Strona głównaPytania → Czy odkrycie fal grawitacyjnych przełoży...

Czy odkrycie fal grawitacyjnych przełoży się na odkrycie grawitonu?

Pytanie

Pyta marek

Czy odkrycie fal grawitacyjnych przełoży się na odkrycie grawitonu?

Odpowiedź

Odpowiada dr hab. Piotr Sułkowski

Raczej nie należy oczekiwać takiego przełożenia, przynajmniej w najbliższym czasie. Fale grawitacyjne są efektem klasycznym — tzn. są one pewnym szczególnym rozwiązaniem Ogólnej Teorii Względności, która jest teorią klasyczną; w pewnym przybliżeniu równania tej teorii wyglądają jak równania falowe, dlatego też ich rozwiązania określane są jako fale grawitacyjne. Z kolei grawiton jest obiektem ze świata kwantowego — jego zachowanie opisywać powinna jakaś hipotetyczna teoria kwantowej grawitacji, której dotychczas nie znamy. Samo odkrycie klasycznego zjawiska, jakim są fale grawitacyjne, nie jest bezpośrednio związane z istnieniem (nie wspominając już o odkryciu) ewentualnych efektów kwantowymi.

Jako pewną analogię można przywołać elektrodynamikę. Jej klasyczne wcielenie, czyli równania Maxwella, opisują zachowanie pól elektromagnetycznych. W pewnych sytuacjach równania te także przybierają postać równań falowych, i wtedy ich rozwiązania nazywane są falami elektromagnetycznymi, których szczególne przypadki to światło widzialne, fale radiowe, promieniowanie rentgenowskie, itd. O ile światło widzialne towarzyszy nam „od zawsze”, to teoria Maxwella sformułowana została pod koniec XIX wieku, i także w tym czasie ludzie nauczyli się manipulować różnego rodzaju falami elektromagnetycznymi — np. radio wynaleziono ok. 1900 roku. Niemniej jednak, manipulowanie falami elektromagnetycznymi nie miało bezpośredniego związku z odkryciem kwantu promieniowania elektromagnetycznego, czyli fotonu: istnienie fotonu zostało zapostulowane przez Einsteina dopiero w 1905 r., natomiast potwierdzenie doświadczalne jego istnienia w eksperymencie Comptona miało miejsce dopiero w roku 1922 (z kolei pełne zrozumienie kwantowej wersji oddziaływań elektromagnetycznych osiągnięto formułując tzw. elektrodynamikę kwantową w latach ’30 i ’40 XX w). Jak widać, droga od zrozumienia klasycznych falowych rozwiązań równań Maxwella (i manipulacji nimi) do odkrycia kwantu promieniowania elektromagnetycznego była dosyć odległa — i w chwili obecnej raczej nic nie wskazuje na to, by w przypadku oddziaływań grawitacyjnych mogła ona być krótsza (przy czym oczywiście mamy nadzieję, że okaże się ona skończona…).