Гравітаційні хвилі: Діти Ейнштейна

Гравітаційні хвилі: Діти Ейнштейна

Кінець минулого тижня розірвало блискавкою науково-технічного прогресу. Ти про це, ймовірно, і сам знаєш, адже йдеться про ті самі «гравітаційні хвилі», що, очевидно, перекочували з розряду теоретичних домислів столітньої давності в розряд «це, матір твою, правда»!. Про це багато хто сурмив на усіх провулках і в кожному підворітті. Навіть знайомі алкаші і те обговорювали неймовірне відкриття інтернаціональної команди фізиків. Але ми вирішили заглибитися в суть самого відкриття, адже так мало сказано про те, чим це обернеться для людства, і чому це так важливо для нас, звичайних людей, далеких від фізики і науки.

Сенсацію представили світу 11 лютого на прес-конференції у Вашингтоні. Якщо опустити усі деталі, то команді міжнародного проекту LIGO Scientific Collaboration вдалося зафіксувати гравітаційні хвилі в лабораторних умовах. Для цього вони використали декілька обсерваторії-детекторів, принцип роботи яких знати нам необов'язково. Самі обсерваторії розташовуються в штатах Луїзіана і Вашингтон. Їх основна сфера діяльності - це вивчення лазерно-інтерферометричних і гравітаційно-хвилевих даних. Щоб знайти цю раніше міфічну гравітаційну хвилю, були побудовані спеціально під проект LIGO два інтерферометри(розташовані вони перпендикулярно, але а довжину мають в 4 кілометри). Усе це задоволення, звичайно, коштує колосальних грошей. Дослідники вважали, що хвилі утворюються шляхом злиття двох чорних дір, і якщо ці хвилі виявити, то до теорії відносності відпаде маса питань, які робили її лише теорією.

Зрозуміло, учені зафіксували сигнал цього злиття. Сталося це ще 14 вересня 2015 року. Виникла чорна діра мала масу в 62 сонця(перша чорна діра була масою в 36 сонць, а друга в 29), а знаходилася вона в 1,3 мільярда світлових років від нашій загубленій на периферії космосу планеті(отже, подія, яку було зафіксовано, сталося 1,3 мільярда років назад!). Гравітаційні хвилі, які почали поширюватися у момент злиття дір, мчали в нашу сторону із швидкістю світла, але поступово вони стихали. У результаті їх було складно відрізнити від звичних вібрацій на планеті на зразок звичайного шуму.

Чому є такий сильний зв'язок між теорією відносності Альберта Ейнштейна і гравітаційними хвилями? Якщо ти є фізиком, то без зусиль відповіси на це питання. Уся справа в рівняннях хвилевого типу, запропонованих Ейнштейном, рішення яких відповідає обуренням простору-часу, що рухаються із швидкістю світла. Можливо, ти знаєш, що ці рівняння були запропоновані ще в 1915 році, але сто років(сто років і один рік, якщо бути точним) ніхто не знаходив їм підтвердження. Зрозуміло, до цієї самої конференції у Вашингтоні, яка пройшла 11 лютого. І цю подію охрестили найбільшим в науці за останній час. Те, що було в теорії, стало правдою і на практиці.

Про те, що сигнал є не фальшивкою, а сьогоденням слідом гравітаційних хвиль, ми дізналися практично відразу, оскільки він був виявлений ще в ході тестового запуску LIGO, коли подібні «инжекты», вкидання, не робляться і їх фактично неможливо здійснити.

– Михайло Городецкий, член LIGO -

Та все ж, якщо говорити про гравітаційні хвилі самим звичною мовою, що вони доводять? Яке пуття нам через те, що Ейнштейн був правий? Учені завжди помиляються, а незабаром стають правими або піддаються забуттю. Стороннім людям важко визначити геніальність їх досліджень. Залишається тільки сліпо захоплюватися, або забути про цю частину людського життя. Але не в цьому випадку, адже відкриття прямим чином впливає на людський вектор розвитку, усвідомлення людством свого місця у Всесвіті.


Річ у тому, що гравітаційні хвилі, як довгий час вважали учені, є наслідком Великого Вибуху, тобто початком нашого Всесвіту, першопричиною простору і часу. Виходить, тепер ми з упевненістю можемо стверджувати, що єдина істина зародження Всесвіту криється не у священних книжках, не в працях астрологів і магів, а в теорії Великого Вибуху. Зрозуміло, в ній є пропуски, але вони, вже цього разу, не такі істотні, як та величезна невідомість, що існувала до тих пір, поки ми не усвідомлювали достовірність гравітаційних хвиль. Тим самим люди у черговий раз можуть переконатися в перевагах наукового підходу в організації людського суспільства.

Учені отримали остаточний доказ існування хвиль, передбачених Ейнштейном. Це справжній тріумф, що доводить вірність теорії відносності.

– Tages - Anzeiger -

Багато хто з нас думав, що зараз людина знаходиться в стані наукового застою, але останні події доводять тільки те, що ми або напередодні, або в процесі нової науково-технічної революції. І при цьому ми продовжуємо спостерігати мракобісся і релігійні війни, які, по суті, тому і активізувалися, що не можуть протиставити свої догмати суворої і всепоглинаючої наукової дійсності. У них немає відповіді на питання, які є у наукового співтовариства. І рано чи пізно їм буде уготовано своє містечко на обламаннях історії.

Але ми відволіклися від самої науки, адже обіцяли розповісти детальніше. Фіксація гравітаційної хвилі не була самоціллю. Насправді учені ніколи не кидатимуть такі катастрофічно величезні грошові ресурси на вивчення якої-небудь певної проблеми. Тому ми можемо виділити декілька наукових результатів, кожен з яких є з біса важливим для подальшого розвитку людства.

По-перше, люди нарешті знайшли пряме підтвердження існуванню чорних дір. Так, теоретично ми знали про чорні діри вже силу-силенну років, а ось помацати цю теорію не могли. Зараз же можна з повною упевненістю сказати, що чорні діри існують. Це твердження справедливо і для подвійних чорних дір(адже учені спостерігали за злиттям двох окремих чорних дір), тобто усе це реально. До того ж, до цього моменту не було особливих інструментів, які допомогли б вивчати нам ці космічні об'єкти, адже навколо чорних дір так багато цікавого остраху, який підігрівається фантастичними фільмами, на зразок подорожей в часі або коридорів в інші Всесвіти.

Чорні діри - це на зразок кісток динозаврів Всесвіту, так що в деякому розумінні ми можемо зробити щось подібне до зоряної археології і подивитися на історію Всесвіту через продукти цих великих зірок.

– фізик Брайан Грін -


По-друге, ми зрозуміли, з якою швидкістю рухається гравітація. Ньютон рахував її нескінченно великий, Лаплас, вираховуючи її по рухах місяця, думав, що швидкість гравітації перевищує швидкість світла в 50 мільйонів разів. До цього моменту існувала купа теорій, які пояснили швидкість гравітації тим або іншим способом. І тільки старина Ейнштейн думав, що її швидкість дорівнює швидкості світла. Після того, як учені з LIGO заміряли різницю між часом приходу гравітаційної хвилі, вони виявили відповідність швидкості гравітації швидкості світла. Втім, це не означає, що усі інші гравітаційні теорії абсолютно невірні, адже деякі з них будуються на базі загальної теорії відносності. У перспективі вони можуть виявитися точнішими, але це вже дрібниці, адже ми вже можемо відкинути чималу кількість неспроможних теорій.

По-третє, тепер у людства з'явився ще один спосіб спостереження за Всесвітом: так звана гравітаційно-хвилева астрономія, тобто багато астрономів в недалекому майбутньому вчитимуться саме за цим профілем і вивчатимуть тонкощі космічного буття з позиції гравітаційних хвиль. З'явився величезний простір для досліджень, який ніким особливо не пройдений, і це добре. Нова область вдихне деякий дух авантюризму у вчені уми. До того ж, завжди приємно усвідомлювати, що ти працюєш в самому передовому напрямі, який, на твоє щастя, визнаний вже з самого початку свого існування.

Коли Ейнштейн написав своє рівняння спеціальної теорії відносності про уповільнення часу і іншому, практичного застосування не було видно ніякого. Не пройшло і ста років, як воно з'являється. Інший приклад - це Фарадей, який показував свої досліди електромагнітної індукції в середині XIX століття. Коли його запитали, навіщо це треба, він сказав, що це ні навіщо не треба, це фундаментальна наука. Зараз будь-який наш двигун, електромотор працює за цим принципом.

– Рубен Саакян, професор фізики Університетського коледжу Лондона -

У випадку з відкриттям гравітаційних хвиль справи йдуть точно так же. Якщо ти сподіваєшся, що завтра завдяки ним з'являться літаючі автомобілі або машини часу, то доведеться стримати свій запал і трохи почекати. Зрештою такі фундаментальні для науки події завжди знаходять практичне застосування в житті людини. Але що саме це буде? Яка-небудь чергова дрібничка, яка спростить нам і без того просте життя, або щось грандіозне, щось, що допоможе нам здолати межі видимого космосу? Прогнозувати не будемо, хоча завжди можна пофантазувати на цю тему. Залишається лише сподіватися, що людина буде розсудливою.

А доки можна тільки побажати дослідникам з LIGO подальших успіхів. Чутливість гравітаційно-хвилевого детектора збираються збільшити у декілька разів, тим часом незабаром набудують нові, щоб не лише Штати займалися цією трудомісткою справою. Приміром, скоро почне свою роботу детектор Advanced Virgo в Італії, а KAGRA - в Японії. Також буде побудований десятикілометровий Einstein Telescope і телескоп LISA з довжиною плечей інтерферометра в 5 мільйонів кілометрів. Уся ця пишність мешкатиме в Європі. Цілком можливо, що і Росія підключиться до процесу, адже якщо людство хоче йти в майбутнє, то воно повинне об'єднатися на цьому шляху. Навряд чи одній країні під силу витягнути усю цю махину.


Надрукувати  

Схожі матеріали