Kom gravitasjonsbølgen fra ormehull?

pw-2016-04-29-ligo-gravastarsI februar 2016 jublet verden over oppdagelsen av gravitasjonsbølger. Forskerne bak LIGO, det super-avanserte dobbelteksperimentet som gjorde målingen, viste stolt frem ekkoet etter en kataklysmisk hendelse for hele 1.3 milliarder år siden. “Her,” sa de, “ser vi hvordan to gigantiske sorte hull smeltet sammen!» 

Men var det to sorte hull? Tenk om det i steden var noe helt annet – og enda mye særere?

En fersk artikkel i Physical Review Letters åpner for nettopp dette. Gravitasjonsbølgene LIGO så, hevder forskerne der, kan ha hatt mange kilder. Deriblant smeltende ormehull

Kan det stemme? Bli med på en liten rundtur i grenselandet mellom moderne fysikk og eldgammel vitenskapsteori.

Oppdagelsen av gravitasjonsbølger

 

At eksperimentet LIGO har oppdaget gravitasjonsbølger, er det ingen som betviler. De har målt et signal som er så overbevisende at selv ikke Relativitetsrealistene har våget å si dem imot. Nok en gang har den generelle relativitetsteorien vist seg å holde vann, og vi har fått et nytt verktøy å studere Universet med.

Hvis du vil ha mer om den flotte oppdagelsen, ta gjerne en titt på NRK Newton sin flotte episode, eller undertegnedes tekst i Morgenbladet (bak betalingsmur, men nå fritt tilgjenglig i nyeste nummer av Naturfag).

Det vi skal befatte oss med nå, er HVA det oppdagede signalet faktisk kom fra. Her er en video som pent viser standardforklaringen – to smeltende sorte hull:

dnews-files-2016-02-black-hole-merge-670x440-160216-jpg

Gravitasjonsbølgene brer seg utover i rommet som lyden fra en ringende kirkeklokke. Når de ble oppdaget av LIGO, hadde de et helt spesielt mønster med to klare deler: En opptakt, kalt et “chirp” eller kvitter, og en avtagende hale, kalt et “ringdown” eller etterklang.

Når LIGO så sikkert hevdet at signalet kom fra smeltingen av to sorte hull, er det fordi de på forhånd hadde simulert hva slags signal en så dramatisk hendelse ville gi. Som videoen over viser, følger den akkurat det målte forløpet. Et “chirp” fra når hullene spinner innover mot hverandre, og så et “ringdown” mens det nydannede, supermassive sorte hullet flopper rundt og finner sin nye form.

Stygg logisk feilslutning? 
Dermed er vel alt i orden?

Nei. Alle som har tatt sin Eksampen Philosophicum bør gjenkjenne den logiske feilslutningen over.

Hvis vi vet at en hendelse (kalt A) impliserer en konsekvens (kalt B), og så måler A, ja da vet vi at B også har inntruffet. («Modus ponens» heter denne gyldige slutningen på fint.)

Men hvis vi i steden måler B, hva vet vi da om A? Strengt tatt veldig lite. “Hvis A, så B. B, ergo A”, er en klassisk feilslutning – og det er akkurat den situasjonen vi har. “Hvis smeltende sorte hull, så “chirp” fulgt av “ringdown”, er det vi vet. Når vi så måler  “chirp” fulgt av “ringdown”, vet vi strengt tatt veldig lite om hva som forårsaket det. Alt vi vet er at “smeltende sorte hull” er en av potensielt veldig, veldig mange kilder til et slikt signal.

Her er det forfatterne av den nye artikkelen kommer inn. De hevder å ha funnet et større sett med hendelser som kan gi “chirp” fulgt av “ringdown”. Ting som, artig nok, har et fellestrekk som også er skikkelig sært – og avhengig av generell relativitetsteori. (Sorry, Relativitetsrealistene.)

Den grunnleggende antakelsen i Einsteins generelle relativitetsteori (GR) er at energi krummer rummet, og at det er dette vi oppfatter som tyngdekraft. Og siden lys er energi, vil også lyset påvirkes av tyngdekraften. Ideen er et klart brudd med Newtons tyngdelov, og oppdagelsen av at sola bøyer lys fra fjerne stjerner rundt seg var en av de første bekreftensele på at GR faktisk stemmer.

Sorte hull er også en konsekvens av samme ide, nemlig at tyngdekraften kan bli så sterk at selv ikke lys – som flyr så raskt som naturen tillater – kan unnslippe.

Ringer av rent lys

Men hva nå om lys flyr inn langs kanten av et sort hull? Da kan det samme skje som når vi sender satelitter opp rundt jorda: Lyset kan finne en stabil bane. Rundt det sorte hullet kan det dannes en ring av lys, eller en såkalt “photon sphere”.

I den nye artikkelen hevder forskerne – som er teoretiske fysikere, i tilfelle du ikke hadde gjettet det – at det er en slik ring av lys som er kritisk for å danne et  “chirp” fulgt av “ringdown”-signal. Så sant to ting som smelter sammen er tunge nok til å ha slike ringer rundt seg, ja, så vil de sende omtrent samme sett med gravitasjonsbølger mot jorden.

Og så kommer det virkelig artige: En av tingene de foreslår som mulig alternativ til sorte hull, er ormehull. Tunneler gjennom tidrommet, som kan ta oss direkte fra en del av Universet til en annen. Populære i Science Fiction, ikke utelukket av moderne fysikk, men overhodet ikke observert. Vi aner ikke om ormehull i det hele tatt kan finnes. Tenk om LIGO ikke så to sammensmeltende sorte hull i det hele tatt – men to sammensmeltende ormehull?

Litt vitenskapsteori

image002En mulig oppdagelse av ormehull høres jo besnærende tabloid ut. Kan det stemme? Mnja – men før vi vurderer det, må vi diskutere LIGO. Hvordan kan en så stor gruppe dyktige forskere ha gjort den gigantiske logiske feilslutningen jeg bekrev over? Har ingen av dem tatt ExPhil?

Jo, så klart har de det. Faktisk har de gjort alt riktig – med mulig unntak av å være så bastante på at det de så MÅ ha vært møtet mellom to sorte hull. Hele vitenskapsmetodikken vår – den hypotetisk deduktive metode – baserer seg på nettopp slike feilslutninger. Ikke fordi vi bevisst gjør feil, men fordi det ofte er det beste vi har.

Hva skjedde for 1.3 milliarder år siden? Aner ikke. Det gjør ingen andre heller, for vi var ikke der. Vi kan ikke observere det direkte. Det vi derimot kan, er å lage en hypotese. En gjetning om hva “A” er i forklaringen over. Så kan vi bruke naturlovene til å regne oss fra A til B, hvor B er det vi KAN observere.

Nettopp dette gjorde LIGO-forskerne, lenge før de fant selve signalet. De simulerte mange, mange mulige hendelser ute i verdensrommet, og så hva slags signal som da ville nå jorden. For to smeltende sorte hull fant de et signal som var veldig rent og tydelig,  et “chirp” fulgt av “ringdown”, og bestemte seg derfor – blant annet – for å se etter dette.

Samme hypotetisk deduktive metode brukes i partikkelfysikk, i klimaforskning, i biologi, til og med i økonomi (av og til). Og selv om den altså er en systematisk utprøving av feilslutninger, så virker den – nettopp fordi den er systematisk.

Eksotisk er usannsynlig – men må sjekkes

“Chirp” fulgt av “ringdown” kan altså bety at to sorte hull har smeltet. Men hva da når noen finner andre ting som også vil gi samme signal?

Da må vi finne en måte å skille de signalene på. Inntil det er gjort, vet vi ikke hvilken av hypotesene som er riktig Det kan vi heller ikke vite.

For tilfellet “sorte hull vs ormehull” er det – heldigvis – en forskjell. Forløpet av “ringdown” vil være forskjellig i de to tilfellene. Dessverre har vi, per i dag, ingen eksperimenter som er gode nok til å se forskjellen. Heldigvis (igjen) mener forskerne at LIGO en dag vil bli det, når maskinen er helt ferdig innstilt.

Inntil det må vi bruke den siste ingrediensen i hypotetisk deduktiv metode: Sunn fornuft. To hypoteser med samme konsekvens er ikke nødvendigvis like. Hvis jeg hører et kræsj og finner et knust glass nedenfor bordet, og det er en katt i rommet, så er en sannsynlig hypotese at det var kattens skyld. En hypotese med samme utfall, men som er mindre sannsynlig, er at det var molekylene i lufta som tilfeldigvis fluktuerte inn i en tilstand der de ble til sterk vind og dyttet glasset ned. Sorry, pusen, men jeg tror det var deg…

Hva virker mest sannsynlig av sorte hull og ormehull? Gitt at vi vet at førstnevnte finnes, og det atpåtil i ganske stort antall, mens vi aldri har sett snurten av et ormehull, vel… Du kan få trekke slutningen selv.

Likevel: Vi vet ikke sikkert hva det var som forårsaket signalet LIGO oppdaget. At det var to sorte hull som møttes, er en deduksjon ut fra en hypotese – om enn en ganske velbegrunnet en. Så får tiden, og bedre eksperimenter, vise om vi kanskje kan oppdage ormehull på samme måte en gang i fremtiden.

At det var gravitasjonsbølger, er imidlertid bombesikkert. Helt til noen kommer med en alternativ forklaring på den målingen også, da.

Kilder:

3 comments

  1. Carbomontanus · mai 4, 2016

    Hva skal vi si om dette da Samset?

    Jeg tror vi bør minne om den høyere åndelige greia og dette med bevissthets- utvidelsen og at et minstekrav der er at man såvidt mulig bør være ved sine fulle fem. Det er viktig i teknologien og chosmologien.

    Du kan sette fingrene på bordet, Fingerspitzengefühl, og kakke forsiktig i bordet litt unna. Det er fenomenalt hva man faktisk kan «høre» også med fingre og med bak-potene. Noe som er viktig for de døve men også for bilmekanikere og bygningsfolk og tømrere. Og det er seismikk og mer infralyd. Det skyldes at vi er i slekt med apene blant annet, der det er livsviktig å oppfatte om det skulle komme en panter og begynne å klatre i vårt eget tre.

    Har man operert på stige så vet man det. Lyden man kjenner i stigen med hender og føtter er en viktig orientering for sikkerheten.

    Jeg har drevet mye med radio som konfirmant og jypling og hadde ikke scop og knapt nok galvanometer med fikk en meget ypperlig øvelse i å tyde fysikken med hodetelefon på øremål. Og gjenkjente så senere de mer særlige og karakteristisk eksotiske og megetsigende lyder i Chladnis plate og i vindinstrumentene som tilsvarende hva man har i radio. Nemlig Coherente og fasekoblede og dispergerte svingninger og bølger forskjellig fra den teoretisk mer mekanisk tørrstofflige, såkalte klassiske fysikk. Og vi fant temmelig straks at dette kan vi vise og studere videre med oscillerende vanndråper, kapillarbølger hvor feltstyrken eller kreftene ikke er gravitasjon og lineær tørrstofflig elastikk, men kapillar og van der Waalskrefter. Hvor feltparameterne er material og frekvens og amplityde og faseavhengige.

    Niels Bohr begynte sin karriære i hydrodynamikken og hadde derfra et svært solid empirisk grunnlag, og jeg har videre en mistanke om at De Broglie i bunn og grunn var frelst og fjetret av Carl Anton Bjerknes`vannbad i Paris til verdensutstillingen.

    Derfor er Carl Anton Bjerknes og Fossegrimmen så viktig, ikke bare for radioen og meteorologien, men også ellers i orienteringslæra. Ikke så mye dette klassisk mekanisk syklende, men heller gurglende og skvalende, og Brrrrp… og blippen og bloppen, samt «motorboating» når det sier «Putt- putt- putt- putt» i radioen.

    I klimaet for eksempel må man hamle opp med både sjøormen og midgardsormen, og de sykkler ikke men brummer og surkler og skvaler og snøfter.

    Det er alt sammen dypt molekylært, så man kan studere det også i Microchosmos.

    Derfor er nok den gamle regelen fremdeles like obligatorisk. Man må nok fremdeles den dag idag investere et solid stykke kjøtt , ikke bare et tørt ben, ut i studiene av strømmende og oscillerende materie i vill natur og observere grundig. Og man må gjøre det usett, ellers tror folk at man tror på gamle myter.

    Merk den drevne bilmekaniker, som med panseret igjen og motoren igang kan si: «Det er Bendixen,… det er Viftereima… det der er vannpumpa… du har hull i potten eller en fis i manifolden…. du har nok en svak venntil… det er en venntiltikk i tredje cylinder..»
    Akkurat som orkesterdirigenten som i et hav av lyd kakker av og sier: «Tredje Obo annet system femte takt,… kan jeg få litt mer diminuendo på den…»

    Her skiller det på folk om de er optiske eller mer auditivt begavet og orienterte og samtidig bør man også ha fingerspitzengefühl. Ikke alle har evnene til å bli orkesterdirigenter eller ganske særlige bilmekanikere og man bør kjenne sine begrensninger og kanskje søke hjelp?
    Men den gode skipsmaskinist kan ligge på køya og sove og med en gang høre om det er noe som krever hans oppmerksomhet i maskinen, og stille på brua og skille elementært på om det er draugen eller maskinen eller propellen som romler.

    Jeg leste nyss at når man driver med Tokamak og skal lage hydrogenfusjon så må de også overvåke maskinen auditivt, fordi helt vanlige forskere og ingeniører er istand til å høre straks og alarmere om det kommer en «u-lyd» i maskinen, bedre enn noen automatisk og elektronisk overvåking. Samme bevisste evne brukes for å sjekke på nettportalene hvor det står: «Bevis at du ikke er en robot».

    Roboter er altså ikke ved sine fulle fem og er ikke årvåkne og forstandige, men det bør man fremdeles kunne kreve og forutsette at folk flest er.

    • Kari Kaukaasen · mai 4, 2016

      Dette var veldig bra Carbomontanus. Fult på høyde med Samset-

  2. KEE · mai 4, 2016

    ‘At det var gravitasjonsbølger, er imidlertid bombesikkert. Helt til noen kommer med en alternativ forklaring på den målingen også, da.’
    Er det ikke deilig ned et system som til stadighet forbedrer seg selv? Vitenskapsidealet er et av de virkelig store filosofiske fremskrittene vi har hatt.

Legg igjen en kommentar

Fyll inn i feltene under, eller klikk på et ikon for å logge inn:

WordPress.com-logo

Du kommenterer med bruk av din WordPress.com konto. Logg ut / Endre )

Twitter-bilde

Du kommenterer med bruk av din Twitter konto. Logg ut / Endre )

Facebookbilde

Du kommenterer med bruk av din Facebook konto. Logg ut / Endre )

Google+-bilde

Du kommenterer med bruk av din Google+ konto. Logg ut / Endre )

Kobler til %s