Гравитационные волны: в чём суть открытия

12 февраля 2016
Антон Первушин
12.02.2016
4667
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)

Оставляя комментарии на сайте «Мира фантастики», я подтверждаю, что согласен с пользовательским соглашением Сайта.

Читайте также

Статьи

Мир фантастики. Спецвыпуск №5. Киберпанк
0
4512
Мир фантастики. Спецвыпуск №5. Киберпанк

High tech, low life.

Автор комикса «Поросёнок-Мышь»: о концепции, вдохновении и фантастики
0
41277
Автор комикса «Поросёнок-Мышь»: о концепции, вдохновении и фантастики

Заодно публикуем несколько кадр, обложку и эксклюзивный рисунок.

Обзор «Человек-паук: Майлз Моралес». Настоящий некстген! 12
0
50086
Обзор «Человек-паук: Майлз Моралес». Настоящий некстген!

Заурядное продолжение или главный супергеройский блокбастер года? Зависит от того, на чём играть!

Надежда Рудик «Выпевание»
0
141976
Надежда Рудик «Выпевание»

Что делать, если ты прибыл на чужую планету, потерял часть экипажа и не можешь восполнить недостаток из-за агрессивных местных жителей? Что приведет к успеху: конфронтация или попытка найти общий язык?..

«Леди Баг и Супер-Кот» смотрят даже взрослые. Почему? 38
0
99554
«Леди Баг и Супер-Кот» смотрят даже взрослые. Почему?

Поговорили с создателем сериала, выяснили его историю (он мог стать аниме!) и разобрались, почему божья коровка и мальчик-кот так популярны.

Э. Дж. Смит «Красный принц»
0
113445
Читаем героическое фэнтези Э. Дж. Смита «Красный принц»

Долгая Война в самом разгаре, но на поле боя еще не явился Красный Принц. Все умершие восстанут, а ныне живые падут.

Фриц Лейбер «Корабль отплывает в полночь»: фантастика одного из отцов героического фэнтези
0
119559
Фриц Лейбер «Корабль отплывает в полночь»: фантастика одного из отцов героического фэнтези

Сборник для любителей классической американской фантастики.

Видео: обзор настольной игры «Эверделл»
0
274038
Видео: обзор настольной игры «Эверделл»

Семён Пыхтеев объясняет правила и показывает компоненты игры.

Спецпроекты

Top.Mail.Ru

Сообщить об опечатке

Текст, который будет отправлен нашим редакторам: