Ученые обнаружили гравитационные волны – почему это важно?

Что такое гравитационные волны

Пространство и время в современной физике рассматриваются как единая среда – пространство-время. Чем массивнее объект, тем сильнее он способен искажать пространство-время. «Искажение» тут – не что иное, как проявление гравитации, с которым мы сталкиваемся каждый день – то, что заставляет объекты притягиваться друг к другу.

Гравитационные волны – это волновые (т.е. перемещающиеся от своего источника подобно ряби на воде от брошенного камня) искажения пространства-времени, которые появляются, согласно уравнениям Эйнштейна, в результате гравитационного взаимодействия двух объектов – к примеру, черных дыр, и распространяются со скоростью света.

Почему это важно

Существование гравитационных волн следовало из уравнений Эйнштейна, которые он разработал для своей Общей теории относительности (ОТО). Это одна из фундаментальных теорий, лежащих в основе современного понимания Вселенной. Однако в 1915 году, когда она была представлена миру, уровень технологического развития не позволял полноценно проверить ее экспериментальным путем – теория была выведена математически, и ученым только предстояло подтвердить ее на примере реально наблюдаемых явлений.

За 100 лет с момента создания ОТО ученые не раз проверяли ее постулаты через наблюдения и эксперименты, и в каждом случае эта теория оказывалась в итоге верна. Сенсации о ее опровержении часто оказывались ошибкой в расчетах, и ОТО продолжала завоевывать авторитет в научном мире.

На начало 2016 года, однако, гравитационные волны оставались одним из явлений, предсказанных в рамках ОТО, которые так и не были обнаружены в реальном мире. Теперь, однако, у нас есть первое доказательство их физического существования – в виде данных, полученных детекторами LIGO напрямую от двух черных дыр. 

Во-первых, это означает, что ученые «открыли» черные дыры, т.к. раньше их удавалось наблюдать лишь косвенно. Теперь же существование этих объектов в том виде, в котором они предсказаны в Общей теории относительности, подтверждено.

Во-вторых, это доказывает верность Общей теории относительности и предоставляет физикам еще один важный инструмент для изучения Вселенной – данные о гравитационных волнах, которые можно получить и от других взаимодействующих объектов (это сложно, но теперь хотя бы понятно, что возможно). В целом это может позволить ученым углубиться в понимание физических законов Вселенной на пути к созданию «теории всего», которая сможет описать все физические процессы в рамках единой непротиворечивой концепции.

Узнать о гравитационных волнах из уст астрофизика можно здесь (до открытия) и здесь (с подробным описанием открытия). Эти материалы использовались при подготовке статьи.