Шесть неожиданных фактов о гравитационных волнах

12 683 просмотра
Об авторе

Гравитационные волны

Что ж, у вас было достаточно времени, чтобы подумать об открытии LIGO гравитационных волн, понять, что это такое, и сделать для себя интересные выводы. Значимость этого открытия потрясла мир, поэтому вам будет интересно узнать о менее известных его сторонах. Например…

Гравитационные волны не должны быть полезными

Это обычный вопрос, который появляется вместе с новым научным открытием: можно ли гравитационные волны есть? Можно ли на них плавать? В общем, можно ли сделать с их помощью что-нибудь полезное? Например, построить антигравитационную машину. Или варп-двигатель. Все эти идеи прекрасны по-своему, но они не улавливают главного. Мы изучаем гравитационные волны не для того, чтобы что-нибудь сделать. Мы изучаем гравитационные волны, поскольку хотим понять гравитационные волны.

Очень хорошо об этом сказал Ричард Фейнман:

«Физика похожа на секс: конечно, она может дать некоторые практические результаты, но мы занимаемся ею не поэтому».

Очевидно, сложно предсказать появление новых технологий, которые могли бы взять свое от этого открытия. Взять, к примеру, лазер. Когда его создали в 1960 году, многие думали, что у него не будет практического применения. Конечно, они ошибались. Лазеры сегодня повсюду.

Обнаружение LIGO не доказывает существование гравитационных волн

Но начнем с сути «доказательства». Наука никогда не доказывает истину чего-то — она просто не может это сделать. Наука строит модели. Если эти модели соответствуют реальным данным, прекрасно — но это не подтверждает истинность модели. Напротив, если вы найдете данные, которые не согласуются с вашей моделью, это может указать на ошибочность модели. Так что слово «доказательство» можно не использовать.

Дальше. LIGO не доказал существования гравитационных волн. Но этот проект первым собрал доказательства в поддержку гравитационно-волновой модели. Разве это лучше? Нет. Проблема остается. Вернемся в прошлое. В 1993 году Рассел Халс и Джозеф Тейлор-младший получили Нобелевскую премию по физике за свое открытие бинарного пульсара с изменяющимся орбитальным периодом. Согласно обшей теории относительности Эйнштейна, эти пульсары должны испускать гравитационные волны и уменьшать орбитальный период, как в точности обнаружили Халс и Тейлор. Можно сказать, они первыми получили убедительные доказательства существования гравитационных волн.

Но разве LIGO не обнаружил волны вместо того, чтобы просто найти указание на их существование? Можно сказать и так, но тут все зависит от того, что считать «прямым измерением». Никто не видел гравитационную волну. LIGO смотрела на движение зеркал, вооружившись представлениями о гравитационных волнах. Не поймите меня неправильно, открытие действительно серьезное.

LIGO не обнаружила бы этот сигнал без Advanced LIGO

Advanced LIGO увеличила чувствительность детекторов. Поскольку сила сигнала гравитационной волны слабеет с пройденным расстоянием, более чувствительный детектор позволит «увидеть» Вселенную дальше. Много дальше.

Advanced LIGO

Без Advanced LIGO потребовалось бы гравитационное событие (вроде столкновения нейтронных звезд) гораздо ближе к Земле. Если эти события редкие, придется долго ждать. Увеличивая дистанцию наблюдения, LIGO повышает шансы на обнаружение будущих событий.

В LIGO вложили достаточно много

Национальный научный фонд США инвестирует в поиск гравитационных волн с 1970-х годов. С тех пор в него вложили порядка 1,1 миллиарда долларов. Это достаточно много денег, разделенных на достаточно длительное время. Конечно, всем хотелось бы отдачи пораньше, но не всегда выходит так. Наука умеет ждать, терпеть, не видеть прогресса долгое время (хотя прогресс есть). Стоит ли этот проект миллиарда долларов? Абсолютно. Впрочем, в 2015 году военные США потратили 600 миллиардов долларов, так что на этом фоне инвестиции в LIGO кажутся ерундой.

Есть планы отправить детектор гравитационных волн в космос

Именно так. Детектор в космосе будет избавлен от назойливого шума на земле. И вакуум тоже будет. Космическая гравитационная обсерватория также будет довольно большой, поскольку придется расставить зеркала в разных местах. Сопряженных с этим технических трудностей будет масса, но мы попытаемся.

Это цель программы eLISA. В рамках программы запустили две испытательных массы LISA Pathfinder. Эта конкретная миссия проверит, насколько точно можно расположить две массы — это необходимый шаг в сторону строительства космической гравитационной обсерватории.

Низкочастотные гравитационные волны можно измерить с помощью радиотелескопа

Пульсары похожи на часы мироздания. Тайминг (хронометрирование) пульсара измеряется с помощью радиотелескопов (которые используют радиоволны вместо видимого света). Как их можно было бы использовать в роли детекторов гравитационных волн? Например, взглянуть на сигналы пульсаров в разных местах. Когда низкочастотная гравитационная волна проходит через пульсары, их собственный хронометраж меняется. На основе изменений времени и местоположения пульсаров вы можете создать по сути гигантскую версию LIGO в космосе (огромнейшую). Это называют массивами пульсарных временных решеток, и они совершенно реальны.

Возможно, в LIGO счастливы, что сообщили об обнаружении гравитационной волны до того, как это сделали радиотелескопы.

Шесть неожиданных фактов о гравитационных волнах

Приложение
Hi-News.ru

Новости высоких технологий в приложении для iOS и Android.

28 комментариев

  1. 0.5l

    когда создали лазер, уже была книжка про гиперболоид Гарина
    и с практическим применением проблем не наблюдалось
    а вот с мощностью до сих пор туговато

    • matva

      Насколько я помню, то гиперболоид был основан на тепловой энергии.. Просто концентрировался луч в одну точку. Или я не прав? (отправлено из iOS приложения Hi-News.ru)

    • Aldo

      с каким практическим применением? )) ребята ну вы че

      • amd212

        лазерную указку в руках не держал?
        CD/DVD/BlueRay
        коррекция зрения
        и многое, многое другое

  2. matva

    И кто там говорил, что всё уже доказано? А оказывается ничего не доказано. Просто подтверждена модель... (отправлено из iOS приложения Hi-News.ru)

    • Froren

      смотря что понимать под "все". Для техники хватает, самолеты летают.

  3. Froren

    шта? Еврей и русский это разные национальности.

  4. Aldo

    Хель, вот побольше бы таких статей

  5. Aldo

    ахах ))

  6. simles

    "Поскольку сила сигнала гравитационной волны слабеет с пройденным расстоянием"

    объясните нубу какова физическая природа этого затухания?
    обо что эти волны трутся и теряют свою энергию?
    и что мне еще непонятно...
    поскольку по ОТО масса - проявление кривизны пространства-времени,
    то почему волны(рябь) - мельчайшие искажения пространства времени не являются веществом, обладающим массой?

    • ivkis

      1/(4пR^2). Плотность потока энергии сферической волны обратно пропорциональна квадрату расстояния до источника.

      • simles

        можно физическую природу объяснить?
        откуда это берется?

        • amd212

          Есть некая фиксированная порция энергии породившая конкретную волну. Представим эту порцию в виде масла намазанного на поверхность резинового шара. При распространения волны (увеличении радиуса шара) слой масла (энергии) будет истончаться. Монеткой в 10 рублей мы можем покрыть всё меньшее и меньше суммарное количество масла. Если попытаться посчитать, то приходит на ум формула площади сферы S=4пR^2.
          При увеличении радиуса монетка будет покрывать обратно пропорциональную часть всей площади сферы.

          • SpectreForce

            Энергия волн не передаётся другим объектам?

          • simles

            а почему источник не постоянный?
            ведь он представлен практически постоянной массой, и кривизна простанства тоже существует не одномоментно

            • amd212

              Сливаются две чёрные дыры, два источника гравитации вращающиеся вокруг единого центра. На удалении выглядит как вращающийся гравитационный диполь. Отсюда и колебания.

              • simles

                ну значит источник все равно постоянный, соответственно, порция энергии не фиксированная...
                поэтому о затухании можно говорить только как о потере энергии волны при прохождении препятствий...
                а вот о том , каковы эти потери , как я понимаю, можно только догадываться

    • Sam777

      Очевидно, что когда будет обнаружен гипотетический гравитон, то он будет обладать массой. Поэтому волны затухают. (отправлено из приложения Hi-News.ru)

      • simles

        если не обнаружено вещество , которое называют гравитационными колебаниями, то как же его регистрируют?

        • amd212

          когерентное излучение лазера разделяют полупрозрачным зеркалом на две половины и с помощью зеркал сводят опять в одной точке на оооочень чувствительном фотоумножителе. Поскольку излучение изначально когерентное и длина одной стороны на полфазы длиннее другой, в точке сведения получается абсолютный ноль (волны вычитаются). Однако эксперимент показывает незначительное колебание интенсивности на фотоумножителе в звуковом диапазоне, что неопровержимо доказывает существование гравитационных волн и саму ОТО

          • simles

            то есть только по косвенным данным можно утверждать, что данное вещество существует?

            • kuba4inec

              А как еще зафиксировать гравитационные волны если не по их воздействию ? Фотоны к примеру мы тоже видим по их воздействию на колбочки в нашей сетчатке,ренгенлучи по их воздействию на пленку... Мне всеже кажется что гравитация имеет свои частицы,и что вакуум не вакуум,а некий эфир,который и называют темной матерей... (отправлено из Android приложения Hi-News.ru)

  7. М. Ковалевич

    Евреи беженцы из египта, поэтому русские- предки инопланетян.

  8. ben596

    Новая "рок- звезда" hinews (отправлено из приложения Hi-News.ru)

  9. sdv

    Я конечно патриот.., но Больцман-звучит как то не по-русcки.

  10. sdv

    Извините из за 0,7 не понял сарказма.

  11. Negr

    Представил, как подъехал грузовик, ночью, и в него загрузили пару коробок гравитационных волн)

Новый комментарий

Для отправки комментария вы должны авторизоваться или зарегистрироваться.