ไอสไตน์รู้ได้ยังไงว่ามี Gravitational Wave

ย้อนกลับไปในสมัยที่ไอสไตน์ยังมีชีวิต เค้าเอาอะไรมาคิดครับถึงบอกว่า Gravitational Wave มันมีอยู่จริง (แถมอยู่ห่างไปจากโลก และไม่ใช่เรื่องที่เกิดขึ้นง่ายๆ ด้วย) ขนาดสมัยนี้ยังใช้เวลาแทบตายกว่าจะพิสูน์ได้ว่ามันมีอยู่จริง .... จะบอกว่าจินตนาการสำคัญกว่าความรู้ ผมก็อยากรู้ว่าแกเอาอะไรมาจิน ... หรือต่อให้เป็นแค่การตั้งข้อสงสัย มันก็ต้องมีหลักอะไรสักอย่าง ไม่น่าจะตั้งมาลอยๆ
แก้ไขข้อความเมื่อ
สุดยอดความคิดเห็น
ความคิดเห็นที่ 14
1.  ไอสไตน์ตระหนักได้ว่าทฤษฎีความโน้มถ่วงของนิวตัน ซึ่งต่อไปขอเรียกว่า Newtonian Gravity ขัดแย้งกับหลักสัมพัทธภาพที่ว่า​​​  เราจะรับรู้ของข้อมูลได้ด้วยอัตราเร็วจำกัดคืออัตราเร็วแสงนั่นเอง  ถ้าอ้างอิงตาม Newtonian Gravity ถ้ามวลของดวงอาทิตย์หายไปทันทีทันใดเราจะรับรู้ได้ทันที  ซึ่งนั่นหมายความว่าข้อมูลหรือสัญญาณที่เราได้รับนั้นมีความเร็วมากกว่าความเร็วแสง  จากการตระหนักถึงจุตนี้เป็นหนึ่งในเหตุผลที่ทำให้ไอสไตน์ตระหนักว่าNewtonian Gravity ไม่สมบูรณ์ต้องได้รับการปรับปรุง

2.  หลังจากที่ไอสไตน์ได้พัฒนาทฤษฎีสัมพัทธภาพทั่วไป  ในรูปแบบทฤษฎีความโน้มถ่วงที่อธิบายด้วยเรขาคณิตแบบรีมาน (Riemannian geometry) แล้วไอสไตน์ได้พบในกรณีที่มีการเปลี่ยนแปลงความโน้มถ่วง (เช่นการสั่นกระเพื่อมของกาลอวกาศ) นั้น  สมการสนามของ ไอสไตน์ (Einstein Field Equation) ได้นำเขาไปสู่สมการคลื่น  ซึ่งมีหน้าตาสมการคล้ายๆ กับสมการคลื่นที่เราเรียนในฟิสิกส์ 1 ตอนป.ตรี  หรือคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้า  ทำให้ไอนสไตน์แก้ปัญหาได้ว่า  จะต้องมีคลื่นความโน้มถ่วงแน่นอน  และคลื่นตัวนี้จะเป็นสื่อที่ทำให้เรารับรู้การเปลี่ยนแปลงเชิงความโน้มถ่วงจากข้อหนึ่ง  ด้วยอัตราเร็ว แสงนั่นเอง

3.  คลื่นความโน้มถ่วงต่างจากคลื่นทั่วๆไปอยู่ที่  คลื่นทั่วไปเช่นคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้า จะแผร่กระจายจากจุดหนึ่งในกาลอวกาศ ไปยังอีกจุดในกาลอวกาศบนกาลอวกาศ  แต่คลื่นความโน้มถ่วงเป็นการสั่นและแพร่กระจายของตัวกาลอวกาศเอง

4.  ในปัจจุบันนักวิทยาศาสตร์เชื่อว่าความโน้มถ่วงเป็น 1 ใน 4 ของ Fundamental Interations ประกอบไปด้วย Eletromagnetics, Weak , Strong และ Gravity ซึ่งทฤษฎีของ 3 ตัวแรกถือได้ว่าสมบูรณ์แบบเกือบ 100 % แล้วตามทฤษฎี Grand Unified Theory (ทฤษฎีสนามควอนตัมที่รวม ทั้ง 3 Interactions เข้าไว้ด้วยกัน)  แต่เรายังไม่สามารถรวม Gravity หรือแม้แต่หา Quantum Gravity ได้  โดยยังมีข้อถกเถียงกันอยู่ว่า Gravity เป็น Fundamental Interaction จริงรึเปล่า  "หนึ่งในเงื่อนไข"ที่ Gravity จะเป็น Fundamental Interaction ได้คือ   จะต้องมีอนุภาคสื่อแรงซึ่งก็คือ Quanutm ของ Gravitational Wave หรือที่เรารู้จักกันในนามว่า Graviton นั้นเอง​​    การค้นพบคลื่นความโน้มถ่วงนั้นก็เป็นอีกหนึ่งการยืนยันที่ว่ามันควรจะมี Graviton อยู่จริง
ความคิดเห็นที่ 3
ผมว่าเรากำลังเข้าใจคำว่า Gravitational Wave ผิดนะครับ

หรือผมอาจจะเข้าใจผิดเองคือตัว ไอสไตน์มีแนวคิดเรื่อง gravity จากการบิดโค้งของ space อยู่แล้ว

คำว่า space มันเปรียบเสมือน มิติที่ 4 ที่เราไม่เข้าใจมัน ดุจ แผ่นยางที่มี ก้อนดาวไปอยู่บนแผ่นยางนั้น ทำให้บริเวณรอบๆ แผ่นยางมันบิดผันลงไปทุกอย่างที่มีมวลจึงลงไปกองอยู่ที่แผ่นยาง คราวนี้สิ่งไหนก็ตามที่มีการกระแทกรุนแรงมันก็ส่งผลให้แผ่นยางนั้นกระเพื่อมแรง เทียบได้กับ Gravitational Wave นั่นแหล่ะ

เพียงแต่เรายังไม่เคยมีอุปกรณ์ที่ใช้ในการตรวจวัดอันทรงประสิทธิภาพ และยังไม่สามารถตรวจวัดการชนกันของหลุมดำได้ จะเรียกว่าบังเอิญ หรือว่าโชคก็แล้วแต่

ภาพตัวอย่างมวลบน แผ่นยาง
แสดงความคิดเห็น
โปรดศึกษาและยอมรับนโยบายข้อมูลส่วนบุคคลก่อนเริ่มใช้งาน อ่านเพิ่มเติมได้ที่นี่