Гравитационные волны: в чём суть открытия

12 февраля 2016
Фото аватара
12.02.2016
25250
2 минуты на чтение
Гравитационные волны: в чём суть открытия 3
Открытие гравитационных волн стало главной научной сенсацией 2016 года. Антон Первушин объясняет, что означает это открытие, почему его пришлось ждать сто лет и почему оно не переворачивает наши представления о вселенной, а наоборот, подтверждает их.

Сто лет назад, в 1916 году, великий Альберт Эйнштейн опубликовал первые статьи, посвящённые Общей теории относительности (ОТО). В них было показано, что гравитация вызвана деформацией самого пространства-времени под влиянием массы. Попробуем описать это наглядно. Если металлический шарик лежит на мягкой поверхности, то под ним образуется вмятина. И чем тяжелее шарик, тем вмятина глубже и обширнее. Так и космическое пространство, да и время заодно, «проминается» под массой планет, звёзд и галактик.

Хотя некоторые учёные приняли теорию Эйнштейна в штыки, она обладала важным качеством: могла предсказывать реальные наблюдаемые эффекты, а именно — деформацию пространства-времени рядом с массивными небесными телами.  Собственно, Общая теория относительности и появилась как попытка объяснить наблюдаемый сдвиг перигелия Меркурия. В то время этот феномен объясняли влиянием неизвестной планеты поблизости от Солнца; ей даже придумали название — Вулкан. Пользуясь формулами Эйнштейна, можно было объяснить и математически описать этот сдвиг, не придумывая никакого Вулкана.

Несуществующий Вулкан в представлении художника.

Несуществующий Вулкан в представлении художника

Теории требовались и другие подтверждения, и вскоре они были получены. В 1919 году Артур Эддингтон при наблюдении очередного солнечного затмения сумел зарегистрировать отклонение лучей звёзд, проходящих поблизости от нашего светила, — именно такое, как предсказывала ОТО.

В течение ХХ века было проведено много других экспериментов, которые прямо или косвенно подтверждали теорию. Например, был обнаружен эффект гравитационного линзирования, когда излучение далёких объектов усиливается или разделяется за счёт больших масс, находящихся на его пути. Поиск гравитационных линз породил целое направление в астрономии после того, как в 1979 году британские учёные на фотоснимках квазара QSO 0957+16 обнаружили не один квазар, а два одинаковых.

Есть и ещё более наглядное доказательство — так называемый «Крест Эйнштейна». Именно в виде креста из четырёх объектов с линзирующей галактикой в центре мы наблюдаем квазар QSO 2237+0305, находящийся в созвездии Пегаса на расстоянии 8 млрд. световых лет от нас.

«Крест Эйнштейна». На самом деле это один квазар, просто искажённый гравитационной линзой.

«Крест Эйнштейна», фото NASA. На самом деле это один квазар, просто искажённый гравитационной линзой

Больше того, удалось подтвердить ещё два эффекта, предсказанные ОТО: замедление времени в гравитационном поле и слабое искривление пространства-времени, создаваемое Землёй. Прямые доказательства их существования получили с помощью космических аппаратов Gravity Probe, запущенных в 1976 и 2004 году.

После всего этого уже можно было уверенно заявить, что теория Эйнштейна работает и имеет практическое применение. Оставалась самая малость — зафиксировать предсказанные ею гравитационные волны, которые возникают в пространстве-времени при движении массивного тела, словно рябь на воде. Хотя они очень слабы, их можно зарегистрировать при наблюдении за объектами с огромной массой: квазарами, галактиками, чёрными дырами. Косвенные подтверждения их существования появлялись с начала 1990-х. И вот долгожданное открытие состоялось.

Если точнее, оно было сделано ещё 14 сентября 2015 года, но на обработку результатов ушло пять месяцев. И только вчера, 11 февраля 2016 года, ученые из международного проекта LIGO Scientific Collaboration смогли официально объявить, что им удалось зарегистрировать гравитационные волны с помощью двух лазерно-интерферометрических гравитационно-волновых обсерваторий, расположенных в штатах Луизиана и Вашингтон. Эти волны образовались в результате столкновения двух черных дыр, которое произошло 1,3 млрд лет назад.

LIGO_Washington[1]

Гравитационная обсерватория в штате Вашингтон

Сегодня об этом открытии пишут в восторженных тонах как о научной сенсации. Однако вопреки тому, что заявляют некоторые восторженные комментаторы, оно не способно «изменить мир». Скорее наоборот: предсказанный эффект лишний раз доказывает, что наши представления о Вселенной, сформировавшиеся сто лет назад благодаря Эйнштейну, пока что останутся неизменными.

Так что новых технологий типа антигравитационных двигателей, о которых мечтают любители фантастики и энтузиасты освоения космоса, открытие нам не принесёт. Ведь в рамках современной версии Общей теории относительности такие двигатели попросту невозможны.

Альберт Эйнштейн показывает язык (1951)

Читайте также

Статьи

Нереальная жесть: какой получилась книга Клиффа Блезински о самом себе
0
4480
Нереальная жесть: какой получилась книга Клиффа Блезински о самом себе

Рассказываем об очередной автобиографической книге — на этот раз от создателя Unreal и Gears of War

Р. Дж. Баркер «След костяных кораблей». Спустить паруса!
0
6186
Р. Дж. Баркер «След костяных кораблей». Спустить паруса!

Финальный том морского фэнтези

Какие фильмы смотреть в апреле 2024 в кино? Кирдык Америке, взрослая Алиса и французская романтика 9
0
46151
Какие фильмы смотреть в апреле 2024 в кино? Кирдык Америке, взрослая Алиса и французская романтика

В апреле российский прокат богат на интересные инди-фильмы.

«Задача трёх тел»: какой получилась западная экранизация китайского романа 3
0
56286
«Задача трёх тел»: какой вышла западная экранизация китайского романа

Неровная, но интересная попытка экранизировать сверхпопулярный роман китайского фантаста

Мир фантастики. Спецвыпуск № 14 (2024). Фантастическая музыка 2
0
133651
Мир фантастики. Спецвыпуск № 14 (2024). Фантастическая музыка

О том, как музыканты передают образы Средиземья, будущего или стимпанка, и об историях, которые они рассказывают в своих песнях.

Сериал Halo, второй сезон: идеальная посредственность 4
0
106140
Сериал Halo, второй сезон: идеальная посредственность

На каждую интересную сюжетную находку найдётся своя банальность.

Mass Effect 5: чего мы ждём? Намёки, загадки и надежды фанатов 2
0
150851
Новый Mass Effect: чего мы ждём? Намёки, загадки и надежды фанатов

Будущее Млечного Пути, каноничный финал и возвращение Капитана

Настольная игра «Побег из Вистара»: тактика и стратегия гениальных лабораторных крыс 1
0
224919
Настольная игра «Побег из Вистара»: тактика и стратегия гениальных лабораторных крыс

Атмосферный еврогейм о построении колонии грызунов

Спецпроекты

Сообщить об опечатке

Текст, который будет отправлен нашим редакторам: