Nejčastější otázky

Existuje nějaký odhad rychlosti šíření gravitačních vln?
Ptá se Jaime z Kanady

Einsteinova odpověď je, že gravitační vlny by se měly šířit stejnou rychlostí jako světlo. Nebo také můžeme říci, že světlo se šíří rychlostí šíření gravitačních vln: gravitace určuje strukturu časoprostoru, což v konečném důsledku určuje, jak se mohou věci pohybovat. Včetně světla.

Ale to není vše. Světlo se zpomaluje průchodem hmotou v důsledku mnoha mechanických interakcí s atomy. Obvykle si např. o kousku skla myslíme, že se jedná o spojité médium, ale v měřítku miliontiny tloušťky lidského vlasu tomu tak není. Jsou tam atomy viditelné při tomto rozlišení a světlo s atomy interaguje. Změnou typu atomu nebo dokonce uspořádáním atomové struktury můžeme drasticky ovlivnit chování světla při průchodu hmotou. A jak je tento efekt velký, závisí také na vlnové délce světla (pozn. autora překladu: např. index lomu světla v atmosféře je závislý na záporné páté mocnině vlnové délky světla!! Obloha je modrá, protože modré světlo má malou vlnovou délku a velký index lomu – odráží se sem a tam. Červené světlo má relativně velkou vlnovou délku, a tak je o něj obloha ochuzena, protože většina projde rovnou skrz atmosféru – proto jsou také při západu vidět červánky – modrá složka se téměř všechna rozptýlí průchodem největší možné vzdálenosti atmosférou a zůstane tedy spektrum obohacené o červené barvy). Na některých vlnových délkách světlo cestuje stejně rychle jako ve vakuu a na jiných se zase někdy nedostane skrz hmotu vůbec.

Něco podobného se děje s gravitačními vlnami. Einstein považoval časoprostor za spojité prostředí pro věci, které se v něm nacházejí, ale v měřítkách triliontin triliontin mezi atomy se objeví efekty kvantové mechaniky. Einstein nikdy nepřišel na to, jak zkombinovat kvantovou mechaniku s gravitací. Ani dnes nevíme, jak to udělat ale máme určitou představu o tom, že časoprostor na velmi malých vzdálenostech může mít „atomovou“ strukturu jako hmota. Gravitační vlny by se potom na některých vlnových délkách zpomalovaly právě tak, jak světlo v hmotě. (A světlo vhodné vlnové délky by se zpomalovalo ve vakuu).

Protože je však uvažované měřítko velice malé, bude zřejmě velice obtížné tento efekt pozorovat. Většina předpovědí říká, že LIGO a LISA (LIGO ve vesmíru) se nedostanou blíže, protože efekt by měl být velice malý na vlnových délkách, na které jsou citlivé. Ale i přesto budou po efektu pátrat, a již teď lidé hledají efekty ve světle astronomických objektů. Vyhlídky jsou velice vzdálené, ale pokud se někomu podaří odhalit tento efekt, bude to první pozorování něčeho souvisejícího s kvantovou gravitací. Einstein strávil polovinu svého života pátráním po něčem takovém, takže uslyšíte ve zprávách jestli někdo opravdu nalezne gravitační vlny na jiné rychlosti než rychlosti světla.