Гравитационные волны: Дети Эйнштейна

Сенсацию представили миру 11 февраля на пресс-конференции в Вашингтоне. Если опустить все детали, то команде международного проекта LIGO Scientific Collaboration удалось зафиксировать гравитационные волны в лабораторных условиях. Для этого они использовали несколько обсерваторий-детекторов, принцип работы которых знать нам необязательно. Сами обсерватории располагаются в штатах Луизиана и Вашингтон. Их основная сфера деятельности – это изучение лазерно-интерферометрических и гравитационно-волновых данных. Чтобы найти эту ранее мифическую гравитационную волну, были построены специально под проект LIGO два интерферометра (расположены они перпендикулярно, но а длину имеют в 4 километра). Всё это удовольствие, конечно, стоит колоссальных денег. Исследователи считали, что волны образуются путём слияния двух черных дыр, и если эти волны обнаружить, то к теории относительности отпадет масса вопросов, которые делали её лишь теорией.

Разумеется, учёные зафиксировали сигнал этого слияния. Произошло это ещё 14 сентября 2015 года. Возникшая черная дыра обладала массой в 62 солнца (первая черная дыра была массой в 36 солнц, а вторая в 29), а находилась она в 1,3 миллиарда световых лет от нашей затерянной на периферии космоса планете (следовательно, событие, которое было зафиксировано, произошло 1,3 миллиарда лет назад!). Гравитационные волны, которые начали распространяться в момент слияния дыр, неслись в нашу сторону со скоростью света, но постепенно они стихали. В итоге их было сложно отличить от привычных вибраций на планете вроде обычного шума.

Почему есть такая сильная связь между теорией относительности Альберта Эйнштейна и гравитационными волнами? Если ты являешься физиком, то без труда ответишь на этот вопрос. Всё дело в уравнениях волнового типа, предложенных Эйнштейном, решение которых соответствует возмущениям пространства-времени, движущимся со скоростью света. Возможно, ты знаешь, что эти уравнения были предложены ещё в 1915 году, но сто лет (сто лет и один год, если быть точным) никто не находил им подтверждения. Разумеется, до этой самой конференции в Вашингтоне, которая прошла 11 февраля. И это событие окрестили величайшим в науке за последнее время. То, что было в теории, стало правдой и на практике.

И всё же, если говорить о гравитационных волнах самым простым языком, что они доказывают? Какой прок нам оттого, что Эйнштейн был прав? Учёные всегда ошибаются, а вскоре становятся правыми или подвергаются забвению. Посторонним людям трудно определить гениальность их исследований. Остаётся только слепо восхищаться, либо позабыть об этой части человеческой жизни. Но не в этом случае, ведь открытие прямым образом влияет на человеческий вектор развития, осознания человечеством своего места во Вселенной.

Дело в том, что гравитационные волны, как долгое время считали учёные, являются следствием Большого Взрыва, а значит, началом нашей Вселенной, первопричиной пространства и времени. Выходит, теперь мы с уверенностью можем утверждать, что единственная истина зарождения Вселенной кроется не в священных книжках, не в трудах астрологов и магов, а в теории Большого Взрыва. Разумеется, в ней есть пробелы, но они, уж на этот раз, не столь существенны, как та громадная неизвестность, что существовала до тех пор, пока мы не осознавали подлинность гравитационных волн. Тем самым люди в очередной раз могут убедиться в преимуществах научного подхода в организации человеческого общества.

Многие из нас думали, что сейчас человек находится в состоянии научного застоя, но последние события доказывают только то, что мы либо в преддверии, либо в процессе новой научно-технической революции. И при этом мы продолжаем наблюдать мракобесие и религиозные войны, которые, по сути, оттого и активизировались, что не могут противопоставить свои догматы суровой и всепоглощающей научной действительности. У них нет ответа на вопросы, которые есть у научного сообщества. И рано или поздно им будет уготовано своё местечко на обломках истории.

Но мы отвлеклись от самой науки, а ведь обещали рассказать более подробно. Фиксирование гравитационной волны не было самоцелью. На самом деле ученые никогда не будут бросать такие катастрофически огромные денежные ресурсы на изучение какой-нибудь определенной проблемы. Потому мы можем выделить несколько научных результатов, каждый из которых является чертовски важным для дальнейшего развития человечества.

Во-первых, люди наконец нашли прямое подтверждение существованию черных дыр. Да, теоретически мы знали о черных дырах уже уйму лет, а вот пощупать эту теорию не могли. Сейчас же можно с полной уверенностью сказать, что черные дыры существуют. Это утверждение справедливо и для двойных черных дыр (ведь учёные наблюдали за слиянием двух отдельных черных дыр), то есть всё это реально. К тому же, до этого момента не было особых инструментов, которые помогли бы изучать нам эти космические объекты, а ведь вокруг черных дыр так много интересной жути, которая подогревается фантастическими фильмами, вроде путешествий во времени или коридоров в другие Вселенные.

Во-вторых, мы поняли, с какой скоростью двигается гравитация. Ньютон считал её бесконечно большой, Лаплас, высчитывая её по движениям Луны, думал, что скорость гравитации превышает скорость света в 50 миллионов раз. До этого момента существовала куча теорий, которые объяснили скорость гравитации тем или иным способом. И только старина Эйнштейн думал, что её скорость равна скорости света. После того как учёные из LIGO замерили разницу между временем прихода гравитационной волны, они обнаружили соответствие скорости гравитации скорости света. Впрочем, это не означает, что все остальные гравитационные теории абсолютно неверны, ведь некоторые из них строятся на базе общей теории относительности. В перспективе они могут оказаться более точными, но это уже мелочи, ведь мы уже можем отбросить немалое количество несостоятельных теорий.

В-третьих, теперь у человечества появился ещё один способ наблюдения за Вселенной: так называемая гравитационно-волновая астрономия, а значит, многие астрономы в скором будущем будут учиться именно по этому профилю и изучать тонкости космического бытия с позиции гравитационных волн. Появился огромный простор для исследований, который никем особо не пройден, и это хорошо. Новая область вдохнет некоторый дух авантюризма в учёные умы. К тому же, всегда приятно осознавать, что ты работаешь в самом передовом направлении, которое, на твоё счастье, признано уже с самого начала своего существования.

В случае с открытием гравитационных волн дела обстоят точно так же. Если ты надеешься, что завтра благодаря им появятся летающие автомобили или машины времени, то придется умерить свой пыл и немного подождать. В конечном итоге такие фундаментальные для науки события всегда находят практическое применение в жизни человека. Но что именно это будет? Какая-нибудь очередная безделушка, которая упростит нам и без того простую жизнь, или что-то грандиозное, что-то, что поможет нам преодолеть границы видимого космоса? Прогнозировать не будем, хотя всегда можно пофантазировать на эту тему. Остаётся лишь надеяться, что человек будет благоразумным.

А пока можно только пожелать исследователям из LIGO дальнейших успехов. Чувствительность гравитационно-волнового детектора собираются увеличить в несколько раз, тем временем вскоре понастроят новые, чтобы не только Штаты занимались этим трудоёмким делом. К примеру, скоро начнет свою работу детектор Advanced Virgo в Италии, а KAGRA – в Японии. Также будет построен десятикилометровый Einstein Telescope и телескоп LISA с длиной плеч интерферометра в 5 миллионов километров. Всё это великолепие будет обитать в Европе. Вполне возможно, что и Россия подключится к процессу, ведь если человечество хочет идти в будущее, то оно должно объединиться на этом пути. Вряд ли одной стране под силу вытянуть всю эту махину.