През втората половина на 17 век първият в света физик, сър Исак Нютон, се разширява работата на Галилей, твърди, че гравитационните вълни са пътували по-бързо от всичко друго в вселена. Но през 1915 г. Айнщайн оспорва тази концепция за Нютонова физика, когато публикува Общата теория на относителността и предлага нищо не може да пътува по-бързо от скоростта на светлината, дори гравитационни вълни.
TL; DR (твърде дълго; Не прочетох)
Значението на гравитационните вълни:
- Отваря нов прозорец към космоса
- Доказва теорията на Айнщайн за общата теория на относителността
- Опровергава теорията на Нютон, че гравитационните събития се случват навсякъде наведнъж
- Водени до откриването на спектъра на гравитационните вълни
- Може да доведе до потенциални нови устройства и технологии
Епично събитие
На 14 септември 2015 г., когато първите измерими гравитационни вълни достигнаха Земята точно по същото време като светлинните вълни от сблъсъка на две черни дупки близо до ръба на Вселената преди 1,3 милиарда години, общата теория на относителността на Айнщайн доказа правилно. Измервани от Обсерваторията за гравитационно-вълнови лазерни интерферометри в САЩ, детектора Дева в Европа и около 70 космически и наземни телескопи и обсерватории, тези пулсации отвориха прозорец към гравитационния спектър на вълните - съвсем нова честотна лента - през която учени и астрофизици сега нетърпеливо гледат през тъканта на космическо време.
Как учените измерват гравитационните вълни
В САЩ обсерваториите LIGO седят на земята в Ливингстън, Луизиана и Ханфорд, Вашингтон. Сградите наподобяват L отгоре с две крила, които се простират на 2 1/2 мили в перпендикулярни посоки, закотвени в суровината от 90 градуса от сградите на обсерваторията, в които се намират лазер, разделител на лъчи, светлинен детектор и контрол стая.
С огледала, поставени в края на всяко крило, лазерен лъч, разделен на две - ускорява всяка ръка, за да удари огледа в края и се отскача почти мигновено, когато не засече гравитационна вълна. Но когато гравитационна вълна премине през обсерваторията без ефект върху физическата структура, тя изкривява гравитационното поле и разтяга тъканта на пространството-времето по едно рамото на обсерваторията и го притиска от другата, което кара един от разделените лъчи да се връща към суровината по-бавно от другия, генерирайки малък сигнал, който само светлинен детектор може мярка.
И двете обсерватории функционират едновременно, въпреки че гравитационните вълни удрят малко по-различно пъти и предоставят на учените две точки от данни в пространството, които да триангулират и да проследят до събитието местоположение.
Гравитационните вълни пулсират пространствено-времевия континуум
Нютон вярва, че когато голяма маса се движи в космоса, цялото гравитационно поле също се движи мигновено и засяга всички гравитационни тела във Вселената. Но общата теория на относителността на Айнщайн предполага, че това е невярно. Той твърди, че никоя информация от всяко събитие в космоса не може да пътува по-бързо от скоростта на светлината - енергия и информация - включително движението на големи тела в космоса. Вместо това неговата теория предполага, че промените в гравитационното поле ще се движат със скоростта на светлината. Като хвърляне на камък в езерце, когато две черни дупки се сливат, например, тяхното движение и комбинирани масата предизвиква събитие, което се разпростира в пространствено-времевия континуум, удължавайки тъканта на космическо време.
Гравитационните вълни и ефектите върху Земята
По време на публикацията общо четири събития, при които две черни дупки се сливат като едно на различни места в Вселената предоставя на учените множество възможности за измерване на светлината и гравитационните вълни в обсерваториите около света. Когато най-малко три обсерватории измерват вълните, настъпват две значими събития: първо, учените могат по-точно да открият източника на събитието в небето и второ, учените могат да наблюдават моделите на изкривяване на пространството, причинено от вълните, и да ги сравняват с известните гравитационни теории. Докато тези вълни изкривяват тъканта на пространството-времето и гравитационните полета, те преминават през физическа материя и структури с малък или никакъв забележим ефект.
Какво крие бъдещето
Това епично събитие се случи малко след 100-годишнината от представянето на Айнщайн на неговата обща теория на относителността пред Кралската пруска академия на науките на 25 ноември 1915 г. Когато изследователите измерват както гравитационните, така и светлинните вълни през 2015 г., това отваря ново поле за изследване, което продължава да енергизира астрофизиците, квантовите физици, астрономите и други учени със своите неизвестни потенциали.
В миналото всеки път, когато учените откриваха нова честотна лента в електромагнитния спектър, например те и други откриваха и създаваха нови технологии, които включват такива устройства като рентгенови апарати, радио и телевизионни апарати, които излъчват от радиовълновия спектър, заедно с уоки-токи, радиостанции за шунка, в крайна сметка мобилни телефони и множество други устройства. Това, което гравитационният вълнов спектър носи на науката, все още очаква откритие.