Хабр Курсы для всех
РЕКЛАМА
Практикум, Хекслет, SkyPro, авторские курсы — собрали всех и попросили скидки. Осталось выбрать!
Поток Научпоп доступен 24/7 благодаря поддержке друзей Хабра
Комментарии 35
Вы наверно скажите что - да.. в принципе рабочая тема, но емкость канала передачи данных - никакущая. И единственное для чего годится такой телеграф - для передечи одного бита - "sell all", но сейчас готовится еще одна статья, в которой будет предложен финальный чит-код, который позволит радикально увеличить емкость канала передачи данных)
У ней внутре неонка
Какая-то незавершённость в конце.
А если так “звонить” не в пределах планеты, а на Луну, Марс или куда подальше? 🤔
Не уверен, что гравитационные волны дают хоть какое-то преимущество по сравнению с электромагнитными кроме проходимости через плотные тела.
Если даст выигрыш хоть в одну милисекунду по времени - можно ипользовать в биржевой торговле. Там реально счет на мс. Даже специальные линии связи строят прямые, чтобы раньше инфо получать и купи-продай сделать.
Я здесь имею ввиду 2 момента: 1) для межпланетной связи это точно имеет мало смысла; 2) в плане выгоды для человечества: преимущество конкретной группы торговцев в биржевой торговле - это только их преимущество, т.к. это просто перераспределение средств, которое в плане всеобщей пользы может даже быть вредным в конкретной ситуации.
Связь с Марсом прерывается примерно на месяц примерно раз в год, когда между планетами оказывается Солнце. Гв должны сквозь него проходить.
Зы. Но пара спутников ретрансляторов в точках л4 и л5 конечно попроще и подешевле...
Для межпланетной - а если оно окажется быстрее скорости света? (на костер меня, еретика)
Для биржевой - да, согласен, для человечества вроде бесполезно, но эти торгаши как раз имеют деньги и готовы их вложить ради прибыли. Косвенная, но польза для науки и человечества.
Интересно, у какой установки будет больше ширина канала - предложенный "гравитационный лазер", или узкий пучок нейтрино + жидкостной детектор?
Чтобы жидкостной детектор поймал "узкий пучок нейтрино", там излучатель такой мощности должен быть, что... Ну посмотрите на Солнце. Здоровая такая штука, огромная, плюется нейтрино как бешеная, и потоки нейтрино от Солнца постоянно проносятся через нашу планету в колоссальных количествах. И при этом, дабы поймать несколько нейтрино от Солнца приходится строить установки чуть ли не размером с половину Байкала =)
Ну, мы же на техническом ресурсе. Давайте посчитаем, тем более, что нейтринная связь была продемонстрирована в реальности в нескольких экспериментах, один из которых (OPERA) даже вызвал скандал в далёком 2011.
Мы, как и автор статьи, будем оставаться в рамках технически возможного, практически не нужного.
Пусть на стороне передатчика у нас ускоритель протонов, светимостью как у БАК, 3*10^12 протонов в секунду. Пока будем разгонять их до 100 ГэВ. Самая простая установка из графитовой мишени и магнитного коллиматора пионов даст пучок нейтрино примерно в 1 мрад. Будем считать что один протон даёт на выходе одно нейтрино (протон порождает порядка 10 пионов, половина отсеивается магнитной системой из-за неправильного заряда, из оставшихся не все успевают распасться в вакуумной камере и убиваются в стенку).
На противоположной стороне Земли этот пучок будет иметь диаметр в 26 км. Давайте попробуем принять его водяным детектором размером с Супер Камиоканде, 40 м в диаметре, 40 м в высоту.
Получается что через детектор проходит примерно 6*10^6 нейтрино в секунду (наших, не считая солнечных), что даёт 4*10^-5 событий в секунду. Одно событие в 7 часов. Как-то не очень.
Давайте спасать установку. Поработаем над обоими концами.
У нас же БАК в качестве передатчика? Будем греть протоны до 1 ТэВ. И соберем накопитель мюонов за мишенью. Это улучшит коллимацию до 0.5 мрад, а поток на порядок. Наверное.
Ну и не будем мелочиться с детектором. Построим что-то масштабов P-One. Пусть детектор будет вытянут вдоль пучка на 5 км в глубь океана, и будет 400 м в диаметре. Все эти улучшения дают нам в уже ~500 событий в секунду. Уже бодее чем достаточно, чтобы передать sell NVDA в Антарктиду...
Является ли эта установка более практичной чем ГВ лазер? Я думаю да, здесь нет фантастичеких технологий, почти всё уже существует по отдельности (кроме накопителя ТэВ мюонов).
ГВ установки же были подробно рассмотрены в середине прошлого века и признаны не реализуемыми. Мне кажется автор переоценивает возможности ГВ установки на несколько порядков, но это тема для отдельной статьи.
БАК в качестве передатчика? Вода в антарктиде? Ну в теории то не запрещено, только вот нафиг надо. И тут дело даже не то чтобы в деньгах на постройку всего этого, а в целесообразности. Проще вон, на орбиту запустить отражающий металлизированный воздушный шар и общаться через него отражением, а можно хоть тыщу таких шаров. Уже запускали, было прикольно. Но это на заре космонавтики.
Если ГВ будут приниматься на 300-метровые трубы, то рабочая частота будет низкой, а соответственно и информации передаваться будет мало. Чувствительность приема увеличить возможно, например используя корреляционный приемник. Тогда и длину труб можно уменьшить, а соответственно увеличить частоту передачи, а с этим и информационную содержательность.
А если вдуть в эту систему энергии побольше, то наверняка получится оружие, позволяющее точечно разрушать в пыль все в указаной точке, оставаясь полностью незамеченым, без взрывов и огня. Что-то мне подсказывает, что СВЧ гравитационная рябь с хорошей амплитудой будет очень разрушительна...
Идея интересная, но в статье есть несколько принципиальных физических ошибок, которые стоит разобрать.
каких?
Разбираем честно.
Где магнитное поле?
Единственный известный механизм преобразования ЭМ-волны в гравитационную - эффект Герценштейна (1962): свет, проходящий через сильное статическое магнитное поле, резонансно порождает ГВ той же частоты. Обратный эффект (ГВ → фотоны) тоже работает - но тоже только в присутствии магнитного поля. В статье магнитное поле не упоминается вообще. Без него механизма связи между ЭМ-полем и ГВ в схеме просто нет - ни на передаче, ни на приёме.
Про "когерентное идеальное поглощение" и закон сохранения энергии
Автор строит такую логику: две ГВ гасят друг друга в противофазе → по закону сохранения энергии она "сбрасывается" в ЭМ-поле приёмника. Здесь две проблемы. Первая: CPA - реальный эффект, но из фотоники (интерференционное гашение в двухпортовых резонаторах), и его перенос на ГВ без вывода из уравнений поля - это постулат. Вторая: ссылка на "закон сохранения энергии в ОТО" как на простой аргумент некорректна - в общей теории относительности сохранение энергии в искривлённом пространстве-времени нетривиально и не работает как очевидное следствие.
Частота 10¹⁵ Гц и "фазированная антенна"
Аналогия с фазированной антенной не обоснована. Дифракция ГВ описывается тензорными уравнениями ОТО, а не скалярной волновой оптикой. Применять формулы оптической дифракции к ГВ-лучу нельзя без отдельного обоснования.
Шум и SNR
Автор перечисляет методы борьбы с шумом - squeezed light, массив труб, lock-in amplification. Все они реальны и работают в LIGO. Но LIGO работает на частотах ~10-1000 Гц. На частоте 10¹⁵ Гц lock-in детектирование ГВ-сигнала и применение squeezed light работают принципиально иначе - это требует отдельного обоснования, которого в статье нет. И главное: без конкретного расчёта SNR утверждение о детектируемости 100 фВт ничем не подкреплено.
HFT и пинг
Скорость гравитационных волн равна скорости света. Сигнал через 12 700 км займёт ~42 мс - ровно столько же, сколько по любому другому световому каналу. Никакого выигрыша в пинге нет. Справедливости ради: у ГВ есть реальное преимущество перед ЭМ-связью - они практически не поглощаются и не рассеиваются материей, тогда как ЭМ-волны блокируются средой. Но для HFT, где каналы и так свободны, это преимущество не имеет значения.
Более подробно тоже могу, но здесь я новенький и есть ограничения, посему могу это сделать в своих пабликах.
Эфект герцентштейна будет в следующей статье. Она пока не готова).
Это на совсем верно. Стоячая волна это и есть идеальный генератор ГВ. "Пульсирующее" ортогонально расположенное электрическое и магнитное поле создают квадрупольный момент. Энергия это масса. Энергия как и масса "давит" на метрику.
Закон сохранения энергии это пока моя религия. Логика простая. Единственное куда может уходить энергия - изменение амплитуды или фазы. Механизм не имеет значения. Кроме того гомодинные приемники применяются в радио физике и это известный метод. На первый взгляд глубже тут можно не копать
По обычному световому каналу Пинг будет конечно больше, т.к. световод насквозь через планету прокинуть не получится)
Профазировпнную решетку - не пойму почему аналогия не корректна. Может на самом деле не корректно, не знаю, но вроде волны есть волны. Есть частота есть дифракционный предел, вроде не имеет значения какие волны.
Снова имеют место некоторые неточности, я бы сказал, базисные заблуждения. Завтра отвечу подробнее.
Начнём с самого важного: вы сами пишете, что эффект Герценштейна - то есть физический механизм преобразования ЭМ-поля в ГВ - будет в следующей статье. Это означает, что текущая статья описывает архитектуру системы без фундамента. Все рассуждения про фазированную решётку, латентность и гомодинный приём строятся на механизме, которого в статье ещё нет.
"Ортогонально расположенные E и B создают квадрупольный момент"
Пульсирующие E и B входят в тензор масс-энергии и возмущают метрику - это верно. Но для излучения ГВ в дальнюю зону нужна ненулевая вторая производная по времени квадрупольного момента этого тензора именно для вашей геометрии резонатора. Это не очевидно и требует явного расчёта. "Идеальный генератор" - количественное утверждение, которое без этого расчёта остаётся декларацией.
"Механизм не имеет значения - единственный канал это амплитуда или фаза"
Механизм как раз имеет значение, потому что именно он определяет, какая доля энергии идёт в ЭМ-поле приёмника, а какая - в другие каналы. Фейнман в 1957 году показал мысленным экспериментом, что ГВ передают энергию материи через трение - то есть в тепло. Это физически реальный конкурирующий канал. Закон сохранения не выбирает между каналами - он только говорит, что сумма сохраняется. Утверждение "единственный канал - амплитуда или фаза" требует доказательства того, что все остальные каналы подавлены.
"Гомодинные приёмники применяются в радиофизике"
Применяются - для детектирования ЭМ-сигнала, приходящего по ЭМ-каналу. Здесь задача принципиально другая: детектировать ГВ через предполагаемое изменение ЭМ-поля в резонаторе. Гомодинный метод сам по себе хорош, но он не отвечает на вопрос о том, каким именно образом ГВ меняет амплитуду или фазу. Это отдельный механизм - тот самый, который появится в следующей статье.
"По кабелю пинг больше"
Здесь вы правы. Кабельный маршрут между антиподами - ~20 000 км по поверхности плюс задержки на узлах, ГВ сквозь Землю - ~12 700 км по прямой. Выигрыш ~40-50 мс реален. Но он имеет смысл только если канал работает.
"Волны есть волны, есть дифракционный предел"
Дифракционный предел к ГВ применим - согласен. Но для фазированной решётки мало иметь нужную длину волны. Нужна когерентная синхронизация всех элементов с точностью до долей 500 нм по всей 300-метровой установке. Это жёсткое инженерное требование, которое в статье не упомянуто.
Итог. С уважением.
Три нераскрытых перехода: расчёт второй производной квадрупольного момента для конкретной геометрии резонатора, доказательство доминирования ЭМ-канала над тепловым и другими каналами диссипации, и механизм передачи ГВ-сигнала в ЭМ-поле приёмника. Причём последнее вы сами откладываете на следующую статью - что делает текущую статью архитектурным эскизом без физического основания.
Похоже статья на самом деле содержит серьезную ошибку в расчете гравитационных волн и по факту они будут около нулевые(. Еще проверяю, но статья похоже скоро отправится в черновик(
Идею можно развить и сделать полноценной. Потенциал есть.
тут затык в том что похоже стоящая волна не является идеальным квадрупольным генератором ГВ, а импульсы подавать нельзя, т.к.
1.зеркало не выдержит
2. нам нужен единый 300-т метровый квантовый объект, иначе мы не сможем "ловить" высокочастотно модулированные ГВ и соответственно не получится высокоскоростной трансивер.
решения найдены, ппц сложная задача оказалась. ура). сегодня - завтра выложу новую статью.
А как у вас ЭМВ превратился в ГВ? Для ГВ наскольько мне известно нужна масса, которая бы оказывала рябь пространства. Но в безмассовой системе откуда взяться ГВ?
Гравитация симметрична, тоесть если на тело а действует сила из-за тела b, то такая же сила действует наоборот. Свет отклоняется массой (гравитационное линзирование) значит и свет создает гравитацию. Гравитацию создаёт масса и энергия. Энергия и есть масса в соответствии с ото.
Так то оно так, только коэффициенты слегка разные)
Эквивалентность массы и энергии конечно имеет место быть. Только для заметных гравитационных эффектов тогда кажется энергии лазеров должны выдавать столько энергии, что никакие ультрапрочные зеркала не спасут. Кажется больше шансов поймать ГВ от термоядерного синтеза на итерах/стеллараторах, которым надо будет питать эти лазеры. Ну, а для того же эффекта Герценштейна напряжение статичного магнитного поля должно иметь порядки, которые вроде как недостижимы даже в деструктивном импульсном режиме. Да и во всей солнечной системе сколько-нибудь сопоставимые порядки разве, что где-нибудь в солнечных пятнах можно будет найти. Это не говоря уже о том, что сам эффект никогда не был зарегистрирован в реальном мире.
Зарегистрируйтесь на Хабре, чтобы оставить комментарий
Связь на гравитационных волнах — возможна?