Колебания пространства-времени действительно существуют

Гравитация для чайников

Колебания пространства-времени, предугаданные Альбертом Эйнштейном, действительно существуют и дошли до нас через миллиард световых лет
О том, что открытие гравитационных волн (точнее, подтверждение их существования) — это какое-то масштабное событие, стало ясно, когда новость разлетелась по мировым СМИ. Физики восторжествовали, для первооткрывателей на горизонте заманчиво маячат как минимум две номинации на Нобелевскую премию. Для обычного же человека что гравитация, что ее волны — вещи вообще ни о чем не говорящие. Чисто на слух можно припомнить разве что весьма ценный предмет — гравицапу из фильма Георгия Данелия “Кин-дза-дза”. Можно ли объяснить все это, что называется, на пальцах? Попробуем.



Сама по себе новость не является свежаком, поскольку гравитационные волны были зафиксированы еще в сентябре прошлого года на двух детекторах обсерватории LIGO, расположенных в Ливингстоне (штат Луизиана) и Хэнфорде (штат Вашингтон) в США. Тогда событие проскочило “транзитом” всего в парочке новостей. Очевидно, решив не повторять недавний казус, когда излучение от микроволновки было принято астрофизиками за четкий межпланетный сигнал, который они упорно изучали 17 лет (с 1998 по 2015 год), ученые решили перестраховаться и на этот раз все тщательно проверить. Через некоторое время данные обсерватории LIGO были подтверждены орбитальным гамма-телескопом Fermi. И наконец 11 февраля 2016 года новость о том, что великий Альберт Эйнштейн был прав, предсказывая существование колебаний пространства-времени, была официально опубликована.

В теории гравитационные волны представляют собой именно колебания, которые разбегаются от движущихся массивных объектов. Согласно последним данным, источником, откуда они к нам пришли сейчас, являются две столкнувшиеся черные дыры, расположенные от нас на расстоянии 1,3 миллиарда световых лет. Надо сказать, что сам по себе катаклизм произошел давным-давно, но эхо докатилось только сейчас. Такое опоздание вполне понятно — на прямой до места событий смогли бы уместиться примерно 13 000 таких галактик, как наша.

Вопрос, который сразу же возникает у любого нормального человека: чем это нам грозит? Да, собственно говоря, ничем. Гравитация и гравитационные волны — это те явления, в окружении которых Земля существует миллиарды лет, а человечество — около 40 тысяч. Просто сейчас мы теоретически можем фиксировать крупные (например, от взрывов сверхновых звезд или таких редких процессов, как слияние черных дыр и столкновение галактик). Самым “шумным” в теории (поскольку никто этого пока не слышал) считается слияние нейтронных звезд. Что же касается мелкой гравитационной болтанки (от движения планет и так далее), то она происходит постоянно, но для нас неслышна и нечувствительна.

В отличие от обычных людей ученые от открытия гравитационных волн буквально впадают в экстаз. Почему? Во-первых, все это в очередной раз подтверждает правильность любимой ими общей теории относительности и гениальность Альберта Эйнштейна. И означает, что нас ждет еще масса интересных открытий, в числе которых всякие там параллельные миры, квантовая телепортация, путешествия во времени и многое другое. Не факт, что это произойдет в обозримом будущем, но, согласитесь, даже как перспектива очень увлекательно.

Ученые считают, что существование гравитационных волн — это подтверждение так называемой инфляционной теории (гипотеза о физическом состоянии и законе расширения Вселенной на ранней стадии Большого взрыва). И теперь они совершенно точно смогут узнать, как она развивалась, какими темпами расширяется и так далее. В частности, по их мнению, пространство в ней до сих пор может быть заполнено древней реликтовой рябью, которая образовалась при Большом взрыве. Главное — теперь эту рябь поймать. Как говорится, есть новые задачи.


КОМПЕТЕНТНО


Юрий Выблый, ведущий научный сотрудник Центра теоретической физики Института физики имени Б.И. Степанова НАН, кандидат физико-математических наук:

— Обнаружение гравитационных волн является после открытия в 1998 году явления ускоренного расширения Вселенной вторым выдающимся экспериментальным вкладом последнего времени в исследование гравитационного взаимодействия — наиболее слабого и поэтому наименее изученного фундаментального взаимодействия в природе. Их существование теоретически было предсказано Альбертом Эйнштейном еще в 1916 году, и затем косвенно они были обнаружены по наблюдениям за движением двойных звезд-пульсаров в 1974 году. Регистрация же гравитационных волн сейчас стала возможной благодаря достигнутому прогрессу в измерении сверхмалых колебаний на основе использования лазерных технологий.

Дальнейшее изучение гравитации является сейчас приоритетной задачей мировой науки. Свой вклад в эти исследования вносят и белорусские ученые. Наша гравитационная школа, созданная в 1960-е годы, достигла значительных успехов в развитии теории гравитации и ее экспериментальных методов. Подтверждением этому явилось проведение в 2014 году в Минске крупной международной конференции, посвященной 100-летию со дня рождения нашего земляка — академика Якова Борисовича Зельдовича, который внес огромный вклад в теорию гравитации, астрофизику и космологию. Дальнейшие гравитационно-волновые эксперименты — наземные и космические (в рамках международного проекта LISA, обсерватории с лазерным интерферометром на космической орбите) должны привести как к созданию новой научной отрасли — гравитационно-волновой астрономии, так и к будущим открытиям в области фундаментальной физики.

ЭТО ИНТЕРЕСНО

Не так все просто

Гравитация (от лат. gravitas — “тяжесть”) — это универсальное фундаментальное взаимодействие между всеми телами. После открытия Ньютоном это явление долгое время называли ньютоновской гравитацией. До того момента, как Эйнштейн не предложил свою теорию. Именно он был первым, кто смотрел на гравитацию как искривление пространства-времени (ткани Вселенной). Мы с вами воспринимаем гравитацию просто — как закон всемирного тяготения. Тем не менее есть вещи, которые могут очень удивить.

Например, гравитация является очень важным вопросом при колонизации других миров. В теории люди могут жить на планетах, размеры которых отличаются от нашей не более чем в три раза. В противном случае будет нарушена подача крови в головной мозг.

Гравитация определяет максимальную высоту формирующихся на планете возвышенностей. Так, для Земли горы не могут превышать высоты в 15 километров. А если наше Солнце когда-нибудь превратится в нейтронную звезду, то гравитация на нем будет настолько мощной, что высота самой большой горы на его поверхности не сможет превысить и 5 миллиметров.

Если зажечь свечу в условиях отсутствия гравитационного поля, ее огонь будет круглым. А газированные напитки в такой ситуации пить определенно не стоит — отсутствие силы тяжести полностью изменяет принцип распространения газов в организме человека. В лучшем случае это может спровоцировать приступ сильнейшей рвоты. Именно поэтому на Международной космической станции газировку не пьют.
Заметили ошибку? Пожалуйста, выделите её и нажмите Ctrl+Enter