Шесть гравитационно-волновых сомнений физика Ретта Аллана
И что теперь? Такой вопрос озадачил многих людей, узнавших о ставшем сенсацией открытии учеными обсерватории LIGO, которые заявили о том, что им удалось обнаружить гравитационные волны. В значимости открытия и некоторых его здравых деталях с холодным умом попытался разобраться американский физик и блогер Ретт Аллан.
По сути, гравитационные волны являются колебаниями пространства. Возможность их существования была предсказана уже как минимум 100 лет назад, да и ученые не сомневаются в присутствии гравитационных волн. А вот обнаружить их до сих пор не удавалось. Далее следует логичный вопрос: «Что открытие волн даст человечеству?» Пока ученые осторожно заявляют, что оно поможет открыть новые возможности изучения физики и процессов, происходящих во Вселенной. Очевидно, можно по-новому оценить космические катаклизмы, порождающие такие колебания, узнать новое о нейтронных звездах, черных дырах и о самой гравитации. А дальше думать, как гравитационные волны могут пригодиться землянам.
Как только люди слышат о новом научном открытии, они, естественно, задаются вопросом, чем это открытие может быть полезно человечеству. В случае с гравитационными волнами многие интересуются, возможно ли теперь создание антигравитационной машины или, допустим, варп-двигателя, как в Star Trek. Все эти мысли нужны и важны, но они не учитывают главного: мы изучаем гравитационные волны для того, чтобы их понять. Лучше всего ситуацию характеризует цитата известного физика Ричарда Фейнмана: «Физика как секс: занятия могут, конечно, принести некоторый практический результат, но это не причина, по которой мы этим занимаемся». Ученые отмечают, что далеко не все научные открытия моментально находят применение. К примеру, созданному в 1960 году первому оптическому квантовому генератору тоже не нашли применение. А сейчас лазерные технологии есть в каждом доме.
Наука никогда ничего не доказывает. Она строит модели. И если эта модель совпадает с реальными данными, это здорово. Но это не говорит о том, что открытие – истина. Вы можете найти данные, показывающие, что модель «не сходится» с реальностью, и доказать, что она неверна. Называть этот процесс можно по-разному: гипотезой, теорией, научным законом… В 1993 году Рассел А. Халс и Джозеф Х. Тейлор-младший получили Нобелевскую премию за открытие двойного пульсара, фактически подтверждающее теорию Эйнштейна, по которой эти пульсары излучали гравитационные волны. Получается, что Халс и Тейлор первыми доказали существование гравитационных волн. Что касается LIGO: они все же обнаружили волны или собрали доказательства их существования? Никто не видел гравитационную волну, что называется, воочию. Не поймите неправильно, я все же считаю это великим событием.
Дело в том, что у основной обсерватории LIGO есть помощник – Advanced LIGO, построенный в 2010 году для технической поддержки основного комплекса. Advanced LIGO обладает детекторами повышенной чувствительности. Поскольку гравитационная волна иссякает, преодолевая расстояние, более сильный детектор способен проникнуть глубже во Вселенную и, соответственно, имеет больше шансов «поймать волну». Без Advanced LIGO для фиксации события потребуется, чтобы, положим, столкновение нейтронных звезд произошло в непосредственной близости от Земли.
Фонд начал спонсировать поиск гравитационных волн еще в 70-х годах XX века. С той поры общий размер инвестиций в эти поиски превысил миллиард долларов. Понятно, что на возврат вложенных денег с научных проектов быстро рассчитывать не приходится. Долгие эксперименты, незначительный, на первый взгляд, прогресс и так далее. Вот как это обычно происходит. Стоит ли проект поиска гравитационных волн миллиард долларов? Безусловно. Общая сумма военных инвестиций в США в 2015 году составила 600 млрд долларов, так что LIGO не кажется таким уж дорогим проектом.
Обсерватория в космосе была бы для этого идеальна, включая отсутствие помех. Космическая обсерватория может быть достаточно большой по размерам и позволит направлять зеркала для улавливания волн в любом направлении, в отличие от Земли. Достичь этой технически сложной, но не невозможной цели предстоит проекту eLISA. Будут запущены два аппарата LISA Pathfinder, которым предстоит смоделировать космическую обсерваторию. В случае устойчивого положения аппаратов, это будет первым шагом к ее созданию.
Пульсары – это «часы» Вселенной. Срок пульсаров измеряется с помощью радиотелескопа, использующего радиоволны вместо видимого света. Теоретически радиотелескоп вполне можно использовать в качестве гравитационно-волнового детектора, отслеживая сигналы пульсаров из разных мест. Когда низкочастотная гравитационная волна проходит через пульсар, его индивидуальные «часы» меняются. То есть, по сути, пульсары – это гигантская обсерватория LIGO в пространстве. Правда, нужно отметить проект Parkes Pulsar Timing Array, занимавшийся поиском гравитационных волн при помощи временных пульсарных решеток и осенью прошлого года объявивший о тщетности попыток. Наблюдения тогда заняли 11 лет.
Telegram 
Дзен 
VK 
