычном ракурсе - мы привыкли говорить о силе Кориолиса для тел, движущихся вдоль поверхности Земли, а здесь эта сила проявится для тела, движущегося вертикально вниз.
      То же самое будет справедливо и для бросания тел с очень-очень высокой башни. Если они будут лететь совешенно свободно, то упадут не точно у основания башни, а несколько "опередят" ее. И это для меня несколько неожиданная мысль, хотя для специалиста-баллистика, вероятно, совершенно тривиальная. Все мои рассуждения, естественно, в рамках старой классической механики. Я не берусь судить, как будет обстоять дело для релятивистских скоростей вращения, при значительной массе и радиусе. Игорь, спасибо Вам еще раз!

      Удалить
  4. Игорь, спасибо за информацию о проверочных вбросах. Слышу впервые. Неплохо придумано для больших коллективов, где много напряженных и нервных исполнителей.

    ОтветитьУдалить
  5. В четверг, 21-30 по Москве узнаем правду
    http://www.ligo.org/news/media-advisory.php

    ОтветитьУдалить
    Ответы
    1. Как-то у вас Москва на восток уехала. 10:30 EST = 18:30 MSK

      Удалить
  6. Как Лиго собирается доказывать скептикам, что произошло реальное детектирование, а не очереднрй слепой тест ?
    Аудиторов на сервера звать? )

    ОтветитьУдалить
    Ответы
    1. Так называемым "скептикам" ничего не докажешь. У них уже везде заговор на заговоре.

      Удалить
    2. Придется ждать детектирования волн от новых событий, но уже подтвержденные LISA или даже гамма обсерваториями. Согласитесь вероятность заговора для таких случаев во много раз меньше хотя и остается ненулевой

      Удалить
  7. Игорь - говорят что вот прямо сегодня и чуть ли не в прямом эфире объявят о регистрации гравитационных волн: http://www.theverge.com/2016/2/10/10958154/einstein-gravitational-waves-ligo-discovery-announcement-live-stream и вот еще в русскоязычном эфире http://www.vesti.ru/doc.html?id=2718279

    ОтветитьУдалить
  8. С нетерпением жду подтверждения регистрации гравитационных волн, поскольку это доказывает возможность когерентно колеблющихся масс,имеющих переменное ускорение, генерировать дальнодействующие гравитационные силы.

    ОтветитьУдалить
  9. Ура! Всех поздравляю с регистрацией дальнодействующих гравитационных волн!

    ОтветитьУдалить
  10. А можно простенький вопрос - какова природа гравитации и скорость распространения грав. взаимодействия? Или Вы считаете это просто геометрией согласно ОТО?

    ОтветитьУдалить
    Ответы
    1. "Универсальность гравитации предполагает, что ее возникновение должно
      быть понято, исходя из общих принципов, которые не зависят от специфических
      деталей конкретной микроскопической теории" Э Верлинде (2010). Если мы будем основываться на голографическом принципе, идеализируем замкнутую систему и разделим, к примеру, все физические тела на два типа: когерентно колеблющиеся и нет. И, если у вас хватит терпения и понимания, то возможно, мы сможем "глубоко копнуть".

      Удалить
  11. Правильно я понимаю, что скорость распространения гравитационных волн рассчитали из за разности расположения двух детекторов в 0.007 секунды? ~2100км

    ОтветитьУдалить
    Ответы
    1. Расстояние 3 тыс. км, время 7 мс, значит, можно сосчитать угол прихода по отношению к соединяющей их линии. Но это дает кольцо на небесной сфере. Дальше по относительной амплитуде, но очень приблизительно, можно оценить направление на кольце.

      Удалить
    2. Игорь, возможно, для вас многие вещи очевидны и элементарны, но я сейчас хочу понять как вычислили скорость гравитационного взаимодействия.. Не опираясь на тот факт, что в ОТО это эквивалент скорости света. Получается всё дело в этих 7 мс ? КЭП

      Удалить
    3. Но ведь легко представить ситуацию, когда "фронт волны" пришел одновременно в 2 точки детектора, это зависит только от расположения этих двух черных дыр. Не понимаю как скорость считают...

      Удалить
    4. Точно скорость грав. волн в этой работе и не пытались определить. По ней лишь можно дать "оценку сверху" - что она точно не превышает примерно 1.5 скорости света. Как раз исходя из расстояния между детекторами в 3000 км и задержки в 7 мс.

      Ну а направление и прочее рассчитывали уже исходя из положений ОТО (которую к тому же теперь еще дополнительно подтвердили) в т.ч. о равенстве скорости грав. волн скорости света.

      P.S.
      В препринтах появилась статья от гамма лаборатории Ферми, что одновременно с обнаружением грав. волн в тот же момент наблюдали гамма-всплеск исходящий из той же области неба. Если это подтвердится можно будет уже напрямую (экспериментально) доказать равенство скоростей с очень высокой точностью - т.к. гамма излучение от слияния пришло одновременно с гравитационными волнами пройдя расстояние больше миллиарда световых лет.

      Удалить
    5. Всё равно это невообразимо.. 2 черные дыры вращаются с половинной скоростью света, причем их масса значительно больше массы Солнца..
      А теперь давайте представим, что где то "не так далеко" находились обитаемые планеты ( думаю таких планет было очень много из за колосального охвата территории влияния ). И вот летит это возмущение со скоростью света.. Какое влияние окажет это грав. возмущение на обителей планет? Понятное дело что сила влияет от расстояния до черных дыр. Получается что это можно сравнить как с большим импульсом прятяжения или отталкивания? Волна будет притягивать к себе очень сильно материю? Получается что ближайшие планеты 100500 штук были разорваны ударной волной гравитации? А что было там где сила грав. волны значительно ослабла? Давайте пофантазируем ))
      Никакой религии, только фантазия + физика о_О

      Удалить
    6. Начнем с первого вопроса... Гравитационная волна будет притягивать на себя материю или наоборот отталкивать в точке прохождения?

      Удалить
    7. Гравитация может только притягивать, а гравитационная волна - притягивать к источнику гравитации то чуть сильнее, то чуть слабее. Если где-то в космосе есть две одинаковые, вращающиеся в одной плоскости и с одинаковой частотой пары, то где-то между ними может возникнуть и стоячая гравитационная волна, с узлами, в которых волны взаимно гасятся, и точками максимумов, где материя будет раскачиваться то в сторону одной пары, то в сторону другой.

      Удалить
    8. Что должно произоити с человеком если невообразимо мощная грав. волна проидет через него? Кто то скажет ничего, кто то скажет смерть.
      Как на самом деле будет? Что если силу этой волны регулировать в мысленном эксперименте.

      Удалить
  12. Гравитацио́нная волна́ — волна гравитации, порождаемая в большинстве теорий тяготения движением гравитирующих тел с переменным ускорением. ГРАВИТИРУЮЩИХ ТЕЛ! Так каков механизм гравитации? Кто мне объяснит? Или, упрощаю задачу - каким образом протоны и электроны притягиваются друг к другу? Естественно, исключая притяжение зарядов, которые они имеют. Зачем оперировать сложными понятиями, не зная природы происхождения сил. И кстати - скорость распространения так называемого гравитационного взаимодействия порядка 7 - 11 порядков скорости света. Какие обменные частицы ( гравитоны) могут двигаться с такой скоростью?

    ОтветитьУдалить
    Ответы
    1. Материя обладает несколькими фундаментальными свойствами, выражающимися в силовом взаимодействии между частицами материи. Этим фундаментальным свойствам соответствуют 4 базовых взаимодействия - https://ru.wikipedia.org/wiki/Фундаментальные_взаимодействия
      Одним из базовых свойств материи является масса - свойство, одновременно отвечающее за инерцию движения, и за одно из взаимодействий - гравитационное. Масса не является кривизной пространства. Она - свойство материи, искривляющее пространство (Пространство, кстати, тоже можно считать свойством материи, ибо без материи пространства нет). Никакие взаимодействия не передаются мгновенно через протранство, а передаются с некой максимально возможной скоростью, скоростью света. Гравитационное взаимодействие тоже. Не знаю, удовлетворит ли Вас мой ответ

      Удалить
    2. универсальное фундаментальное взаимодействие между всеми материальными телами. В приближении малых скоростей и слабого гравитационного взаимодействия описывается теорией тяготения Ньютона, в общем случае описывается общей теорией относительности Эйнштейна. ЭТО ВСЕ и ДАЛЕЕ - ОПИСАНИЕ современных взглядов на гравитационное взаимодействие. А ГДЕ ХОТЬ СЛОВО О ПРИРОДЕ ДАННОГО ЯВЛЕНИЯ? О ЕГО СУТИ. Опуститесь на уровень лептонов и бозонов - и сформулируйте, откуда оно берется. И кстати посмотрите труды Лапласа на эту тему - из его расчетов нижний порог скорости распространения грав. сил 7 порядков скорости света. А есть современные эксперименты, подтверждающие цифру 11 порядков и более скорости света. Зачем повторять догмы теории ОТО , основанной на двух постулатах ( т.е. допущениях) чисто умозрительных, иначе не сходятся концы с концами! Теории за 100 с лишним лет не получившей ни одного экспериментального потверждения без соответсвующих натяжек под теорию. А заодно можете подумать, или поискать, это как удобнее - что такое электрический заряд. И откроете очень интересные вещи. Современная физика до сих пор не знает ответа и на этот элементарный вопрос!

      Удалить
    3. Я плохо знаю ОТО, и не стану "опускаться" до лептонов.) Зато прекрасно знаю СТО, и потому знаю, что никакой сигнал, не может распространяться быстрее скорости света. Гравитационная волна - разновидность сигнала.

      Удалить
    4. + Ol. "Современная физика до сих пор не знает ответа и на этот элементарный вопрос" Это не элементарный вопрос. А для более глубокого понимания следует как раз и обратиться к этой самой современной физике.

      Удалить
  13. Мне больше объясняет голографический принцип, где гравитация может быть объяснена через энтропийную силу, обусловленную изменениями информации, которая связана с положением материальных тел.

    ОтветитьУдалить
  14. 2016 год в науке: https://ru.wikipedia.org/wiki/2016_%D0%B3%D0%BE%D0%B4_%D0%B2_%D0%BD%D0%B0%D1%83%D0%BA%D0%B5

    ОтветитьУдалить