IT ExpertМир технологийЭто интересно

Дрожь пространства-времени

Сергей Грицачук | 26.02.2016

ВКонтакт Facebook Google Plus Одноклассники Twitter Livejournal Liveinternet Mail.Ru

Дрожь пространства-времени

Видеть и слышать

Назад на миллиарды лет


Изучение картины окружающего нас мира – очень кропотливая работа, требующая сложнейших приборов, которыми физики пытаются прощупать невидимые глазу объекты и процессы, происходящие при их взаимодействии. Зачастую эти приборы огромны: ученые шутят, что чем меньше объект, тем крупнее потребуется аппарат для его изучения. Достаточно вспомнить Большой адронный коллайдер или его младших братьев – синхрофазотроны и прочие ускорители. Конечно, все это обходится в немалые деньги, и для осуществления проекта нередко требуются совместные усилия нескольких государств.

Видеть и слышать

До недавнего времени нам были доступны измерительные средства, использующие лишь электромагнитное излучение (видимый свет, радиоволны, гамма-, рентгеновские, ультрафиолетовые и инфракрасные лучи), и для большинства задач их хватало. Но космические процессы имеют совершенно другой масштаб и распространенным способам изучения поддаются слабо. Ведь даже свет далеких звезд идет до нас миллионы и миллиарды лет.

Впрочем, астрофизика изучает не только сами космические объекты, но и события, которые происходили с ними в далеком прошлом, когда на нашей планете только зарождалась жизнь. Так, сто лет назад Альберт Эйнштейн (Albert Einstein) высказал гипотезу, согласно которой весь окружающий нас мир должен быть четырехмерным. Три координаты – длина, ширина и высота – характеризуют габариты объекта, а четвертая – время – позволяет описать процессы, происходящие с ним. Что важно, Эйнштейн предложил объединить все координаты в единое целое, и в результате возникло предположение о непрерывном воздействии любого массивного (обладающего массой) объекта на пространственно-временной континуум и, соответственно, о порождаемых им возмущениях.

img

Сто лет назад Эйнштейн предположил, что окружающий нас мир должен быть четырехмерным

Сложно? Объясняю проще. Представьте себе невидимый, но тяжелый шар, размещенный на листе бумаги: любое его перемещение будет вызывать искажения формы листа, по которым можно судить о том, что происходит с шаром. А если шаров два, то можно представить, как они взаимодействуют между собой. Вообразили? Вот теперь самое время заменить шары космическими объектами, например черными дырами, а на месте бумаги будет структура мироздания. Тогда становится понятно, что сами черные дыры мы не сможем увидеть, зато производимые ими колебания не помешало бы изучить.

Назад на миллиарды лет

Беда в том, что эти колебания не имеют ничего общего с электромагнитными. Сам Эйнштейн назвал их «гравитационными волнами» и понадеялся, что его потомкам удастся их зафиксировать. И не ошибся. Правда, для этого понадобились десятки лет кропотливого труда множества НИИ (в том числе российских) и больше миллиарда долларов. Но как бы то ни было, в сентябре 2015 года возмущение структуры ткани Вселенной было-таки зафиксировано. Оно пришло к нам из далекого прошлого: две черные дыры (в 29 и 36 раз тяжелее Солнца) слились в единый вращающийся гравитационный объект, породив то самое искажение огромной мощности. А поскольку волна достигла Земли только сейчас, нетрудно догадаться, что столкновение произошло на колоссальном расстоянии – 1,3 млрд световых лет, иначе бы нашей планете не поздоровилось.

Зафиксировать процесс помог LIGO (Laser Interferometric Gravitational Observatory) – два идентичных регистрационных комплекса, расположенных в США на расстоянии 3002 км друг от друга: один в штате Вашингтон, второй в Луизиане. Антенны (каждое плечо 4 км!) представляют собой сложную систему зеркал и лазеров. Пока что LIGO дает представление только о характере колебаний и направлении, откуда пришли волны, но на очереди еще два таких сооружения – в Европе и Индии (как только одно вступит в строй, ученым станет проще вычислять точное местоположение источника возмущений пространственно-временного континуума).

img

Обсерватория снаружи

И внутри

img

img

Однако сообщили о результате не сразу, предпочитая проверить информацию. А когда выяснилось, что вероятность ошибки не более чем 1:3,5 млн, знаковое событие тут же обнародовали – 11 февраля. Правда, знаковое оно лишь для теоретиков, ведь практической пользы от того, что человечество научилось регистрировать гравитационные волны, нет никакой, так что мечты о гравибомбах, гравилетах и прочих антигравах можно пока отложить. Зато для науки это огромный прорыв, сопоставимый разве что с работами Галилея, подтвердившими гелиоцентрическую систему мира. Мало того что теория относительности Эйнштейна получила очередное подтверждение, так еще и стало возможным развить «теорию всего» – квантовой гравитации, самой вожделенной мечты физиков.

Выводы

Вполне возможно, мы стали свидетелями открытия века, если, конечно, не произойдет еще чего-нибудь, сопоставимого по важности для науки. С изобретением телескопа наблюдатель «прозрел», отныне же не осталось и «глухих»: ученые смогут не только наблюдать картину космоса, но и слушать его музыку, как метко выразился один из участников проекта.

Об авторах

Сергей Грицачук

Сергей Грицачук

Обозреватель, аналитик, инженер-системотехник. Действительный член «Клуба экспертов Intel», сертифицированный специалист (Мюнхен) по сетевым и серверным технологиям с 1993 года. Компьютерами и сопутствующими решениями занимается с 1985-го, участник многочисленных выставок, обладатель наград за оригинальные схемотехнические и программные разработки. Первый диплом получил в 1984 году от «Патентного бюро» журнала «Юный техник». Увлекается охотой, рыбалкой, водно-моторным спортом. «Утомившись суетой цивилизации, предпочитаю уединенную жизнь вдали от нее. Все свободное время отдаю семье и детям».

Мероприятия

19.09.2018 — 20.09.2018
IV Федеральный ИТ-форум нефтегазовой отрасли России «Smart Oil & Gas

Санкт-Петербург, Отель «Хилтон Санкт-Петербург Экспофорум», Петербургское шоссе, д.62, стр.1

23.09.2018 — 25.09.2018
XII Конгресс "Подмосковные вечера"

Москва, Атлас Парк Отель. Домодедово, Судаково, 92,