Что такое гравитационные волны?

• • 

    Илья Павлов

    Автор Викиум

Когда были впервые открыты гравитационные волны, появилось огромное количество слухов псевдонаучного характера. К примеру, человечество может начать путешествовать и для этого использовать гравитацию Земли, или же можно построить современные антигравитационные машины. Что же такое на самом деле эти гравитационные волны, как именно удалось их открыть и для каких целей они могут применяться?

Теория относительности

Гравитационное поле имеет прямую связь с общей теорией относительности или ОТО, которую разработал Альберт Эйнштейн еще в начале прошлого столетия. Траектория движения массивных тел зависит от пространства и времени в ОТО, которые не поддаются искривлению. Представьте большой и хорошо натянутый кусок ткани, который представляет собой модель пространства. Если на эту ткань не будет ничего воздействовать, то она останется идеально плоской, а расстояние между двумя разными точками будет выступать в качестве прямой линии. Что же будет если в центре полотна расположится достаточно тяжелый шар? Под его весом ткань начнет прогибаться. Точно такое же поведение пространства можно наблюдать в ОТО. После этого тела не смогут двигаться исключительно по прямой линии, а траектории станут изогнутыми. Форма же данных траекторий будет определяться непосредственно самим пространством.

Как запустить волну

Для каждого физика волна представляет собой некое движение вещества, которое при этом имеет такое свойство, как повторяемость. К примеру, любая точка, которая находится на колеблющейся струне, в конечном результате попадет в точно такое же положение, из которого все началось. Для описания тел такого типа принято использовать специальные волновые уравнения.

В 1916 году Эйнштейн попытался описать, что же происходит с пространством и временем тогда, когда в них перемещаются достаточно массивные тела. Он заметил, что часть уравнений выглядит волновыми, поэтому они вплоть до сегодняшнего дня используются для того, чтобы описывать волны. Стоит отметить, что их распространение при этом происходит не в воздухе или воде, а непосредственно в самом пространстве. Именно так удалось впервые предположить, что существуют волны гравитационного характера. Многие специалисты называют гравитационные волны мелкой рябью, которая способна распространяться по пространству и времени.

После того как появилось такое понятие, ученые начали разрабатывать самые разные методы для того, чтобы обнаружить гравитационные волны экспериментальным путем. Из-за того, что присутствует искривление пространства-времени, и при этом наблюдается волнообразная форма, расстояние между двумя разными точками будет время от времени меняться. Именно такой эффект стал основой разработанного экспертами специального «домашнего» детектора гравитационных волн.

На первый взгляд все невероятно легко и просто, но для того, чтобы сделать это открытие, специалистам потребовалось практически сто лет. Главной трудностью в данной ситуации является то, что эффекты распространения этих волн совсем незначительные, поэтому их не получается полноценно отличать даже с помощью самых мощных современных термометров. Не получается при этом установить, по какой причине произошло нагревание стержня. На него может повлиять искривление пространства или же обычное изменение температуры суточного характера. Поэтому ученым пришлось во время исследований использовать астрофизические источники – черные дыры, сверхновые и пульсары, двойные звезды и многое другое.

Изучать новое всегда интересно. А чтобы информация легче усваивалась, развивайте память с помощью тренажеров Викиум.