25.03.2016 10:15

Почему наша Вселенная дрожит, или что такое гравитационные волны

Почему наша Вселенная дрожит, или что такое гравитационные волны

Если верить открытым источникам, 14 сентября 2015-го года был обычный день. В Египте расстреляли туристов. У берегов Греции утонули сирийские мигранты. Хасиды в Умани отмечали Новый год. В Польше искали поезд с золотом нацистов. Естественно, никто, кроме двух 4-километровых труб-детекторов и ученых из международного проекта LIGO Scientific Collaboration, следящих за ними, и не заметил, что всех нас слегка растянуло и сплющило. Но и они промолчали – аж до 11 февраля 2016-го года. И лишь тогда сознались: ура, земляне, мы поймали гравитационные волны! Эйнштейн был прав (по "счастливому совпадению" прав он был ровно сто лет назад и это, конечно же, совпадение, а не тяга людей к круглым датам – Авт.)! Вместе с учеными порадовались и все остальное население планеты, не особо, впрочем, понимая, в чем здесь радость. Просто так – за компанию. Поэтому мы решили объяснить, что такое гравитационные волны, почему это Открытие Века и как оно повлияет на нашу дальнейшую жизнь.
ТЕОРИЯ: ЭЙНШТЕЙН УЛУЧШАЕТ НЬЮТОНА
Вначале был Ньютон, и сказал он, что тела притягиваются друг к другу. Делают они это пропорционально массе и обратно пропорционально квадрату расстояния между ними. Если проще: чем больше масса, тем больше гравитация, но чем дальше предмет, тем она меньше. Триста лет с этим не было никаких проблем, но в начале ХХ века они резко возникли (справедливости ради скажем, что в начале ХХ века проблемы возникли не только у гравитации, но и у всей физики, химии и даже математики — одна квантовая механика чего стоит).
Проблему гравитации звали Альберт Эйнштейн. Он объединил пространство и время в единый пространственно-временной (и потому четырехмерный, потому что к ширине, высоте, длине прибавилась еще и временная протяженность) континуум. Построил на этом базисе целую специальную теорию относительности. А затем заявил, что вся эта штука еще и кривая благодаря той самой гравитации. И подарил современному миру общую теорию относительности (ОТО), способную ввести в ступор большинство населения планеты ныне, присно и во веки веков благодаря огромнейшему объему вычислений и формул, применимых даже для незначительных расчетов.
Всю теорию мы учить не будем. Остановимся лишь на гравитации. Согласно Эйнштейну, "тензор энергии-импульса", который мы с вами называем попросту "масса", искривляет и гнет пространство-время вокруг себя. То есть Земля не притягивает к себе падающий на него метеорит, он, представьте себе, летит прямо. Но вот само пространство-время кривое, поэтому прямая линия, по которой движется космический камень, искривляется и упирается в поверхность планеты.
Нам с вами это без разницы. Потому что притяжение это или искривление, в нашем уютненьком мирке значения не имеет. Ньютоновская теория отлично справляется с пушками-самолетами-полетами на Марс и за его пределы.
Но там, далеко-далеко, начинается настоящая магия. Теория относительности Эйнштейна по количеству предсказанных чудес (в смысле не чудес, а научных истин, с которыми население планеты пока не сталкивалось в полном объеме, и вероятно, это к лучшему) может сравниться со всей фэнтези-литературой планеты. Конечно, орков в космосе мы не увидим (может, и увидим, но Эйнштейн тут ни при чем). Зато разнообразные эффекты в полях мощного тяготения реально существуют. Как, к примеру, в фильме "Интерстеллар", где на планете, вращающейся вокруг черной дыры, час длился семь лет. Да и сами черные дыры долгое время были всего лишь забавным математическим приколом, следствием решения формул Эйнштейна. А теперь они реально доказанный факт.
Кроме того, теория относительности предсказала, что вращающаяся масса увлекает пространство за собой, словно воронка огромного водоворота. Соответственно, наш метеорит упадет не строго вниз, а чуть-чуть сместившись. Эффект, учитывая миниатюрные размеры Земли, мизерный, но данное отклонение уже зафиксировали. Как и эффект гравитационного линзирования (когда свет "считает", что летит по прямой, но в реальности эта прямая искривлена гравитацией, из-за чего луч вьется горной дорогой). Кроме этого, были доказаны и другие следствия ОТО: прецессия вращающихся планетарных систем (изменение направления земной оси) и гравитационное красное смещение (вблизи от массивных тел свет краснее).
В общем, "предсказания" Эйнштейна в области гравитации сбылись. Оставалась лишь одна деталь, которая позволила бы закончить пазл и сказать: все, общая теория относительности — это чистая правда. Собственно, сами гравитационные волны, которые уже сто лет как по всем расчетам должны быть, но никак не находились.
Остается лишь один вопрос: что это за волна такая? Тут все просто. Волна — это такая штука, которая появляется, когда что-то движется с ускорением. Представьте себе ванну. Если вы бросите в воду поплавок и подергаете его, пойдет волна на поверхности воды. Если вода будет горячей и вы обожжетесь в процессе, начнете кричать и получите звук, то есть акустическую волну. Подергав заряженную частицу, получите электромагнитную волну. Ну и так далее.

Гравиволна

Выгодное предложение: светодиодные светильники оптом Сахарная эпиляция в домашних условиях Пластиковые двери от Алиас На что обратить внимание при написании диссертации? Охрана квартир от Гольфстрим

Лента новостей