Преди най-малко 3700 години вавилонските математици са стигнали до съотношението на обиколката на окръжност към нейния диаметър. Техният отговор, първата открита стойност на "пи", написан на проста глинена плочка е: 25/8 или 3.125. Сега Карл-Йохан Хастер (Carl-Johan Haster), теоретичен астрофизик от Масачузетския технологичен институт, успя да направи почти същото: в проучване, качено на сървъра за препринти, arXiv.org, той изчислява "пи" на около 3.115.
През изминалите години изследователите са изчислили истинската стойност на съотношението до "скромните" 50 трилиона десетични знака с помощта на мощни компютри (вероятно знаете как започва: 3.141592653 ... и така до безкрайност). Приближението на Хастер сякаш изостава с няколко хилядолетия по отношение на точността, но този факт няма голямо значение за истинската му цел: проверка на Общата теория на относителността на Айнщайн, която свързва гравитацията с динамиката на пространството и времето.
Откритието на гравитационните вълни, пулсациите в космическото време, създадени, когато масивни обекти като черни дупки се сливат, приближавайки се по спираля един към друг, дадоха възможност да се проверят много закони на физиката. Хастер, член на научната колаборация на лазерно-интерферометричната гравитационно-вълнова обсерватория (LIGO), забеляза, че "пи" се появява в няколко израза на уравнението, описващо разпространението на вълните.
„Това, което Карл направи, бе: „Вижте, всички тези коефициенти зависят от "пи". Така че нека променим "пи" и нека проверим дали измерванията ще се съгласуват (с Общата теория на относителността) “, разказва Емануеле Берти (Emanuele Berti), теоретичен физик от Университета Джонс Хопкинс, който не е участвал в новото проучване и не е част от колаборацията LIGO.
Хастер осъзнава, че може да третира "пи" като променлива, а не като константа. Тогава ще може да провери уравнението за гравитационните вълни спрямо експерименталните измервания на LIGO. Теорията на Айнщайн би трябвало да съответства на измерванията, ако и само ако Хастер използва стойности на "пи", близки до вече определените с други методи. Ако Общата теория на относителността съответства на измерванията на LIGO, когато "пи" не е близо до истинската му стойност, това би било знак, че теорията е само наполовина вярна. Опитвайки стойности на "пи" от –20 до 20, Хастер проверява повече от 20 наблюдавани кандидат-гравитационни вълни и установява, че стойността, при която теорията съвпада с експеримента, е около 3.115.
Изглежда "пи" се появява постоянно - не само при кръговете. Причината, поради която факторът "пи" се появява в уравнение за гравитационните вълни, обаче е малко по-"вълнуваща" - вълните взаимодействат със себе си.
Кредит: CJ Haster.
"Пи" се появява във формулите, описващи гравитационните вълни, пулсациите в космическото време, причинени например от сблъскващи се черни дупки, които са предвидени от Общата теория на относителността на Айнщайн и които всъщност се наблюдават с LIGO и Virgo от 2015 г.
Във всички тези формули, "пи" е константа, както всъщност винаги я употребяваме. Както във формулата по-горе, която описва фазата на преминаващата гравитационна вълна. Но Хастър прави обратното: разглежда "пи" не като константа, а като променлива и се опитва да определи нейната стойност от наблюденията на гравитационните вълни.Той използва данните от 22 гравитационни вълни и това показва, че "пи" има стойност някъде между 3.027 и 3.163, като 3.115 е най-вероятната стойност.
Така че изглежда, че рецептата на Айнщайн все пак е точна.
„Поне за мен [изследването] е едновременно симпатично и забавно, и в същото време наистина произвежда валиден и доста силен тест на Общата теория на относителността“, коментира Хастър.
Едно по-значително увеличаване на точността ще изисква наблюдение на сливания на по-леки обекти като неутронни звезди, които създават разтеглени гравитационни вълни, които могат да продължат 300 пъти по-дълго от тези от сблъскваща се двойка масивни черни дупки. Колкото повече се идентифицират непознати сигнали, толкова по-добре. Понастоящем има само две регистрирани потвърдени сливания на неутронни звезди в наличните данни. И докато LIGO - който в момента е изключен заради COVID-19 - не възобнови операциите, тази стойност няма да се промени.
Справка: Pi from the sky -- A null test of general relativity from a population of gravitational wave observations, Carl-Johan Haster
Източник: Pi in the Sky: General Relativity Passes the Ratio’s Test, Scientific American
Коментари
Моля, регистрирайте се от TУК!
Ако вече имате регистрация, натиснете ТУК!
Няма коментари към тази новина !
Последни коментари