-
29.02.2016 08:20
Ученые открыли окно во Вселенную.
Теперь исследователи могут не только смотреть на небо, но и слышать его музыку, а наши представления о пространстве и времени существенно изменятся.
В феврале американские исследователи обнародовали результаты уникального эксперимента. Физикам удалось зарегистрировать гравитационные волны, существование которых сто лет назад предсказал создатель теории относительности Альберт Эйнштейн. В результате этого открытия ученые получили весомое доказательство существования черных дыр, а также новый инструмент для изучения космоса. О «пространственно-временной ряби» мы беседуем с доцентом кафедры теоретической физики ЧелГУ, кандидатом физико-математических наук Сергеем Замоздрой.
— Итак, совершено открытие, которое уже названо самым важным за всю историю науки. Почему?
— Конечно, и прежде совершались важные открытия. Просто это новый канал информации. Раньше астрономы в телескопы смотрели, с помощью света изучали Вселенную. Потом придумали радиотелескоп, затем появились другие невидимые диапазоны – рентген, гамма… Теперь астрономы используют всю шкалу электромагнитных волн. Даже нейтрино. Это легкие нейтроны. Они не имеют электрического заряда, проникают сквозь материю, могут запросто земной шар пролететь насквозь. Только примерно одна из ста нейтрино в нем застрянет, представляете? И вот теперь новый канал информации – гравитационные волны. Они все звезды и галактики насквозь проходят и дальше распространяются. Вот такое у них есть уникальное свойство.
— То есть это открытие — всего лишь поступательный научный шаг?
— Да. Это так же важно как радио— и рентгеновская астрономия. Просто гравитационное взаимодействие самым сложным и самым загадочным считается. Так что это большой шаг, но далеко не последний и не самый важный.
— Можем мы на примере обычного поплавка объяснить читателям, в чем суть этих волн?
— Лучше вспомнить, как дети на диване прыгают или на батуте. Берем батут. В качестве источника гравволн выступают прыгающие дети. Расходятся колебания. Если взрослый держится за этот батут, он их точно почувствует. Очень наглядно можно поэкспериментировать дома. Натяните ткань, положить на нее два апельсина — и по ткани будут волны распространяться.
— Роль апельсинов кто в космосе играет?
— Это могут быть любые космические тела. Чем массивнее, тем лучше. Сейчас приняли волны от двух массивных черных дыр. Впрочем, массивных лишь по сравнению с нашим светилом — дыры 30 — 50 масс Солнца. А бывают черные дыры миллиарды масс Солнца. От них волны еще сильнее, но уже в другом диапазоне. Когда мы научимся делать более длинные детекторы (допустим от Земли до Луны), тогда и от них сможем поймать волны.
— А что предшествовало появлению пойманных волн?
— Черные дыры — это финальная стадия взаимодействия вообще всего во Вселенной. Ну пока так принято считать. То есть дальше уже ни во что они не могут превратиться, только в гипотетическое хокинговское излучение — радиоволны. Черные дыры пожирают друг друга. Сначала они едят звезды, планеты, газ… А когда все съедят, друг другом начинают питаться. Вот и получается — крутились они, боролись «кто кого», ну и понятно, что в результате большая маленькую съела. Во время таких слияний резко возмущается метрика — это по-научному. А по-простому — происходит некий всплеск, от которого и расходятся гравитационные волны.
— Эта волна меняет что-либо на своем пути ?
— Когда она проходит через пространство, происходит деформация, то есть меняется расстояние между точками. Все тела как бы начинают сжиматься-расширяться. Земля, дома, деревья… — все деформируется. Глазу это незаметно, поскольку деформации очень маленькие. Волна прошла и через нас с вами, после чего мы приняли прежний размер. На какие-то доли секунды расширились, сжались и даже не заметили этого. И вот с помощью высокоточного прибора удалось волны зафиксировать.
— Так ли уж важны эти волны, раз они ничего не меняют?
— Хорошо, что они в нас ничего не меняют, иначе мы бы уже погибли. А важны они именно с точки зрения информации. Во всяком случае, пока именно так их используют. Для астрономов это новый взгляд на Вселенную, новое зрение.
— Можно ли говорить о том, что подтверждено существование пространственно-временных туннелей, так называемых червоточин?
— Я не связываю эти два объекта — червоточины и волны. Волны — это всего лишь колебания, а червоточины — это уже глубокие изменения, постоянные причем, туннель через четвертое, пятое измерение…
— То есть наличие этих измерений уже не вызывает сомнений?
— Ну верят некоторые ученые. Это пока, правда, не доказано. Экспериментов еще не проводилось, но в теории такое возможно.
— И как давно съели друг друга черные дыры?
— От них сигнал идет со скоростью света. Слияние произошло в далекой галактике около миллиарда лет назад. И только сейчас волна дошла до нас.
— А правда, что человек сможет летать, если удастся генерировать гравитационные волны?
— Такой гипотезы я не слышал, но возможно… Только это очень трудно, слишком массивным должно быть тело, чтобы создавать гравитацию. И чтобы волны создать, тоже масса нужна. Поэтому мне пока не понятно, как собираются решать эту проблему. Скорее всего, по-другому все-таки летать будут — за счет электромагнитного взаимодействия. Но пока для ученых волны — это прежде всего способ исследования Вселенной. Когда происходит вспышка сверхновой, у нее ядро сжимается, а оболочка сбрасывается. В момент сжатия ядра излучается гравитационный импульс — волна идет во все стороны. Слияния звезд или черных дыр тоже порождают волну. Если сольются черные дыры в миллиард масс Солнца — а это все равно когда-нибудь будет происходить, — вот тогда волны уже мощные побегут...
— И тогда они нас уже так деформируют, что в исходное состояние не представится возможности вернуться?
— Конечно, очень важно, чтобы этот всплеск не рядом с нами произошел. К счастью, вблизи Земли и солнечной системы массивных черных дыр нет. В центре нашей галактики есть одиночная черная дыра всего три миллиона масс Солнца. А громадины в далеких галактиках располагаются. Так что до нас дойдут уже только слабые кружки. Как если бы в центре озера кто-то бросил камень, а на берегу мы бы увидели лишь слабые волны. У меня даже образ родился. Штиль на озере. Ночь. На мосточке сидит глухой человек. Он опустил ноги в воду — и вдруг ощутил волны. О чем может этот человек догадаться? Видимо, катер промчался. То же самое с учеными. Они глуховаты пока и темно вокруг, мало источников информации, но вдруг ощутили всплеск и решили, что где-то во Вселенной слились черные дыры.
— А что вы можете сказать о гении Эйнштейна, который еще век назад догадывался о том, что гравитационные волны существуют?
— Эйнштейн — один из гениев, которые рождаются один на сто миллионов. В Китае миллиард триста миллионов граждан. Значит, в Поднебесной примерно 13 гениев живет. Просто они могут пока не знать об этом. Гениальность – редкое явление, при котором мозг человека может генерировать множество важных идей. Но это только при благоприятных условиях. Получается, что не каждый гений реализует свои способности. К счастью, Эйнштейну реализовать их удалось.
— Американцы наверняка получат нобелевскую премию за открытие гравитационных волн. Не обидно? Ведь у истоков исследований в этом направлении стояли российские ученые…
— По большому счету это международный проект. Вообще наука делается всем человечеством. Времена, когда одиночка мог сделать эпохальное открытие, миновали. Сегодня передний край науки — это работа тысяч человек. Ну и пусть получат Нобелевскую премию. Глядишь — и у нас стимул будет. Давно замечено: если на науку деньги выделять, то и нобелевские лауреаты появятся. Советский Союз это показал. Может быть, и наше правительство опыт учтет. Но для этого нужна мощная экономика, нужно, чтобы деньги текли в страну. Американцы с помощью своей армии это успешно реализуют. Поэтому у них и бюджет научный огромный. Впереди много работы. Гравитационные волны еще изучать да изучать, ведь только один всплеск был пока зафиксирован. Я думаю, сейчас попытаются засечь еще несколько. Вероятно, будут выделены средства на строительство космического интерферометра, с помощью которого можно будет наблюдать более длинные волны, и получим еще больше информации о Вселенной. Это как падение нашего метеорита. Оно стимулировало все научное сообщество на проекты и гранты.
— Изменятся ли наши представления о происхождении Вселенной? Гравитационные волны прольют свет на Большой взрыв?
— Да, есть такая надежда. Но для этого опять же важно правильно частоты выбрать. Волны от Большого взрыва идут, но в каком диапазоне, не могу сейчас сказать. Насколько я знаю, имеющийся интерферометр (детектор Лайго) не может их поймать. Потребуется космический детектор гравитационных волн, который будет установлен на орбите. Безусловно, теория Большого взрыва будет проверяться с его помощью. Человечеству предстоит разгадывать множество вселенских тайн.
Татьяна Строганова
Фото автора
Рисунок Юрия Прожоги
mediazavod.ru
