Руководитель лаборатории космологии и элементарных частиц НГУ доктор физико-математических наук Александр Долгов рассказывает, что ждет науку после открытия гравитационных волн, как ученые «смотрят» в будущее и почему машина времени пока что не может существовать даже в теории.
— Исследователи из коллаборации LIGO-VIRGO показали миру замечательный результат. Надо полагать, в скором времени появится совершенно новый класс телескопов. Если они видят гравитационные волны с такой чувствительностью, то в год можно ожидать много зарегистрированных событий. Конечно, удивительно, что исследователи, как только включили обновленные детекторы, так сразу все увидели. Почему же тогда речь идет о регистрации одного события? Вероятно, есть и другие сигналы, но над их изучением пока идет работа.
Но двух детекторов все же недостаточно для получения полной картины, и сейчас строятся детекторы гравитационных волн в Италии (VIRGO), Японии (KAGRA), ведутся работы над созданием космического телескопа eLISA.
Ученые разрабатывают уникальные инструменты для наблюдения катастрофических процессов, которые произошли миллиарды лет назад.
Второе, это новые открытия в сфере изучения черных дыр, очень тяжелых, которые весят десятки солнечных масс (прим. — 1,98855±0.00025×1030 кг). Источником детектированных гравитационных волн стало столкновение двух черных дыр массой около 29 и 36 масс Солнца. Энергия, переданная гравитационным волнам при слиянии черных дыр, взрыва потрясающая, она равна трем солнечным массам — это больше, чем выделяют все звезды во Вселенной за такой же промежуток времени.
Гравитационные волны приходят на Землю отовсюду, они не поглощаются, не отклоняются электромагнитными полями. И эксперимент LIGO доказывает, что можно брать и видеть гравволны, как будто между нами нет никакой «стенки». Эксперимент очень красивый. Обнаружение гравитационных волн — одно из самых колоссальных открытий в современной астрономии. Это новое, очень чувствительное окно, через которое можно заглядывать далеко в космос.
Советские физики Михаил Герценштейн и Владислав Пустовойт в 1962 году первыми предложили детектировать гравитационные волны с помощью интерферометра, работающего на световых пучках (прим. — интерферометр Майкельсона). В те времена, 60-е годы, это казалось не совсем научной фантастикой.
В свое время Вольфанг Паули сказал: «Я сделал сегодня что-то ужасное. Физику-теоретику никогда не следует делать ничего подобного. Я предложил нечто, что никогда не будет проверено экспериментально». Речь шла о нейтрино.
И сейчас, спустя восемьдесят лет, уже есть нейтринные телескопы, которые планируют использовать, например, в геологической разведке, все реально.
Данные о полученных сигналах, которые представляет LIGO, прекрасно ложатся на теоретические расчеты. Форма кривой — один к одному, то, что нужно. Исследователи вычислили по запаздыванию сигнала в детекторах, угол, под которым приходит волна, массу, интенсивность.
Общая теория относительности Эйнштейна — это теория гравитационного взаимодействия. Он выдвинул блестящую идею, что энергия, масса, вообще, материя приводит к искривлению пространства. Согласно закону Галилея, в гравитационном поле все тела движутся с одинаковым ускорением. Эйнштейн же сформулировал принцип эквивалентности: гравитационное поле в небольшой области пространства и времени по своему проявлению тождественно ускорению системы отсчёта и, значит, эквивалентно действует на все формы материи. Это описывается искривлением пространства, движением по так называемым геодезическим линиям.
В зависимости от величины гравитационного поля не только пространство изменяется, но и время бежит по-другому. И вопрос о возможности создания машины времени не дает покоя людям. Согласно одной из теорий, в некоторых гравитационных полях существуют замкнутые времениподобные траектории. Вроде бы как можно вылететь из одной точки пространства и вернуться в нее, но раньше.
Я думаю, для того чтобы создать такое поле, необходимо крайне неустойчивое состояние вещества. И прежде чем куда-нибудь вылетишь, все разрушится, не говоря уже о том, чтобы вернуться на несколько десятилетий назад и познакомиться со своим дедушкой. Время бежит по-разному. Например, если тело, некая ракета с пассажирами, падает в черную дыру, то с точки зрения внешнего наблюдателя она застывает на ее границе, потому что время там как бы останавливается. А для пассажиров внутри этой ракеты время бежит нормально, и они «спокойно» свалятся в черную дыру. Что их там ждет, никто не знает. Точнее, знает, но проверить экспериментально это пока не представляется возможным.
Фото: home.infn.it, NASA, npr.org
.jpg "Ученый НГУ наблюдал полное солнечное затмение в штате Индиана")