Мировые факты
Меню сайта

Что такое гравитационные волны?

В 2015 году группа ученых попала в заголовки газет, когда объявила о первом в истории обнаружении гравитационных волн. Обнаружение гравитационных волн само по себе является технологическим достижением, но их обнаружение также предлагает ученым совершенно новый взгляд на Вселенную. Что такое гравитационные волны и как они возникают?

Что такое гравитация?

Любое обсуждение гравитационных волн должно также включать описание гравитации. Большинство из нас, вероятно, знают, что гравитация - это сила, действующая между объектами, обладающими массой. Сила гравитации зависит от того, насколько массивен объект. Гравитация - самая слабая сила во Вселенной, но она действует в самых больших масштабах, так что это самая очевидная сила во Вселенной. Исаак Ньютон был первым ученым, описавшим закон всемирного тяготения, навсегда изменивший представление человечества о космосе. Исаак Ньютон показал, что каждый объект массы обладает гравитационной силой, причем сила этой силы напрямую связана с массой объекта. Ньютон объяснил, почему яблоки падают на Землю, почему Луна вращается вокруг Земли и почему все планеты вращаются вокруг Солнца. Однако Ньютон не смог на самом деле объяснить, что такое гравитация. Это сила между объектами, но что заставляет вещи создавать гравитационное притяжение? Даже сам Ньютон признал, что он не смог правильно определить гравитацию.

Истинная природа гравитации оставалась неизвестной до тех пор, пока Альберт Эйнштейн не опубликовал свою Общую теорию относительности в 1916 году. Эйнштейн усовершенствовал ньютоновское описание гравитации, точно объяснив, что такое гравитация и как она возникает. Согласно общей теории относительности, само пространство динамично. Вместо того чтобы быть статичным местом, пространство ведет себя как ткань, изгибаясь и деформируясь вокруг объектов, обладающих массой. Сила тяжести - это искривление пространства. Например, солнце искривляет пространство вокруг, как бы оставляя вмятину в самой ткани пространства. Планеты движутся вместе с искривленным пространством и вращаются вокруг Солнца. Чем выше масса объекта, тем сильнее он деформирует ткань пространства. Общая теория относительности объяснила, что такое гравитация и как она генерируется, но она также предсказала существование гравитационных волн.

Как генерируются волны

Процесс, посредством которого генерируются гравитационные волны, аналогичен тому, как генерируются океанские волны и ветровые волны. Волны возникают, когда жидкость вытесняется из состояния равновесия. Волна возникает, когда эта жидкость пытается вернуть себя в равновесие. В космическом пространстве пространство ведет себя как жидкость, и объекты массы, деформирующие ткань пространства, могут вывести эту жидкость из состояния равновесия. Когда пространство пытается восстановить свое состояние равновесия, возникают гравитационные волны. Любой объект с массой, искривляющей пространство, может генерировать гравитацию волны, но большинство гравитационных волн слишком слабы, чтобы их могли обнаружить современные технологии. До сих пор ученым удавалось обнаружить гравитационные волны, возникающие только в результате некоторых самых экстремальных событий в космосе, таких как столкновения черной дыры или нейтронной звезды. В 2015 году, используя гравитационно-волновую обсерваторию LIGO, ученые смогли обнаружить гравитационные волны, возникающие в результате столкновения двух черных дыр. Когда две черные дыры сталкиваются, количество генерируемой энергии создает рябь в ткани пространства, посылая их наружу в виде гравитационных волн. Интересно, что гравитационные волны движутся со скоростью света, нечто, предложенное Эйнштейном в Общей теории относительности. Ньютон считал, что сила тяготения действует мгновенно. Согласно закону всемирного тяготения Ньютона, если бы солнце внезапно исчезло, все планеты немедленно прекратили бы свое вращение. Однако, согласно Эйнштейну, ничто не может двигаться быстрее скорости света, включая силу тяжести. Свету требуется около восьми минут, чтобы достичь Земли от Солнца, и поэтому, если бы солнце внезапно исчезло, Земле потребовалось бы восемь минут, чтобы перестать вращаться вокруг Солнца. Таким образом, гравитационные волны движутся со скоростью света.

Другой способ увидеть Вселенную

На протяжении всей человеческой истории Вселенную можно было наблюдать только при помощи света. Свет, отраженный от предметов или излучаемый ими, в конечном итоге достигает наших глаз, позволяя нашему мозгу создавать образ того, что мы видим. Свет - это информация, которая передается от наших глаз к нашему мозгу. Гравитационные волны предлагают нам потенциально новый способ видения Вселенной. Ученые могут использовать гравитационные волны для создания картины того, что их породило, позволяя нам увидеть Вселенную совершенно по-новому. На данный момент технология еще недостаточно чувствительна, чтобы обнаруживать гравитационные волны в больших количествах, но по мере развития технологий мы, возможно, однажды сможем увидеть Вселенную в гравитационных волнах.

Это интересно: