home *** CD-ROM | disk | FTP | other *** search
/ NetNews Usenet Archive 1992 #31 / NN_1992_31.iso / spool / sci / physics / 21648 < prev    next >
Encoding:
Internet Message Format  |  1992-12-23  |  5.7 KB

  1. Path: sparky!uunet!spool.mu.edu!agate!ucbvax!ucdavis!landau.ucdavis.edu!carlip
  2. From: carlip@landau.ucdavis.edu (Steve Carlip)
  3. Newsgroups: sci.physics
  4. Subject: Re: Has the Hulse-Taylor Pulsar GR "Observation" Been Retracted? (was Re: Beckmann Physics)
  5. Message-ID: <20572@ucdavis.ucdavis.edu>
  6. Date: 23 Dec 92 05:40:36 GMT
  7. References: <Byywu3.3r8@well.sf.ca.us> <20095@ucdavis.ucdavis.edu> <BzD34p.Gpv@well.sf.ca.us>
  8. Sender: usenet@ucdavis.ucdavis.edu
  9. Followup-To: sci.astro
  10. Organization: Physics, UC Davis
  11. Lines: 93
  12.  
  13. In article <BzD34p.Gpv@well.sf.ca.us> metares@well.sf.ca.us (Tom Van Flandern) writes:
  14. >
  15. >carlip@landau.ucdavis.edu (Steve Carlip) writes:
  16. >
  17. >> there is absolutely no doubt that general relativity predicts gravitational
  18. >> radiation --- this can be shown through exact solutions, numerically, by
  19. >> use of systematic approximation procedures, and by general arguments about
  20. >> the asymptotic structure of spacetime.
  21. >
  22. >     "Absolutely no doubt"?  Then why is this point being contested by
  23. >several GR specialists currently?  Take the 1992 Yu paper as the latest
  24. >example.  Can you provide a clear, understandable refutation of his argument?
  25. >(See my summary in a simultaneous reply to Matt Austern.)  If so, will you be
  26. >publishing a rebuttal?  I'd realy like to get this point cleared up.
  27. >
  28.  
  29. What we have here is a failure to communicate....
  30.  
  31. There are at least five issues I can think of that are getting mushed together
  32. here, causing nearly infinite confusion.  They are:
  33. 1. Does general relativity predict gravitational radiation under any
  34. circumstances?
  35. 2. Are certain specific systems (e.g., binary stars) predicted to radiate?
  36. 3. If so, how much should they radiate?
  37. 4. How can such radiation be observed in the measurable behavior of such
  38. systems?
  39. 5. Are these predictions in agreement with actual observation?
  40.  
  41. The point I was addressing in the extract above was point 1.  There is
  42. really no question that the field equations of general relativity admit
  43. solutions describing gravitational radiation.  See, for instance, J.B. 
  44. Griffiths' new book, _Colliding Plane Waves in General Relativity_
  45. (Clardendon, 1991).  Or the book by Kramer et al., _Exact Solutions of
  46. Einstein's Field Equations_ (Cambridge Univ. Press, 1980), especially
  47. the sections "Colliding Plane Waves," "Closed Universes Built Up from
  48. Gravitational Waves," and "Plane-fronted Gravitational Waves with Parallel
  49. Rays."  Or, to pick a recent journal article at random, A. Wang, Int. J.
  50. Mod. Phys. 6 (1991) 2273, which derives a five-parameter class of colliding
  51. gravitational wave solutions of the field equations.  
  52.  
  53. You may object that most of the known exact solutions are physically
  54. unrealistic, representing infinite plane or cylindrical waves.  But if
  55. you look at Cutler and Wald, Class. Quantum Gravity 6 (1989) 453, you'll
  56. find a mathematically rigorous proof of the existence of solutions of
  57. the field equations of general relativity representing isolated systems
  58. that lose mass by gravitational radiation.  Similar existence proofs
  59. are discussed by Friedrich in the book _Recent Advances in General
  60. Relativity_ (Janis and Porter, editors, Birkhauser, 1992).  Friedrich
  61. also gives a nice summary of the use of asymptotic methods to carefully
  62. define and quantify gravitational radiation.  
  63.  
  64. The other issues above are certainly less clear-cut, although in my opinion
  65. the remaining questions are unlikely to turn out to give us any big
  66. surprises.  For instance, there are certainly questions of mathematical 
  67. rigor in the use of certain approximations used to derive the amount of 
  68. radiation expected from a binary system, but my (limited) understanding 
  69. is that most of these are close to resolution.  I've been told of a proof 
  70. that Damour's "post-Minkowskian expansion" is asymptotic to an exact solution, 
  71. for instance, but I don't have the reference with me.  There are likely to
  72. be some small surprises --- such as Christadoulou's observation of a
  73. "memory effect" of gravitational radiation (Phys. Rev. Lett. 67 (1992) 1486)
  74. --- but there are so many different approaches converging on the same
  75. general answer that it would be quite startling to find that they were all
  76. wrong.
  77.  
  78. I'm on vacation at the moment, and the library here doesn't have Yu's
  79. article.  I'll be glad to look at it when I get back to Davis.  Based
  80. on your brief summary, though, I must say that I am quite skeptical.  
  81.  
  82. In particular, you discuss the problem of finding a local definition of
  83. mass or energy density in general relativity.  This is a red herring
  84. --- this issue was thrashed out in the early '60's.  It is certainly 
  85. correct that it is difficult to define a local energy density, though
  86. Penrose's "quasi-local mass" is a possible idea (see Tod, Class. Quantum
  87. Gravity 7 (1990) 2237 for an application to gravitational radiation.)
  88. However, there is an unambiguous definition of total energy in any spacetime
  89. with suitable asymptotic behavior, the Bondi mass (Bondi et al, Proc.
  90. Roy. Soc. 269 (1962) 21), which is measured at null infinity ("retarded
  91. time") and which decreases monotonically when gravitational radiation
  92. occurs.  There is also a standard measure of the flux of radiation at
  93. infinity, essentially Bondi's "news function," which is also unambiguous
  94. given suitable asymptotic behavior of spacetime.  I don't wish to claim that
  95. the field is closed --- as I understand it, there are interesting open
  96. questions about how to join rigorous results about asymptotic behavior
  97. to approximate results about the smaller distance behavior of particular
  98. sources --- but things really aren't nearly as vague as you suggest.
  99.  
  100. More in early January, if I can find Yu's paper.... Or if there's anyone
  101. out there who actually works on gravitational radiation, I'll be glad to
  102. bow out (I mostly do quantum gravity, such as it is, myself).
  103.  
  104. Steve Carlip
  105. carlip@dirac.ucdavis.edu
  106.