Учёные близки к разгадке тайны гравитационных волн

В современной физике гравитация — одна из главных загадок. Мы едва научились измерять её проявления в виде силы тяжести. Но что такое гравитация, откуда она берётся, как передаётся — однозначно ответить современная наука пока не в силах.

Дело в том, что гравитация является одним из четырёх фундаментальных взаимодействий — форм передачи энергии — и при этом самым слабым из всех. Но главная проблема кроется в другом.

👌 В телеграм-канале «Лайфхакер» лучшие статьи о том, как сделать жизнь проще.

Известно, что три наиболее изученных взаимодействия переносятся при помощи частиц. И если для других видов взаимодействий эти частицы известны, а их существование подтверждено экспериментально (прямым или косвенным путём, пусть и с большими допущениями), то для гравитации все намного сложнее.

На данный момент не удалось подтвердить сам факт наличия не только так называемого гравитона (теоретической частицы, ответственной в некоторых концепциях физики за передачу гравитации и создание гравитационных полей), но и таких следов гравитации, которые позволили бы определить характер её передачи (или, скажем так, транспортировки в пространстве-времени).

Согласно той же теории, что предполагает наличие гравитонов, выходит, что гравитация должна передаваться в виде направленных квантованных (то есть состоящих из частиц или «как бы частиц» — пакетов энергии с определённым значением) волн — гравитационного излучения. Оно должно проявляться в виде колоссальных волн, исходящих от любых крупных космических объектов и событий — чёрных дыр и скоплений галактик, при рождении сверхновых. Однако найти их пока так и не удалось.

И вот 11 января 2016 года космолог Аризонского университета Лоуренс Краусс (Lawrence Krauss) написал в своём Twitter: «Мои подозрения насчёт открытия LIGO были подтверждены независимыми источниками. Оставайтесь на связи! Гравитационные волны могут быть обнаружены!»

Гравитационно-волновая обсерватория LIGO является одним из важнейших мест, где ведётся изучение гравитации и поиск гравитационных волн. Станции LIGO используют усовершенствованные лазерные интерферометры для обнаружения гравитационных волн. Хотя ещё в сентябре 2015 года Краусс намекал, что на детекторе LIGO были обнаружены признаки неуловимых гравитационных волн, официальных подтверждений этому не появилось. Незадолго до этого комплекс был модернизирован, и там стартовал эксперимент Advanced LIGO, который может привести к обнаружению гравитационных волн.

Официальных заявлений от обсерваторий тем временем не поступало (они ожидаются как минимум в феврале), так что специалисты считают, что пока рано радоваться и распространять слухи о необычайно важном открытии. Тем более что предыдущие выводы, полученные в рамках эксперимента BICEP2, оказались ошибочными: сигнал был на самом деле вызван не гравитационными волнами, а пылью.

Зачем это нужно и почему это так важно? Любая теория — начало практики. Без квантовой физики не существовало бы GPS, спутниковой связи, современных транзисторов и квантовых компьютеров (да и оптических линий связи тоже). Работающая, полная теория, описывающая гравитацию, могла бы позволить более подробно изучить Вселенную, её законы, перемещения объектов, чёрные дыры, тёмную энергию и тёмную материю. И, вполне возможно, создать принципиально новые виды перемещения в пространстве (или даже во времени). А до тех пор нам недоступны ни квантовые скачки, ни «червоточины», ни сверхсветовые скорости.

Это упрощённая версия страницы.

Читать полную версию
Николай Маслов
15.01.16 07:45
ОТО знает, как описать гравитацию. Но что это такое, как она передается, почему она так распространяется, что является ее квантом - науке на данный момент достоверно не известно. К тому же, сегодня ОТО не претендует на звание понятийного объяснения квантовых процессов, хотя и отлично справляется с математическим.
Николай Маслов
15.01.16 08:00
Ох. Вот смотрите: гравитация есть, волна есть - а процесса распространения нет? Это как?) Цель эксперимента - наблюдение не только гравитационных волн, но и переменного гравитационного поля с достаточно высокой величиной (читай регистрируемой) как такового.Это даст возможность проверить как минимум математический аппарат, касающийся гравитации. Конечная цель эксперимента - понять, что такое гравитация. Мы можем описать - как она действует, но все существующие описания того, что это такое, откуда берется, как распространяется (в пределах за физикой Ньютона) являются неподтвержденными (полностью или частично) теориями. ОТО - увы, не панацея. Это отличный матаппарат, который с достаточной точностью описывает те процессы, которые мы способны наблюдать. Но это не значит, что она работает за их пределами. И, увы, не значит, что она в состоянии описать - что стоит за этими уравнениями. К тому же, на понятийном уровне она содержит ряд неувязок (особенно по отношению к гравитации), которых быть не должно, поэтому на теорию ВСЕГО не претендует. Что такое гравитация - мы и правда не знаем. И пока не понимаем - почему все волновые процессы от квантовой точки до колебания молекулы описываются одними и теми же уравнениями, которые для гравитации не работают.
Anton Pozdnyakov
15.01.16 09:39
Вы серьезно?О_о Вы не разобрались в вопросе ни секнуды. Гравитационные волны — следствие из ОТО. Единственное следствие, которое не получило прямого экспериментального доказательства. Кстати, за косвенное доказательство гравитационных волн была получена Нобелевская премия по физике 1993 года. Вы пытаетесь сказать, что ОТО не объясняет гравитацию, но говорите о гравитационных волнах. Но при этом второе следует из первого. Т.е. вы сначала говорите об обнаружении эффекта, а то, из чего эффект следует ставите под сомнение! Это вообще как? Кстати, на фронтлисте у вас изображен эффект гравитационного линзирования (а не волн), которое СЮРПРИЗ тоже явлеяется экспериментальным подтверждением ОТО. Вы же говорите, что гравитационные волны следуют из теории, говорящей о гравитонах (кватовая теория поля), а гравитационные волны следуют именно из ОТО. ВЫ очень сильно попутали теплое с мягким. Гравитационные волны — НЕ ЕСТЬ способ распространение гравитации! То, что вы написали в статье в корне неверено. Гравитационные волные возникают только при определенном движении массы, имеют четкое описание и четкую природу. Ну и ваши разговоры про "в пределах физики Ньютона" и "Мы едва научились измерять её проявления в виде силы тяжести" в контексте физики макромира как бы очень хорошо показывают, насколько вы разбираетесь в вопросе. Но это ведь не главное, главное умных слов набросать и материал опубликовать. У вас благие намерения — популяризировать науку. Но в итоге у вас получается гораздо хуже, чем если бы вы вообще этого не делали. Вы публикуете дезинформацию и набор неверных фактов, вводя людей в заблуждение (очень надеюсь, что ненамеренно). Это как раз то самое "хотели как лучше, а получилось как всегда". Иногда лучше жевать, чем говорить© У меня всё. ЗЫ разберитесь уже в матчасти и поправьте хотя бы самые лютые моменты.
Ilya Rudakov
14.02.19 19:21
Вы попали в старинную ловушку "я - мера всего". Откуда следует "я не знаю - никто не знает" и, совсем печальное "все глупее меня". Вот вы пишите "гравитационное поле". Но гравитация - не поле. Поле вообще характеризуется понятием "больше заряд - больше сила". Как тогда быть с опытом Сократа, что металлические шары разной массы падают с одинаковой скоростью? Как быть со школьным экспериментом, когда в вакуумной колбе стальной шарик и перо падают с одинаковой скоростью? Откуда вообще эффект гравитационного линзирования, ведь фотон не обладает массой?Есть и понятийное толкование ОТО (да и СТО). Могу посоветовать лучшее что нашел на свою жизнь. Сэм Лилли "Теория относительности для всех". Я легко находил для скачивания на просторах интернета пару лет тому назад. Надеюсь вы не только говорите "я читаю" но и выполняете это.
Читать все комментарии