Andrzej Trautman

Strzępy historii teorii fal grawitacyjnych

Krótki wstęp do wykładu Prof. Tomasza Bulika

Udana detekcja fal grawitacyjnychbyła poprzedzona prowadzonymi przez stolat pracami teoretycznymi, w których braliudział także Polacy.

Grawitacja Newtona: wszystko wynika z

F = Gm1m2

r2

Grawitacja Newtona: wszystko wynika z

F = Gm1m2

r2

(jedno) liniowe równanie pola grawitacyj-negopodstawowe teoret. narzędzie astronomiiznakomita zgodność z obserwacjami, alejak pogodzić ze skończoną prędkością świa-tła?

Ogólna Teoria Względności (OTW) 1915zakrzywiona czasoprzestrzeń (Riemanna)układ 10 nieliniowych równań pola

Ogólna Teoria Względności (OTW) 1915zakrzywiona czasoprzestrzeń (Riemanna)układ 10 nieliniowych równań pola

Einstein (1916, 1918): przybliżenie słabegopola, płaskie fale grawitacyjnezlinearyzowane równania Einsteina podob-ne do równań Maxwella, fale niosą energię

H. W. Brinkmann (1925) znajduje ścisłefale płaskie; praca początkowoniezauważona przez fizyków.

H. W. Brinkmann (1925) znajduje ścisłefale płaskie; praca początkowoniezauważona przez fizyków.Później, w latach 50-tych ub. wieku, fale

płaskie przez wielu autorów ponownie od-krywanepraca Bondi, Pirani, Robinson (1959)

definicja przez symetrie

Od 1933 r. Einstein pracuje w Princeton itam, wraz z N. Rosenem, podejmuje próbęznalezienia ścisłych fal płaskich; dlaczego?

10 OTW zlinearyzowana to teoria cząsteko spinie 2 i masie 0

20 pełna OTW daje istotnie nowe wyniki wkosmologii (np. przestrzeń w postaci3-wymiarowej sfery)

Rozwiązując równania pola dla takich falEinstein i Rosen otrzymują osobliwości wniektórych składowych tensora metryczne-go (=zbiór funkcji opisują cych geometrię.)

Rozwiązując równania pola dla takich falEinstein i Rosen otrzymują osobliwości wniektórych składowych tensora metryczne-go (=zbiór funkcji opisują cych geometrię.)

Einstein wyciąga z tego wniosek, że nie ist-nieją fale grawitacyjne i wysyła do PhysicalReview pracę Do gravitational waves exist?

Recenzent wysuwa przypuszczenie, że oso-bliwość spowodowana wyborem układuwspółrzędnych (dziś wiadomo, że recen-zentem był H.P. Robertson i miał rację)

Recenzent wysuwa przypuszczenie, że oso-bliwość spowodowana wyborem układuwspółrzędnych (dziś wiadomo, że recen-zentem był H.P. Robertson i miał rację)

Einstein do redakcji:We had sent you our manuscript forpublication and had not authorized you toshow it to specialists before it is printed...

(D. Kennefick: Einstein versus the Physi-cal Review, Physics Today Sept. 2005)

(D. Kennefick: Einstein versus the Physi-cal Review, Physics Today Sept. 2005)Robertson, który też był w Princeton, za-

sugerował interpretację rozwiązań jako falo symetrii walcowej, co Einstein przyjął iwysłał pracę do Journal of the Franklin In-stitute

(D. Kennefick: Einstein versus the Physi-cal Review, Physics Today Sept. 2005)Robertson, który też był w Princeton, za-

sugerował interpretację rozwiązań jako falo symetrii walcowej, co Einstein przyjął iwysłał pracę do Journal of the Franklin In-stitute

Teraz Polacy

Leopold Infeld, od 1930 r. docent naUniwersytecie Jana Kazimierza we Lwowie,znał Einsteina z czasów kiedy Einstein byłw Berlinie, zostaje w 1936 r. zaproszony doPrinceton; we współpracy z Einsteinem i B.Hoffmannem powstaje wtedy metoda EIHznajdywania równań ruchu w OTW;

Leopold Infeld, od 1930 r. docent naUniwersytecie Jana Kazimierza we Lwowie,znał Einsteina z czasów kiedy Einstein byłw Berlinie, zostaje w 1936 r. zaproszony doPrinceton; we współpracy z Einsteinem i B.Hoffmannem powstaje wtedy metoda EIHznajdywania równań ruchu w OTW; podwpływem Einsteina Infeld nabiera przeko-nania, że nie istnieją fale graw.

W 1939 r. Infeld został profesorem fizykiteoretycznej na University of Toronto. Wpracy z A. E. Scheideggerem (1951) au-torzy dochodzą do wniosku, że w meto-dzie przybliżeń EIH, przez przekształceniawspółrzędnych, można usuwać człony pro-mieniste z rozwiązań równań pola grawita-cyjnego

Wcześniej (1947) Ning Hu znalazł anti-damping stosując metodę EIH do oblicze-nia członów promienistych

Wcześniej (1947) Ning Hu znalazł anti-damping stosując metodę EIH do oblicze-nia członów promienistychW 1950 r. Infeld powraca do Polski i po-

dejmuje organizację oraz kierownictwo two-rzonego wtedy Instytutu Fizyki Teoretycz-nej Uniwersytetu Warszawskiego.

Wśród jego pierwszych współpracowni-ków jest Jerzy Plebański, który w 1954r. wykłada Wstęp do Fizyki Teoretycznejna Politechnice Warszawskiej, opiekuje siętam pracą magisterską Andrzeja Trautma-na i zachęca go do podjęcia studiów dok-toranckich w grupie Infelda na Hożej.

Jako temat pracy doktorskiej sugerujepromieniowanie grawitacyjne, ostrzegającTrautmana, że Infeld wątpi o istnieniu te-go promieniowania.

Jako temat pracy doktorskiej sugerujepromieniowanie grawitacyjne, ostrzegającTrautmana, że Infeld wątpi o istnieniu te-go promieniowania. Trautman zbiera argu-menty na rzecz istnienia fal grawitacyjnych.Pokazuje, że skoki (nieciągłości) krzywiznyrozchodzą się podobnie jakfale elektromagnetyczne (1958).

Formułuje grawitacyjne odpowiedniki wa-runków wypromieniowania Sommerfelda ina ich podstawie pokazuje, żeenergia układu promieniującego malejetensor krzywizny = N/r + . . . (począ-

tek tzw. peeling off, późniejsze twierdzenieSachsa)

Infeld przyjmuje to jako pracę doktorską,mimo, że ciągle nie wierzy w promienio-wanie grawitacyjne.

Infeld przyjmuje to jako pracę doktorską,mimo, że ciągle nie wierzy w promienio-wanie grawitacyjne. Ivor Robinson i Traut-man znajdują rozwiązania równań Einste-ina, reprezentujące fale o sferycznych czo-łach (1960); tu R = N/r+III/r2+D/r3.

Infeld przyjmuje to jako pracę doktorską,mimo, że ciągle nie wierzy w promienio-wanie grawitacyjne. Ivor Robinson i Traut-man znajdują rozwiązania równań Einste-ina, reprezentujące fale o sferycznych czo-łach (1960); tu R = N/r+III/r2+D/r3.

Początek prac nas rozwiązaniami ‘algebra-icznie specjalnymi’, które dają m.in. metry-kę Kerra (najogólniejsza czarna dziura).

: Pierwsze próby detekcji fal: Joseph Weber (1965+)

W 1973 r. w Warszawie jedna z pierw-szych międzynarodowych konferencji po-święconych falom grawitacyjnym (Sympo-sium IAU), co świadczy o uznaniu dla pracw tej dziedzinie prowadzonych w Warsza-wie; na tej konferencji

: Wojciech Rubinowicz dekoruje medalem SmoluchowskiegoSubrahmaniana Chandrasekhara (Nobel 1983)

Wracając do Infelda: dopiero w końcu1967 r. Róża Michalska-Trautman prze-konuje go o istnieniu promieniowania:

Wracając do Infelda: dopiero w końcu1967 r. Róża Michalska-Trautman prze-konuje go o istnieniu promieniowania: wramach EIH znajduje człony promieniste,które dają tarcie promieniste zgodne z prze-widywaniami teorii liniowej; ich wspólnapraca w Annals of Physics (1969).

Wracając do Infelda: dopiero w końcu1967 r. Róża Michalska-Trautman prze-konuje go o istnieniu promieniowania: wramach EIH znajduje człony promieniste,które dają tarcie promieniste zgodne z prze-widywaniami teorii liniowej; ich wspólnapraca w Annals of Physics (1969).

gdzie diabeł nie może, tam babę pośle