ما أهمية اكتشاف موجات الجاذبية؟

في الجزء الأخير من القرن السابع عشر ، توسع عالم الفيزياء الأول السير إسحاق نيوتن افترض عمل جاليليو أن موجات الجاذبية تنتقل أسرع من أي شيء آخر في كون. لكن في عام 1915 ، عارض أينشتاين هذا المفهوم للفيزياء النيوتونية عندما نشر النظرية العامة للنسبية واقترح أن لا شيء يمكن أن يسافر أسرع من سرعة الضوء، حتى موجات الجاذبية.

TL ؛ DR (طويل جدًا ؛ لم أقرأ)

أهمية موجات الجاذبية:

• يفتح نافذة جديدة على الكون
• يثبت نظرية النسبية العامة لأينشتاين
• يدحض نظرية نيوتن القائلة بأن أحداث الجاذبية تحدث في كل مكان دفعة واحدة
• أدى إلى اكتشاف طيف الموجات الثقالية
• يمكن أن يؤدي إلى أجهزة وتقنيات جديدة محتملة

في 14 سبتمبر 2015 ، عندما وصلت أول موجات ثقالية قابلة للقياس إلى الأرض في نفس الوقت بالضبط الذي وصلت فيه موجات الضوء من اصطدام ثقبين أسودين بالقرب من حافة الكون قبل 1.3 مليار سنة ، أثبتت نظرية النسبية العامة لأينشتاين صيح. تم قياسه بواسطة مرصد موجات الجاذبية بالليزر في الولايات المتحدة ، وكاشف العذراء في أوروبا و 70 أو نحو ذلك من التلسكوبات والمراصد الفضائية والأرضية ، فتحت التموجات نافذة على طيف الموجات الثقالية - وهو نطاق تردد جديد تمامًا - من خلاله ينظر العلماء وعلماء الفيزياء الفلكية الآن بفارغ الصبر عبر نسيج وقت فراغ.

في الولايات المتحدة ، توجد مراصد ليجو على الأرض في ليفينغستون ولويزيانا وهانفورد بواشنطن. تشبه المباني حرف L من الأعلى بجناحين يمتدان بطول 2 1/2 ميل في اتجاهات متعامدة ، مثبتين عند نقطة 90 درجة من قبل مباني المرصد التي تحتوي على الليزر ، وموزع الشعاع ، وكاشف الضوء والتحكم مجال.

مع وجود مرايا مثبتة في نهاية كل جناح ، فإن شعاع الليزر - المنقسم إلى جزأين - يسرع أسفل كل ذراع ليصطدم بالذراع. المرايا في النهاية وترتد على الفور تقريبًا عندما لا تكتشف موجة الجاذبية. ولكن عندما تمر الموجة الثقالية عبر المرصد دون أي تأثير على البنية الفيزيائية ، فإنها تشوه مجال الجاذبية وتمدد نسيج الزمكان على طول واحد. ذراع المرصد وضغطه على الآخر ، مما يتسبب في عودة أحد الحزم المنقسمة إلى الجوهر بشكل أبطأ من الآخر ، مما يؤدي إلى توليد إشارة صغيرة يمكن فقط لكاشف الضوء يقيس.

يعمل كلا المرصدين في نفس الوقت ، على الرغم من اختلاف موجات الجاذبية قليلاً مرات ، وتزويد العلماء بنقطتي بيانات في الفضاء لتثليث الأحداث وتعقبها موقعك.

اعتقد نيوتن أنه عندما تتحرك كتلة كبيرة في الفضاء ، فإن مجال الجاذبية بأكمله يتحرك أيضًا على الفور ويؤثر على جميع أجسام الجاذبية في جميع أنحاء الكون. لكن نظرية النسبية العامة لأينشتاين أشارت إلى أن هذا غير صحيح. وأكد أنه لا توجد معلومات من أي حدث في الفضاء يمكن أن تنتقل أسرع من سرعة الضوء - الطاقة والمعلومات - بما في ذلك حركة الأجسام الكبيرة في الفضاء. اقترحت نظريته بدلاً من ذلك أن التغييرات في مجال الجاذبية ستتحرك بسرعة الضوء. مثل رمي صخرة في بركة ، عندما يندمج ثقبان أسودان ، على سبيل المثال ، حركتهما وتجمعهما كتلة شرر حدثًا يمتد عبر الفضاء والزمان المتواصل ، مما يطيل نسيج وقت فراغ.

في وقت النشر ، كان إجمالي أربعة أحداث يندمج فيها ثقبان أسودان كواحد في مواقع مختلفة في قدم الكون للعلماء فرصًا متعددة لقياس موجات الضوء والجاذبية في المراصد حول العالم العالمية. عندما تقيس ثلاثة مراصد على الأقل الموجات ، يحدث حدثان مهمان: أولاً ، يمكن للعلماء تحديد مصدر الحدث بدقة أكبر في السماوات ، وثانيًا ، يمكن للعلماء ملاحظة أنماط تشويه الفضاء الذي تسببه الأمواج ومقارنتها مع الجاذبية المعروفة النظريات. في حين أن هذه الموجات تشوه نسيج الزمكان وحقول الجاذبية ، فإنها تمر عبر مادة وهياكل فيزيائية مع تأثير ضئيل أو معدوم.

وقع هذا الحدث الملحمي قبل مرور 100 عام على تقديم أينشتاين لنظرية النسبية العامة إلى الأكاديمية الملكية البروسية للعلوم في 25 نوفمبر 1915. عندما قاس الباحثون موجات الجاذبية والضوء في عام 2015 ، فتحوا مجالًا جديدًا للدراسة يواصل تنشيط علماء الفيزياء الفلكية وعلماء فيزياء الكم وعلماء الفلك وعلماء آخرين بمجهول الإمكانات.

في الماضي ، في كل مرة اكتشف العلماء نطاقًا تردديًا جديدًا في الطيف الكهرومغناطيسي ، على سبيل المثال ، اكتشفوا وابتكروا تقنيات جديدة تتضمن مثل أجهزة مثل أجهزة الأشعة السينية وأجهزة الراديو والتلفزيون التي تبث من طيف الموجات الراديوية جنبًا إلى جنب مع أجهزة الاتصال اللاسلكي وأجهزة راديو لحم الخنزير ، وفي النهاية الهواتف المحمولة ومجموعة كبيرة الأجهزة. ما يجلبه طيف الموجات الثقالية للعلم لا يزال ينتظر الاكتشاف.