10 fakti raskuslainetest, mida peate teadma

Albert Einstein nägi esimest korda ette juba mitu aastat tagasi. Pärast umbes sajandit ootust on lõpuks avastatud gravitatsioonilaineid, mis lainetavad aegruumi kangas. Aga miks see läbimurre nii oluline on. Sellele vastamiseks on siin 10 fakti gravitatsioonilainete kohta:

10 Ajas rändamise võimalus

Ulmefännipoisid kogu maailmas niisutavad kollektiivselt pükse, kui kinnitati, et gravitatsioonilained on tõepoolest olemas. Mis tegi neid selle üle nii õnnelikuks, on see, et Einsteini spetsiaalses suhtelisuse võrrandis on osa, mis tugineb gravitatsioonilainete olemasolule, et ajarännak oleks võimalik. Teadlaskond oli kiire rõhutada, et me oleme ikka veel pikk tee maha reisides läbi aja kõik kiiremini või aeglasemalt kui 365 päeva aastas aga Einsteini nõks on õige see võib lihtsalt olla tähtis, kui aega.

"Seal on veel palju …" ütles Princetoni ülikooli astrofüüsika osakonna esimees. "Kuid üldised suhtelisuse võrrandid ütlevad meile, et need (negatiivsed massiosakesed ja stabiilsed ussiaugud) võimaldaksid ajas liikuda." Ta jätkab, et tõeline ajas rändamine võib siiski olla inimese mõistmise valdkonnast kaugel, kuid üldine suhtelisus on selle avastamise korral hädavajalik.

9 Asukoha kinnitus

Gravitatsioonilainete kohta on märkimisväärsete faktide hulgas ka asukoha kinnitamine. Lokaalsus on füüsika teooria, mis väidab, et "siin toimuvat mõjutab pigem see, mis toimub lähedal, mitte kaugel." See tundub kvantiajastul piisavalt ilmne, kuid Newtoni aegadel oldi üldtunnustatud, et gravitatsioon ei käitunud nii. Newtoni seletus gravitatsiooni käitumise kohta oli see, et objekti massimuutuse tagajärjed põhjustaksid gravitatsioonijõu muutusi kogu universumiskoheselt. Einsteini probleem selles teoorias seisneb selles, et see tähendaks, et gravitatsioonilained liiguvad kiiremini kui valguse kiirus. Newton ei meeldinud sellele teooriale eriti seetõttu, et see tähendaks, et raskusjõud on võimeline levima ilma sellise keskkonnata nagu õhk. Lõpuks jättis ta selles teoorias nõela ja jättis selle oma lugejate otsustada.

Gravitatsioonilainete olemasolu tõestab, et Newtonil oli õigus kahelda tema enda idees mitte-lokaalsusest, sest gravitatsioonilained liiguvad põhiosakeste, mida nimetatakse gravitatsiooniks, kaudu ja nad liiguvad valguse kiirusel.

8 universumi kaksikut

Kahe musta augu ühinemine ülimassiivseks mustaks auguks on teoreetiline, kuid pole kunagi tõestatud, kuni paar teadlast ja nende ülitundlik varustus leidsid tõendeid, et selline sündmus juhtus 1,3 miljardit aastat tagasi. Küsimus, kuidas need kaks musta auku sulandumiseks piisavalt lähedale jõudsid, on teine ​​küsimus ja valitsev teooria on, et nad sündisid ühe tähe kokkuvarisemisest: kaksikute sünnitanud ema tähevariandist. Mustad augud tekivad, kui täht plahvatab supernoova plahvatuses. Varem ei olnud tõendeid selle kohta, kas üks supernoova võib sündida kaks musta auku, kuid uute gravitatsioonilainete analüüsimisel saadud andmete põhjal saab uurida selliseid uusi teooriaid.

7 Uus viis universumi vaatamiseks

Kuna inimkond suudab nüüd gravitatsioonilaineid tuvastada, on teadlastel universumi uurimiseks täiesti uus viis. Gravitatsioonilainete otsene tuvastamine on sarnane pimeda inimese ootamatu nägemisega. See uus sensoorne sisend avab uue dimensiooni viisidega suhelda universumiga, mis on ülekaalukalt üks olulisemaid fakte gravitatsioonilainete kohta.

Siiani on teadlaste võimalus uurida, mis kosmosesügavuses toimub, piirdunud üle kosmose liikuvate elektromagnetlainete, nagu valgus- ja raadiolainete, analüüsimisega. See analüüsimeetod on piiratud, kuna mustad augud ei eralda valgust ja kui EM-lained tulevad mustale augule piisavalt lähedale, painutavad nad laineid. Gravitatsioonilained on selle probleemi suhtes immuunsed ja nii saavad teadlased nüüd analüüsida andmeid, mis pärinevad otse mustadest aukudest.

6 uut tüüpi relvi

Inimkond armastab relvastust. Me ei tea, kas see on hea asi, kuid see on kindlasti üks raskematest lainetest peamistest faktidest, mida kõik peaksid teadma. Iga uue avastuse korral, mis teadusmaailmas tehakse, on üks esimesi asju, mida me endalt küsime: "kas me saame selle relvastada?" Õnneks on astrofüüsikud kiiresti tõdenud, et idee kasutada gravitatsioonilaineid tähtedevaheliste käsitööde liikumiseks on absoluutne praht ja idee muuta need relvadeks on sama naeruväärne. Kuid see ei takistanud Ameerika Ühendriikide Kaitseluureagentuuril moodustamast komisjoni, et uurida ideed, kas kõrgsageduslikud gravitatsioonilained võivad ohustada USA julgeolekut.

Tõenäoliselt nad lihtsalt hoolitsesid selle eest, et neil oleksid kõik oma alused kaetud, kuid ärgem unustagem, et kui te 1940. aastal Jaapani valitsuselt küsisite, kas neil on varuplaan 15 kilotonnise tuumapommi viskamise võimaluse kohta, oleks ka sinu üle naernud. Ja me kõik teame, mis juhtus 1945. aastal.

5 Täpsemat LIGO-d

Kui eemaldate teleskoobid, on meil uus lemmikviis universumi vaatamiseks. Kosmose uurimise tavapärased meetodid hõlmavad elektromagnetilise kiirguse erinevate vormide analüüsimist, kui see kosmoses liigub. EM-lainete kosmosesse vaatamise kasutamise peamine probleem on see, et need on enne Maale jõudmist sageli moonutatud ja summutatud. Siit tuleb üks kõige hämmastavamaid fakte gravitatsioonilainete kohta. See ei ole probleem gravitatsioonilainetega, mis tuvastatakse laserinterferomeetri gravitatsioonilaine vaatluskeskuste (LIGO) abil.

Praegu on GW lainete analüüsimiseks ainult kaks operatiivset LIGO-d. Selle põhjuseks on asjaolu, et nende ehitamine on kulukas, sest USA-s asuva LIGO maksumus on 40 aasta jooksul üle 1,1 miljardi dollari ja need ehitati tõestamata teoorial põhinevate teaduskatsetena. Raskuslainete kinnitamisega on valitsused valmis kulutama raha uute ja arenenumate LIGOde arendamiseks.

4 Uus sidetehnoloogia

Inimese koidikust saadik on elektromagnetlained olnud meie eelistatud sidevahendid. Kasutasime suitsusignaale, telefone ja raadioaparaate. Nad on suurepärane suhtlemisviis, kuna nad liiguvad valguskiirusel ja on võimelised läbima suuri vahemaid. Ainsad puudused, mida oleme leidnud elektromagnetlainete kasutamisel sidevahendites, on see, et mass neelab neid kergesti. Gravitatsioonilained lahendavad selle probleemi, kuna need on valmistatud nii pisikestest osakestest, et nad läbivad massi vaevata ja summutamata. „Vaatevälja" probleemi fikseerimisel vähendaks GW-de kasutamine sidepidamiseks oluliselt vajadust selliste välisseadmete järele nagu satelliidid ja edastuspunktid, mis vähendaks oluliselt sidekulusid.

Ainus puudus on see, et gravitatsioonilaineid on väga raske tekitada ja nende tuvastamine on veelgi raskem. Et nende kasutamine oleks praktiline, tuleb need genereerida kõrgetel sagedustel. Kõige tõhusam tehnoloogia, et meil on võimelised edastama HFGWs on samas faasis mikro-elektriline mehaaniline süsteem (MEMS) ja Li-Baker HFGW detektor avastab neid. Need seadmed näitavad, et suhtlemine GW-de abil on võimalik, kuid GW-detektorite tundlikkuse suurendamiseks ja HFGW-de tootmiseks vajaliku võimsuse vähendamiseks tuleb teha palju rohkem tööd. See kuulub kahtlemata raskuslainete kõige olulisemate faktide hulka.

3 Need ei ole samad kui raskuslained

Jah, need kõlavad samamoodi ja mõlemad on loodud massiobjektide poolt, kuid need on täiesti erinevad asjad. Gravitatsioonilained on lainetused ruumis ja ajas. Nad saavad liikuda läbi ruumi vaakumi ja liikuda valguskiirusel. Gravitatsioonilained on seevastu nähtus, mis tekib vedeliku dünaamikas. Nad on raskusjõudu kandev laine ja selle liikumiseks on vaja keskkonda, näiteks õhku või vett. Näete? Täiesti erinevad asjad.

2 Einstein nimetas seda uuesti

See oli juba üldteada, kuid kuna üha enam tema ennustusi on õiged, näeme, et Einstein ei saanud midagi valesti teha. Eriti säravaks teeb Einsteini see, et ta oli peaaegu täielikult teoreetiline füüsik. Kui enamik teadlasi tugineb järelduste tegemisel keerukatele katsetele, viskas Einstein teooriad lihtsalt välja ja lasi teistel inimestel neid tõestada, kui tehnoloogia kättesaadavaks sai. Sellepärast on enamik tema teooriatest tõestatud kaua aega pärast tema surma.

Esimest korda said tema ennustused ruumi ja aja kumeruse kohta kinnitust 1919. aastal, 14 aastat pärast tema spetsiaalse relatiivsusteooria avaldamist. Selles ennustas ta, et tähtede nähtav valgus paindub ümber päikese. Astronoomid olid skeptilised, kui aga tekkis 1919. aasta päikesevarjutus, pöörasid nad oma teleskoobid taeva poole ja nägid täpselt seda, mida ta ennustas. Sellest ajast alates on tal õigus olnud, mis näitab, et Einsteinis kahtlemiseks on vaja kas julget meest või lolli.

1 Absoluutselt mitte midagi, nii et hoidke oma päevatööd

Jah, see on number üks olulisemaid fakte raskuslainete kohta, mida peaksite teadma. Veel üks Einsteini teooria on osutunud õigeks. See pole midagi uut. Tema teooriad on osutunud õigeks kogu viimase sajandi jooksul. Mis siis saab, kui gravitatsioonilained tegelikult eksisteerivad? Nad on seal olnud aegade koidikust saadik ja nad on seal kaua aega pärast seda, kui meid enam pole. Teadlastel võib olla põhjust tähistada, kuid mida tähendavad gravitatsioonilained keskmise Joe jaoks? Absoluutselt mitte midagi. Peate ikkagi hommikul üles tõusma ja oma igapäevaseid asju ajama. Kuid võite võtta südamest teadmise, et meie jaoks on veel üks mõistatus, mille lahendamiseks meie jaoks lahendus on.

10 fakti raskuslainetest

1. Absoluutselt midagi, nii et jätke oma päevane töö
2. Einstein nimetas seda uuesti
3. Need ei ole samad kui raskuslained
4. Uus kommunikatsioonitehnoloogia
5. Täpsemad LIGOs
6. Uued relvatüübid
7. Uus viis universumi vaatamiseks
8. Universumi kaksikud
9. Kinnitus asukohast
10. Ajas rändamise võimalus

Kirjutas: Kris Kabiru