10 fapte despre undele gravitaționale pe care trebuie să le cunoașteți

Existența a fost de fapt anticipată pentru prima dată de Albert Einstein cu mulți ani în urmă. După aproximativ un secol de anticipare, undele gravitaționale, valuri în țesătura spațiu-timp au fost în sfârșitul descoperit. Dar de această descoperire atât de importantă. Pentru a răspunde la asta, iată 10 fapte despre undele gravitaționale:

10. Posibilitatea călătoriei în timp

Fanii SF de pe tot globul există și pantalonii în mod colectiv când se confirmă undelor gravitaționale. Ceea ce ia făcut atât de fericiți este că există o parte din ecuația relativității speciale a lui Einstein care se bazează pe existența undelor gravitaționale pentru a face posibilă călătoria în timp. Comunitatea științifică sa grăbit să sublinieze că suntem încă departe de a călători în timp mai repede sau mai lent de 365 de zile pe an, însă, cu talentul lui Einstein de a fi corect, poate fi doar o castă de timp.

„Sunt încă multe acolo…” a spus președintele departamentului de astrofizică a Universității Princeton. „Dar ecuațiile relativității generale ne spun că ele (particule de masă negativă și găuri de vierme stabile) ar permite călătoria în timp.” El continuă spunând că adevărata călătorie în timp poate fi încă în afara tărâmurilor cercetări umane, dar relativitatea generală va fi esențială dacă se face această descoperire.

9. Confirmarea Localității

Printre faptele semnificative despre undele gravitaționale se numără confirmarea localității. Localitatea este o teorie din fizică care afirmă că „cea ce se întâmplă aici este afectat de ceea ce se întâmplă în apropiere, mai degrabă decât de ceea ce se întâmplă”. Acest lucru pare suficient de evident în epoca cuantică, totuși în epoca newtoniană era general acceptat că gravitația nu sa comportat în acest fel. Explicația lui Newton despre comportamentul gravitației a fost că efectele modificării masei unui obiect ar provoca schimbări în forța gravitațională în univers instantaneu. Problema lui Einstein cu această teorie este că ar însemna că undele gravitaționale se mișcă mai repede decât viteza luminii. Newton nu îmi place în special această teorie,

Existența undelor gravitaționale demonstrează că Newton avea dreptate să se îndoiască de propria idee despre non-localitate, deoarece undele gravitaționale se deplasează prin particule fundamentale numite gravitație și călătoresc cu viteza luminii.

8. Gemenii Universului

Fuziunea a două găuri negre într-o gaură neagră super-masivă este ceva care a fost teoretizat, dar nu a fost niciodată dovedit până când o pereche de oameni de știință și echipamentele lor super-sensibile au găsit dovezi că un astfel de eveniment a avut. loc acum 1,3 miliarde de ani. Întrebarea cum s-au apropiat cele două găuri negre suficient de mult pentru a fuziona este o altă întrebare și o teorie predominantă este că s-au născut din prăbușirea unei singure stele: versiunea stelară a unei mame care dă naștere gemeni. Găurile negre se formează atunci când o stea explodează într-o explozie de supernovă. Anterior nu a existat nicio dovadă că o supernova ar putea naște două găuri negre, totuși, cu noi date oferite prin analiza undelor gravitaționale, noi teorii precum acestea pot fi investigate.

7. O nouă modalitate de a vedea universul

Omenirea este acum capabilă să detecteze undele gravitaționale, oamenii de știință au o modalitate completă nouă de studiu universal. A fi capabil să detecteze undele gravitaționale în mod direct este asemănător cu o persoană nevăzătoare care poate vedea brusc. Această nouă intrare senzorială deschide o nouă dimensiune a modalităților de interacțiune cu universul, care este de departe unul dintre cele mai importante fapte despre undele gravitaționale.

Până acum, capacitatea oamenilor de știință de a examina ceea ce se întâmplă în adâncurile spațiului sa limitat la analiza undelor electromagnetice, cum ar fi undele luminoase și radio, care traversează cosmosul. Aceasta este de analiză este limitată deoarece găurile negre nu emit lumină și dacă undele EM se apropie suficient de o gaură neagră, ele îndoaie undele. Undele gravitaționale sunt imune la această problemă și astfel oamenii de știință sunt acum capabili să analizeze datele care provin direct din găurile negre.

6. Noi tipuri de arme

Omenirea iubește armele. Nu știm dacă acesta este un lucru bun, dar este cu siguranța cele mai importante informații despre undele gravitaționale pe care toată lumea ar trebui să le cunoască. Cu fiecare nouă descoperire care este făcută în lumea științei, unul dintre primele lucruri pe care nu ne pune întrebarea este „o putem folosi în arme?” Din fericire, astrofizicienii s-au grăbit să sublinieze că ideea de a folosi unde gravitaționale pentru a propulsa ambarcațiunile interstelare este sau prostie absolută, iar ideea de a le transforma în arme este felul de râs. Dar asta nu împiedică Agenția de Informații pentru Apărare a Statelor Unite să formeze o comisie care să analizeze ideea dacă undele gravitaționale de înaltă frecvență ar putea reprezenta o amenințare pentru securitatea SUA.

Probabil că doar se asigurău că au toate bazele acoperite, dar să nu uităm că dacă ai întrebat guvernul japonez în 1940 dacă avea un plan de urgență pentru posibilitatea lansării unei bombe nucleare de 15 kilograme asupra lor, ei ar fi râs și de tine. Și știm cu toții ce sa întâmplat în 1945.

5. LIGO-uri mai avansate

Lăsați deoparte telescoapele, avem o nouă modalitate preferată de a verifica universul. Metodele convenționale de studiu a cosmosului implică analiza diferitelor forme de radiație electromagnetică pe măsură ce se deplasează prin spațiu. Principala problemă cu utilizarea undelor EM pentru a privi în spațiu, acestea sunt adesea distorsionate și amortizate înainte de a putea ajunge pe Pământ. Iată una dintre cele mai uimitoare fapte despre undele gravitaționale. Aceasta nu este o problemă cu undele gravitaționale care sunt detectate utilizând Observatorii cu unde gravitaționale cu interferometru cu laser (LIGO).

În prezent, există doar două LIGO-uri operaționale pentru analiza undelor GW. Acest lucru se datorează faptului că sunt costisitoare de construit, LIGO cu sediul în SUA costă peste 1,1 miliarde de dolari în 40 de ani și au fost construite ca experimente științifice bazate pe o teorie nedovedită. Odată cu confirmarea undelor gravitaționale, guvernele vor fi dispuse să cheltuiască bani pentru dezvoltarea unor LIGO-uri noi și mai avansate.

4. Noua tehnologie de comunicare

Încă din zorii omului, undele electromagnetice au fost mijloacele noastre preferate de comunicare. Am semnale de fum, telefoane și radiouri. Sunt o grozavă de comunicare deoarece călătoresc cu viteza luminii și sunt capabile să parcurgă distanță mari. Singurele dezavantaje pe care le-am găsit în utilizarea undelor electromagnetice în comunicații este că acestea sunt ușor absorbite de masă. Undele gravitaționale rezolvă această problemă, deoarece sunt formate din particule atât de mici trec prin masă fără efort, fără atenuare. Odată rezolvată problema „liniei vizuale”, utilizarea GW-urilor pentru comunicații ar reduce considerabil nevoia de dispozitive periferice, cum ar fi sateliți și puncte de releu, care ar reduce considerabil costurile de comunicare.

Singurul dezavantaj este că undele gravitaționale sunt foarte greu de generat și detectarea lor este și mai dificilă. Pentru a folosi lor să fie practică, ele trebuie să fie generate la frecvențe înalte. Cea mai eficientă tehnologie pe care o avem capabilă să transmită HFGW este un sistem mecanic micro-electric în fază (MEMS) și detectorul Li-Baker HFGW pentru a le detecta. Aceste dispozitive arată că comunicarea este posibilă GW-uri, trebuie să depusă multă muncă pentru a crește sensibilitatea detectorilor GW și a reduce cantitatea de putere necesară pentru a produce HFGW. Acesta este fără îndoială printre cele mai semnificative fapte despre undele gravitaționale.

3. Nu sunt la fel ca undele gravitaționale

Da, sună la fel și ambele sunt create de obiecte de masă, dar sunt lucruri complete diferite. Undele gravitaționale sunt ondulații în spațiu și timp. Ei pot călători prin vidul spațiului și pot călători cu viteza luminii. Undele gravitaționale, pe de altă parte, sunt un fenomen care apare în dinamica fluidelor. Ele sunt valu care poartă o forță de gravitație și necesită un mediu prin care să se deplaseze, cum ar fi aerul sau apa. Vedea? Lucruri complet diferite.

2. Einstein a numit-o, din nou

Acest lucru era deja cunoscut, dar pe măsură ce din ce în ce mai multe dintre predicțiile sale se dovedesc a fi corecte, putem vedea că Einstein nu putea greși. Ceea ce îl face pe Einstein deosebit de strălucit a fost faptul că era aproape în întregime un fizician teoretic. În timp ce mulți oameni de știință se bazează pe experimente complexe pentru a deduce concluziile lor, Einstein doar a aruncat teorii și a lăsat pe alții să le demonstreze atunci când tehnologia a devenit disponibilă. De aceea, majoritatea teoriilor sale sunt dovedite mult dupa moartea sa.

Prima dată când predicțiile sale despre curbura spațiului și timpului au fost confirmate a fost în 1919, la 14 ani după publicarea teoriei sale speciale a relativității. În el a prezis că lumina vizibilă a stelelor se va îndoi în jurul soarelui. Astronomii au fost sceptici, însă, când a apărut eclipsa de soare din 1919, și-au întors telescoapele spre cer și au văzut exact ceea ce a prezis el. De atunci a avut dreptate, ceea ce arăta că este nevoie de un om curajos, fie de un prost pentru a se îndoi de Einstein.

1. Absolut nimic, așa că păstrează-ți jobul de zi

Da, acesta este numărul unu dintre cele mai semnificative fapte despre undele gravitaționale pe care ar trebui să le cunoaștem. Totuși, o altă teorie a lui Einstein sa dovedit a fi corectă. Nu e nimic nou. Teoriile sale s-au dovedit a fi corecte de-a lungul secolului trecut. Și dacă undele gravitaționale chiar există? Au fost acolo din zorii timpurilor și vor fi acolo mult după ce vom pleca. Oamenii de știință ar putea avea un motiv să sărbătorească, dar să nu înțeleagă gravitaționale pentru Joe obișnuit? Absolut nimic. Încă va trebui să te trezești dimineața și să-ți faci treaba zilnic. Dar poți să te încurajezi să știi că există un mister mai puțin pe care să-l rezolvăm.

10 fapte despre undele gravitaționale

1. Absolut nimic, așa că păstrează-ți jobul de zi
2. Einstein a numit-o, din nou
3. Nu sunt la fel ca undele gravitaționale
4. Noua tehnologie de comunicare
5. LIGO-uri mai avansate
6. Noi tipuri de arme
7. O nouă modalitate de a vedea universul
8. Gemenii Universului
9. Confirmarea localității
10. Posibilitatea călătoriei în timp