Hiệu ứng vật lý nào khiến nó có thể phát hiện ra sóng hấp dẫn. Sóng hấp dẫn, máy dò sóng và LIGO

Sóng hấp dẫn - Hình ảnh nghệ sĩ

Sóng hấp dẫn là sự nhiễu loạn của thước đo không-thời gian tách khỏi nguồn và lan truyền như sóng (cái gọi là "gợn sóng không-thời gian").

Trong thuyết tương đối rộng và trong hầu hết các lý thuyết hiện đại khác về lực hấp dẫn, sóng hấp dẫn được tạo ra bởi sự chuyển động của các vật thể khối lượng lớn với gia tốc thay đổi. Sóng hấp dẫn truyền tự do trong không gian với tốc độ ánh sáng. Do lực hấp dẫn tương đối yếu (so với các sóng khác), những sóng này có cường độ rất nhỏ, rất khó đăng ký.

Sóng hấp dẫn phân cực

Sóng hấp dẫn được tiên đoán bởi thuyết tương đối rộng (GR), nhiều thuyết khác. Lần đầu tiên chúng được phát hiện trực tiếp vào tháng 9 năm 2015 bởi hai máy dò song sinh, ghi lại sóng hấp dẫn, có khả năng là kết quả của sự hợp nhất của hai và sự hình thành của một lỗ đen quay lớn hơn. Bằng chứng gián tiếp về sự tồn tại của chúng đã được biết đến từ những năm 1970 - thuyết tương đối rộng dự đoán tốc độ hội tụ của các hệ gần trùng với các quan sát do mất năng lượng cho việc phát sóng hấp dẫn. Đăng ký trực tiếp các sóng hấp dẫn và việc sử dụng chúng để xác định các thông số của các quá trình vật lý thiên văn là một nhiệm vụ quan trọng của vật lý và thiên văn học hiện đại.

Trong khuôn khổ của thuyết tương đối rộng, sóng hấp dẫn được mô tả bằng các nghiệm của phương trình Einstein của loại sóng, đại diện cho sự nhiễu loạn của số liệu không-thời gian chuyển động với tốc độ ánh sáng (trong một phép gần đúng tuyến tính). Đặc biệt, biểu hiện của sự nhiễu loạn này phải là sự thay đổi tuần hoàn trong khoảng cách giữa hai khối lượng thử nghiệm rơi tự do (nghĩa là không bị tác động bởi bất kỳ lực nào). Biên độ h sóng hấp dẫn là đại lượng không có thứ nguyên - khoảng cách thay đổi tương đối. Biên độ cực đại dự đoán của sóng hấp dẫn từ các vật thể vật lý thiên văn (ví dụ, hệ nhị phân nhỏ gọn) và các hiện tượng (vụ nổ, hợp nhất, bắt giữ bởi lỗ đen, v.v.) là rất nhỏ khi được đo bằng ( h= 10 −18 -10 −23). Một sóng hấp dẫn yếu (tuyến tính), theo thuyết tương đối rộng, mang theo năng lượng và động lượng, chuyển động với tốc độ ánh sáng, là phương ngang, dạng tứ cực, và được mô tả bởi hai thành phần độc lập nằm ở góc 45o với nhau. (có hai chiều phân cực).

Các lý thuyết khác nhau dự đoán tốc độ lan truyền của sóng hấp dẫn theo những cách khác nhau. Trong thuyết tương đối rộng, nó bằng tốc độ ánh sáng (trong một phép gần đúng tuyến tính). Trong các lý thuyết khác về lực hấp dẫn, nó có thể nhận bất kỳ giá trị nào, bao gồm cả ad infinitum. Theo dữ liệu của lần đăng ký đầu tiên về sóng hấp dẫn, sự phân tán của chúng hóa ra tương thích với graviton không khối lượng, và tốc độ được ước tính bằng tốc độ ánh sáng.

Tạo ra sóng hấp dẫn

Một hệ thống gồm hai ngôi sao neutron tạo ra những gợn sóng trong không-thời gian

Một sóng hấp dẫn được phát ra bởi bất kỳ vật chất nào chuyển động với gia tốc không đối xứng. Đối với sự xuất hiện của một làn sóng có biên độ đáng kể, cần phải có khối lượng cực lớn của chất phát hoặc / và gia tốc rất lớn, biên độ của sóng hấp dẫn tỷ lệ thuận với đạo hàm đầu tiên của gia tốc và khối lượng của máy phát điện, tức là ~. Tuy nhiên, nếu một số vật thể đang chuyển động với tốc độ gia tốc, thì điều này có nghĩa là một lực nào đó đang tác động lên nó từ phía của một vật thể khác. Đổi lại, vật thể khác này trải qua hành động ngược lại (theo định luật thứ 3 của Newton), trong khi hóa ra m 1 một 1 = − m 2 một 2 . Hóa ra là hai vật thể chỉ phát ra sóng hấp dẫn theo cặp, và kết quả của sự giao thoa là chúng bị triệt tiêu lẫn nhau gần như hoàn toàn. Do đó, bức xạ hấp dẫn trong thuyết tương đối rộng luôn có đặc tính của ít nhất là bức xạ tứ cực về tính đa cực. Ngoài ra, đối với bộ phát không tương quan, biểu thức cường độ bức xạ chứa một tham số nhỏ trong đó bán kính hấp dẫn của bộ phát, r- kích thước đặc trưng của nó, T- chu kỳ đặc trưng của chuyển động, c là tốc độ ánh sáng trong chân không.

Nguồn sóng hấp dẫn mạnh nhất là:

• va chạm (khối lượng khổng lồ, gia tốc rất nhỏ),
• sự sụp đổ hấp dẫn của một hệ nhị phân gồm các vật thể nhỏ gọn (gia tốc khổng lồ với khối lượng khá lớn). Là một trường hợp đặc biệt và thú vị nhất - sự hợp nhất của các sao neutron. Trong một hệ thống như vậy, độ sáng sóng hấp dẫn gần với độ sáng Planck cao nhất có thể có trong tự nhiên.

Sóng hấp dẫn do hệ hai vật phát ra

Hai vật thể chuyển động theo quỹ đạo tròn quanh một khối tâm chung

Hai vật thể liên kết hấp dẫn có khối lượng m 1 và m 2, di chuyển không tương quan ( v << c) theo quỹ đạo tròn xung quanh khối tâm chung của chúng ở một khoảng cách r từ nhau, bức xạ sóng hấp dẫn có năng lượng trung bình trong khoảng thời gian sau:

Kết quả là, hệ thống mất năng lượng, dẫn đến sự hội tụ của các cơ thể, tức là giảm khoảng cách giữa chúng. Tốc độ tiếp cận của các cơ quan:

Ví dụ đối với hệ Mặt trời, hệ thống phụ và tạo ra bức xạ hấp dẫn lớn nhất. Công suất của bức xạ này xấp xỉ 5 kilowatt. Như vậy, năng lượng mà hệ mặt trời bị mất do bức xạ hấp dẫn trong một năm là hoàn toàn không đáng kể so với động năng đặc trưng của các thiên thể.

Sự sụp đổ hấp dẫn của một hệ thống nhị phân

Bất kỳ sao đôi nào, khi các thành phần của nó quay xung quanh một khối tâm chung, sẽ mất năng lượng (như người ta giả định - do phát ra sóng hấp dẫn) và cuối cùng, kết hợp với nhau. Nhưng đối với các sao đôi thông thường, không nhỏ gọn, quá trình này diễn ra trong một thời gian rất dài, hơn nhiều so với thời đại hiện nay. Nếu hệ nhị phân bao gồm một cặp sao neutron, lỗ đen hoặc sự kết hợp của cả hai, thì sự hợp nhất có thể xảy ra sau vài triệu năm. Đầu tiên, các đối tượng tiếp cận nhau, và thời gian cách mạng của chúng giảm dần. Sau đó, ở giai đoạn cuối cùng xảy ra va chạm và sụp đổ trọng trường không đối xứng. Quá trình này kéo dài một phần giây, và trong thời gian này, năng lượng bị mất thành bức xạ hấp dẫn, theo một số ước tính, chiếm hơn 50% khối lượng của hệ thống.

Các giải pháp chính xác cơ bản của phương trình Einstein cho sóng hấp dẫn

Sóng cơ của Bondi - Pirani - Robinson

Các sóng này được mô tả bằng một số liệu của biểu mẫu. Nếu chúng ta giới thiệu một biến và một hàm, thì từ các phương trình GR, chúng ta thu được phương trình

Số liệu Takeno

có dạng, -chức năng, thỏa mãn cùng một phương trình.

Chỉ số Rosen

Thỏa mãn ở đâu

Số liệu Perez

Trong đó

Sóng hình trụ Einstein-Rosen

Trong tọa độ trụ, các sóng như vậy có dạng và được đáp ứng

Đăng ký sóng hấp dẫn

Việc đăng ký sóng hấp dẫn khá phức tạp do điểm yếu của sóng hấp dẫn (độ méo nhỏ của số liệu). Các công cụ để đăng ký của họ là máy dò sóng hấp dẫn. Các nỗ lực phát hiện sóng hấp dẫn đã được thực hiện từ cuối những năm 1960. Sóng hấp dẫn có biên độ có thể phát hiện được được tạo ra trong quá trình sụp đổ của một hệ nhị phân. Các sự kiện tương tự diễn ra trong vùng lân cận khoảng một thập kỷ một lần.

Mặt khác, thuyết tương đối rộng dự đoán gia tốc quay lẫn nhau của các sao đôi do mất năng lượng để phát sóng hấp dẫn, và hiệu ứng này đã được ghi nhận một cách đáng tin cậy trong một số hệ thống các vật thể nén nhị phân đã biết (đặc biệt là các sao xung với những người bạn đồng hành nhỏ gọn). Năm 1993, "để phát hiện ra một loại pulsar mới mang lại những khả năng mới trong nghiên cứu lực hấp dẫn" cho những người phát hiện ra pulsar đôi đầu tiên PSR B1913 + 16, Russell Hulse và Joseph Taylor Jr. đã được trao giải Nobel Vật lý. Gia tốc quay quan sát được trong hệ thống này hoàn toàn trùng khớp với các dự đoán của thuyết tương đối rộng về sự phát ra sóng hấp dẫn. Hiện tượng tương tự cũng được ghi nhận trong một số trường hợp khác: đối với pulsars PSR J0737-3039, PSR J0437-4715, SDSS J065133.338 + 284423.37 (thường được viết tắt là J0651) và hệ thống nhị phân RX J0806. Ví dụ, khoảng cách giữa hai thành phần A và B của sao đôi đầu tiên của hai sao xung PSR J0737-3039 giảm khoảng 2,5 inch (6,35 cm) mỗi ngày do mất năng lượng đối với sóng hấp dẫn, và điều này xảy ra phù hợp với thuyết tương đối rộng. Tất cả những dữ liệu này được hiểu là sự xác nhận gián tiếp về sự tồn tại của sóng hấp dẫn.

Theo ước tính, các nguồn sóng hấp dẫn mạnh nhất và thường xuyên nhất cho các kính thiên văn hấp dẫn và ăng-ten là những thảm họa liên quan đến sự sụp đổ của các hệ nhị phân trong các thiên hà gần đó. Dự kiến ​​trong tương lai gần, các máy dò hấp dẫn tiên tiến sẽ ghi lại một số sự kiện như vậy mỗi năm, làm sai lệch số liệu trong vùng lân cận 10 −21 -10 −23. Những quan sát đầu tiên về tín hiệu cộng hưởng tham số quang-mét, giúp phát hiện ảnh hưởng của sóng hấp dẫn từ các nguồn tuần hoàn thuộc loại nhị phân gần đối với bức xạ của mặt nạ vũ trụ, có thể đã thu được tại Đài quan sát thiên văn vô tuyến của Nga. Học viện Khoa học, Pushchino.

Một khả năng khác để phát hiện nền của sóng hấp dẫn tràn ngập trong Vũ trụ là thời gian chính xác cao của các sao xung ở xa - phân tích thời gian đến của các xung của chúng, đặc trưng thay đổi dưới tác động của sóng hấp dẫn truyền qua không gian giữa Trái đất và sao xung. Theo ước tính vào năm 2013, độ chính xác về thời gian cần được tăng thêm khoảng một bậc để có thể phát hiện sóng nền từ nhiều nguồn trong Vũ trụ của chúng ta và nhiệm vụ này có thể được giải quyết trước khi kết thúc thập kỷ.

Theo các khái niệm hiện đại, Vũ trụ của chúng ta chứa đầy các sóng hấp dẫn di tích xuất hiện trong những khoảnh khắc đầu tiên sau đó. Việc đăng ký của họ sẽ cung cấp thông tin về các quá trình khi bắt đầu sự ra đời của Vũ trụ. Vào ngày 17 tháng 3 năm 2014 lúc 20:00 giờ Matxcơva tại Trung tâm Vật lý Thiên văn Harvard-Smithsonian, một nhóm các nhà nghiên cứu người Mỹ làm việc trong dự án BICEP 2 đã thông báo về việc phát hiện nhiễu loạn tensor khác 0 trong Vũ trụ sơ khai bằng cách phân cực CMB, cũng là nơi phát hiện ra những sóng hấp dẫn di tích này. Tuy nhiên, gần như ngay lập tức kết quả này đã bị tranh cãi, vì hóa ra, có sự đóng góp của. Một trong những tác giả, J. M. Kovats ( Kovac J.M.), thừa nhận rằng "với việc giải thích và bao quát dữ liệu của thí nghiệm BICEP2, những người tham gia thí nghiệm và các nhà báo khoa học đã hơi vội vàng."

Thực nghiệm xác nhận sự tồn tại

Tín hiệu sóng hấp dẫn đầu tiên được ghi lại. Ở bên trái, dữ liệu từ máy dò tại Hanford (H1), bên phải, tại Livingston (L1). Thời gian được tính từ ngày 14 tháng 9 năm 2015, 09:50:45 UTC. Để hình dung tín hiệu, nó được lọc bằng bộ lọc tần số có băng thông 35-350 Hz để triệt tiêu các dao động lớn ngoài phạm vi độ nhạy cao của đầu dò; các bộ lọc thông dải cũng được sử dụng để khử nhiễu của chính các hệ thống lắp đặt. Hàng trên cùng: điện áp h trong bộ dò. GW150914 đến đầu tiên tại L1 và sau 6 9 +0 5 −0 4 ms tại H1; để so sánh trực quan, dữ liệu từ H1 được hiển thị trong đồ thị L1 được đảo ngược và dịch chuyển theo thời gian (có tính đến hướng tương đối của các máy dò). Hàng thứ hai: điện áp h từ tín hiệu sóng hấp dẫn, đi qua cùng một bộ lọc dải tần 35-350 Hz. Đường liền nét là kết quả của thuyết tương đối số cho một hệ thống có các tham số tương thích với các tham số được tìm thấy trên cơ sở nghiên cứu tín hiệu GW150914, thu được bởi hai mã độc lập với kết quả khớp là 99,9. Các đường dày màu xám là khoảng tin cậy 90% của dạng sóng được khôi phục từ dữ liệu máy dò bằng hai phương pháp khác nhau. Đường màu xám đậm mô hình hóa các tín hiệu mong đợi từ sự hợp nhất lỗ đen, đường màu xám nhạt không sử dụng mô hình vật lý thiên văn, mà biểu thị tín hiệu dưới dạng kết hợp tuyến tính của các wavelet hình sin-gaussian. Tái tạo trùng lặp 94%. Hàng thứ ba: Sai số dư sau khi trích xuất dự đoán đã lọc của tín hiệu tương đối số từ tín hiệu đã lọc của bộ dò. Hàng dưới cùng: biểu diễn bản đồ tần số điện áp cho thấy sự gia tăng tần số chủ đạo của tín hiệu theo thời gian.

Ngày 11 tháng 2 năm 2016 bởi sự hợp tác của LIGO và VIRGO. Tín hiệu về sự hợp nhất của hai lỗ đen với biên độ tối đa khoảng 10 -21 được phát hiện vào ngày 14 tháng 9 năm 2015 lúc 09:51 UTC bởi hai máy dò LIGO ở Hanford và Livingston, cách nhau 7 mili giây, trong vùng tín hiệu cực đại. biên độ (0,2 giây) kết hợp tỷ lệ tín hiệu trên nhiễu là 24: 1. Tín hiệu được ký hiệu là GW150914. Hình dạng của tín hiệu phù hợp với dự đoán của thuyết tương đối rộng về sự hợp nhất của hai lỗ đen có khối lượng bằng 36 và 29 lần khối lượng Mặt Trời; lỗ đen tạo thành phải có khối lượng bằng 62 lần khối lượng mặt trời và tham số quay một= 0,67. Khoảng cách đến nguồn là khoảng 1,3 tỷ, năng lượng tỏa ra trong phần mười giây trong quá trình hợp nhất tương đương với khoảng 3 lần khối lượng mặt trời.

Câu chuyện

Bản thân lịch sử của thuật ngữ "sóng hấp dẫn", việc tìm kiếm lý thuyết và thực nghiệm cho các sóng này, cũng như việc sử dụng chúng để nghiên cứu các hiện tượng không thể tiếp cận được với các phương pháp khác.

• 1900 - Lorentz cho rằng lực hấp dẫn "... có thể lan truyền với tốc độ không lớn hơn tốc độ ánh sáng";
• 1905 - Poincare lần đầu tiên đưa ra thuật ngữ sóng hấp dẫn (onde gravifique). Poincaré, ở mức độ định tính, đã loại bỏ những phản đối đã được thiết lập rõ ràng về Laplace và chỉ ra rằng các hiệu chỉnh liên quan đến sóng hấp dẫn đối với các định luật hấp dẫn được chấp nhận chung của Newton về thứ tự bị hủy bỏ, vì vậy giả thiết về sự tồn tại của sóng hấp dẫn không mâu thuẫn với các quan sát;
• 1916 - Einstein đã chỉ ra rằng, trong khuôn khổ GR, một hệ thống cơ học sẽ truyền năng lượng cho sóng hấp dẫn và nói một cách đại khái, bất kỳ chuyển động quay nào liên quan đến các ngôi sao cố định đều phải dừng lại sớm hay muộn, mặc dù tất nhiên, trong điều kiện bình thường, năng lượng thất thoát là thứ tự không đáng kể và thực tế không thể đo được (trong tác phẩm này, ông vẫn lầm tưởng rằng một hệ cơ học liên tục duy trì đối xứng cầu có thể bức xạ sóng hấp dẫn);
• 1918 - Einstein rút ra một công thức tứ cực trong đó bức xạ của sóng hấp dẫn hóa ra là một hiệu ứng thứ tự, từ đó sửa lỗi trong công trình trước đây của mình (có một sai số trong hệ số, năng lượng sóng nhỏ hơn 2 lần);
• 1923 - Eddington - đặt câu hỏi về thực tế vật lý của sóng hấp dẫn "... lan truyền ... với tốc độ của suy nghĩ." Năm 1934, khi chuẩn bị bản dịch tiếng Nga cuốn sách chuyên khảo Thuyết tương đối của mình, Eddington đã thêm một số chương, bao gồm các chương có hai lựa chọn để tính toán tổn thất năng lượng do một thanh quay, nhưng lưu ý rằng các phương pháp được sử dụng để tính toán gần đúng của thuyết tương đối rộng, trong ý kiến, không thể áp dụng cho các hệ thống liên kết hấp dẫn. Vì vậy, nghi ngờ vẫn còn;
• 1937 - Einstein, cùng với Rosen, nghiên cứu các giải pháp sóng hình trụ của các phương trình chính xác của trường hấp dẫn. Trong quá trình nghiên cứu này, họ đã nghi ngờ rằng sóng hấp dẫn có thể là một tạo tác của các nghiệm gần đúng cho phương trình GR (có một sự tương ứng đã biết liên quan đến việc đánh giá bài báo của Einstein và Rosen "Sóng hấp dẫn có tồn tại không?"). Sau đó, ông tìm thấy một sai sót trong lập luận, phiên bản cuối cùng của bài báo với những chỉnh sửa cơ bản đã được đăng trên Tạp chí của Viện Franklin;
• 1957 - Herman Bondy và Richard Feynman đề xuất một thí nghiệm tư tưởng "cây gậy với các hạt" trong đó họ chứng minh sự tồn tại của các hệ quả vật lý của sóng hấp dẫn trong thuyết tương đối rộng;
• 1962 - Vladislav Pustovoit và Mikhail Gertsenshtein mô tả nguyên tắc sử dụng giao thoa kế để phát hiện sóng hấp dẫn bước sóng dài;
• 1964 - Philip Peters và John Matthew đã mô tả về mặt lý thuyết các sóng hấp dẫn do các hệ nhị phân phát ra;
• 1969 - Joseph Weber, người sáng lập ngành thiên văn học sóng hấp dẫn, báo cáo việc phát hiện ra sóng hấp dẫn bằng cách sử dụng máy dò cộng hưởng - một ăng-ten hấp dẫn cơ học. Những báo cáo này làm phát triển nhanh chóng công việc theo hướng này, đặc biệt, Rene Weiss, một trong những người sáng lập dự án LIGO, đã bắt đầu thử nghiệm vào thời điểm đó. Cho đến nay (2015), không ai có thể có được xác nhận đáng tin cậy về những sự kiện này;
• 1978 - Joseph Taylorđã báo cáo việc phát hiện bức xạ hấp dẫn trong hệ nhị phân của sao xung PSR B1913 + 16. Công trình của Joseph Taylor và Russell Hulse đã giành được giải Nobel Vật lý năm 1993. Vào đầu năm 2015, ba thông số hậu Keplerian, bao gồm sự sụt giảm của chu kỳ do phát xạ sóng hấp dẫn, đã được đo cho ít nhất 8 hệ thống như vậy;
• 2002 - Sergey Kopeikin và Edward Fomalont thực hiện các phép đo động về độ lệch của ánh sáng trong trường hấp dẫn của Sao Mộc bằng phương pháp giao thoa sóng vô tuyến với một đường cơ sở cực dài, đối với một loại giả thuyết mở rộng nhất định của thuyết tương đối rộng cho phép ước tính tốc độ của lực hấp dẫn - chênh lệch so với tốc độ ánh sáng không được vượt quá 20% (cách hiểu này thường không được chấp nhận);
• 2006 - nhóm nghiên cứu quốc tế của Martha Burgay (Đài quan sát Parks, Úc) báo cáo xác nhận chính xác hơn nhiều về thuyết tương đối rộng và sự tương ứng với nó về độ lớn của bức xạ sóng hấp dẫn trong hệ hai sao xung PSR J0737-3039A / B;
• 2014 - Các nhà thiên văn tại Trung tâm Vật lý Thiên văn Harvard-Smithsonian (BICEP) đã báo cáo việc phát hiện ra sóng hấp dẫn nguyên thủy trong các phép đo dao động CMB. Vào thời điểm hiện tại (2016), các dao động được phát hiện được coi là không có nguồn gốc phụ thuộc, mà được giải thích là do bức xạ bụi trong Thiên hà;
• 2016 - Đội tuyển quốc tế LIGO công bố phát hiện sự kiện truyền sóng hấp dẫn GW150914. Lần đầu tiên, quan sát trực tiếp các vật thể khổng lồ tương tác trong trường hấp dẫn siêu mạnh với vận tốc tương đối siêu cao (< 1,2 × R s , v/c >0,5), giúp xác minh tính đúng đắn của thuyết tương đối rộng với độ chính xác của một số thuật ngữ bậc cao sau Newton. Sự phân tán đo được của sóng hấp dẫn không mâu thuẫn với các phép đo trước đó về sự phân tán và giới hạn trên của khối lượng của hấp dẫn giả định (< 1,2 × 10 −22 эВ), если он в некотором гипотетическом расширении ОТО будет существовать.



Có vẻ như chúng ta sẽ nói nhiều về sóng hấp dẫn trong những ngày tới. Nhưng tại sao đôi khi chúng bị gọi nhầm là "sóng trọng lực"? Trong thế giới truyền thông xã hội này, nơi mà sự ngắn gọn thường được coi trọng đầu tiên, có vẻ như việc giảm cụm từ "sóng trọng lực" thành "sóng trọng lực" không phải là vấn đề lớn như vậy. Đặc biệt là vì nó tiết kiệm thêm một vài ký tự cho những người yêu thích Twitter!

Và bạn rất có thể sẽ thấy nhiều tiêu đề trên các bản tin báo trước "sóng hấp dẫn của khoa học" được thay thế bằng từ "trọng lực", nhưng đừng rơi vào cái bẫy đó. Tuy cả hai từ đều mang trọng lượng nhưng về bản chất, sóng hấp dẫn và sóng hấp dẫn là những “sinh vật” hoàn toàn khác nhau. Hãy đọc tiếp và bạn sẽ biết chúng khác nhau như thế nào và thậm chí bạn có thể thể hiện kiến ​​thức về trọng lực của mình vào lần tới trước mặt bạn bè tại quán rượu.

Sóng hấp dẫn, theo nghĩa chung nhất, là một loại gợn sóng trong không gian và thời gian. Thuyết tương đối rộng của Einstein đã tiên đoán về sự tồn tại của chúng hơn một trăm năm trước, và chúng được hình thành do gia tốc (hoặc thực sự là giảm tốc) của các vật thể khối lượng lớn trong không gian. Nếu một ngôi sao phát nổ như một siêu tân tinh, thì sóng hấp dẫn mang năng lượng từ vụ nổ với tốc độ ánh sáng. Nếu hai lỗ đen va chạm với nhau, chúng sẽ gây ra những gợn sóng trong không gian và thời gian, gợi nhớ đến những gợn sóng trong ao nơi một viên sỏi đã được ném xuống. Nếu hai ngôi sao neutron quay quanh nhau rất gần nhau, thì năng lượng của chúng mang ra khỏi hệ - bạn đoán nó - được gọi là sóng hấp dẫn. Nếu chúng ta có thể phát hiện và quan sát những sóng này, mà kỷ nguyên mới của thiên văn học sóng hấp dẫn có thể cho phép, thì chúng ta sẽ có thể nhận ra sóng hấp dẫn và làm việc với các hiện tượng tạo ra chúng. Ví dụ, một vụ nổ sóng hấp dẫn đột ngột có thể cho thấy chúng đến từ một vụ nổ siêu tân tinh, trong khi tín hiệu dao động liên tục có thể chỉ ra quỹ đạo chặt chẽ của hai lỗ đen trước khi chúng hợp nhất.

Cho đến nay, sóng hấp dẫn là lý thuyết, bất chấp sự tồn tại của bằng chứng hoàn cảnh mạnh mẽ. Điều thú vị là, khi sóng hấp dẫn lan truyền trong không gian, chúng sẽ làm biến dạng vật lý "kết cấu" của không gian, tức là thu nhỏ hoặc mở rộng không gian giữa hai vật thể rất nhẹ. Hiệu ứng này là không đáng kể, nhưng sử dụng giao thoa kế laser như Giao thoa kế laser của Đài quan sát sóng hấp dẫn hoặc LIGO (LIGO), đo sự nhiễu loạn nhỏ nhất của tia laser phản xạ qua đường hầm chân không hình chữ L dài 2,5 km, sự truyền sóng hấp dẫn qua hành tinh của chúng ta có thể được phát hiện. Trong trường hợp của LIGO, có 2 trạm nằm ở hai phía đối diện của Hoa Kỳ, cách nhau gần 2000 dặm. Nếu tín hiệu sóng hấp dẫn là thật, chữ ký của nó sẽ được quan sát thấy ở cả hai địa điểm; nếu đó là tín hiệu sai (có nghĩa là xe tải vừa chạy qua), thì chỉ có một trạm sẽ phát hiện ra tín hiệu. Mặc dù LIGO bắt đầu hoạt động từ năm 2002, nhưng nó vẫn chưa phát hiện ra sóng hấp dẫn. Nhưng vào tháng 9 năm 2015, hệ thống đã được nâng cấp lên Advanced LIGO và hy vọng rằng các nhà vật lý cuối cùng sẽ cung cấp cho chúng ta một số tin tốt vào thứ Năm.

Phần thưởng: Sóng hấp dẫn nguyên thủy. Có thể bạn còn nhớ sự hỗn loạn khi BICEP2 "khám phá" (và sau đó không phát hiện) sóng hấp dẫn trong "ánh sáng" nguyên thủy mờ nhạt của Vụ nổ lớn được gọi là nền vi sóng vũ trụ (CMB). Mặc dù việc phát hiện ra BICEP2 là vô vọng, người ta tin rằng những nhiễu động hấp dẫn cực nhỏ vào khoảng thời gian xảy ra vụ nổ Big Bang có thể để lại "dấu ấn" của chúng trong bức xạ cổ đại này như một loại ánh sáng phân cực đặc biệt. Nếu dấu ấn của sóng hấp dẫn nguyên thủy (những sóng được tạo ra bởi Vụ nổ lớn) được quan sát, thì một số mô hình lạm phát vũ trụ và hấp dẫn lượng tử có thể được xác nhận.

Tuy nhiên, đây không phải là sóng hấp dẫn mà LIGO theo đuổi. LIGO (và các đài quan sát tương tự) đang tìm kiếm các sóng hấp dẫn được tạo ra bởi các sự kiện năng lượng hiện đang diễn ra trong vũ trụ hiện đại của chúng ta. Săn tìm sóng hấp dẫn nguyên thủy giống như các cuộc khai quật khảo cổ học về quá khứ của vũ trụ chúng ta.

Sóng trọng lực là những nhiễu loạn vật lý do lực hấp dẫn phục hồi trong môi trường hành tinh. Nói cách khác, sóng trọng lực chỉ đặc trưng cho khí quyển hành tinh và các vùng nước. Trong trường hợp bầu khí quyển, không khí thổi qua đại dương, và sau đó, va vào một hòn đảo, chẳng hạn, buộc phải bay lên. Xuống gió, không khí sẽ bị lực hấp dẫn ép xuống độ cao thấp hơn, nhưng lực nổi của nó sẽ chống lại lực hấp dẫn, khiến nó bay lên trở lại. Kết quả là, thường một vùng không khí dao động trong khí quyển có thể tạo ra các đám mây ở đỉnh sóng. Ví dụ về sóng trọng lực là sóng gió, thủy triều và sóng thần.

Như vậy, hóa ra lực hấp dẫn điều khiển cả sóng hấp dẫn và sóng hấp dẫn, nhưng chúng có những đặc tính rất khác nhau không nên nhầm lẫn.

Valentin Nikolaevich Rudenko chia sẻ câu chuyện về chuyến thăm thành phố Kashina (Ý), nơi ông đã dành một tuần trên chiếc "ăng ten hấp dẫn" mới được chế tạo - giao thoa kế quang học của Michelson. Trên đường đến điểm đến, người lái xe taxi quan tâm đến việc cài đặt được xây dựng để làm gì. “Mọi người ở đây nghĩ rằng đó là để nói chuyện với Chúa,” người lái xe thừa nhận.

- Sóng hấp dẫn là gì?

- Sóng hấp dẫn là một trong những “vật mang thông tin vật lý thiên văn”. Có những kênh thông tin vật lý thiên văn có thể nhìn thấy được, một vai trò đặc biệt trong "tầm nhìn xa" thuộc về kính thiên văn. Các nhà thiên văn cũng đã nắm vững các kênh tần số thấp - vi sóng và hồng ngoại, và tần số cao - tia X và gamma. Ngoài bức xạ điện từ, chúng ta có thể ghi lại các luồng hạt từ Vũ trụ. Để làm điều này, kính thiên văn neutrino được sử dụng - máy dò kích thước lớn của neutrino vũ trụ - các hạt tương tác yếu với vật chất và do đó rất khó đăng ký. Hầu hết tất cả các loại "vật mang thông tin vật lý thiên văn" được dự đoán về mặt lý thuyết và được nghiên cứu trong phòng thí nghiệm đều được làm chủ một cách đáng tin cậy trong thực tế. Ngoại lệ là lực hấp dẫn - tương tác yếu nhất trong vũ trụ vi mô và lực mạnh nhất trong vũ trụ vĩ mô.

Lực hấp dẫn là hình học. Sóng hấp dẫn là sóng hình học, tức là sóng làm thay đổi các đặc điểm hình học của không gian khi chúng truyền qua không gian đó. Nói một cách đại khái, đây là những sóng làm biến dạng không gian. Biến dạng là sự thay đổi tương đối về khoảng cách giữa hai điểm. Bức xạ hấp dẫn khác với tất cả các loại bức xạ khác ở chỗ chúng có dạng hình học.

Einstein có dự đoán được sóng hấp dẫn không?

- Về mặt hình thức, người ta tin rằng sóng hấp dẫn được Einstein tiên đoán là một trong những hệ quả của thuyết tương đối rộng của ông, nhưng trên thực tế, sự tồn tại của chúng đã trở nên hiển nhiên trong thuyết tương đối hẹp.

Thuyết tương đối cho rằng do lực hấp dẫn, có thể xảy ra hiện tượng sụp đổ hấp dẫn, tức là sự co lại của một vật thể do kết quả của sự sụp đổ, nói một cách đại khái, thành một điểm. Khi đó lực hấp dẫn mạnh đến mức ánh sáng thậm chí không thể thoát ra khỏi nó, vì vậy một vật thể như vậy được gọi theo nghĩa bóng là lỗ đen.

- Đặc điểm của tương tác hấp dẫn là gì?

Một đặc điểm của tương tác hấp dẫn là nguyên tắc tương đương. Theo ông, phản ứng động của một vật thể thử nghiệm trong trường hấp dẫn không phụ thuộc vào khối lượng của vật thể này. Nói một cách đơn giản, tất cả các vật thể đều rơi với cùng một gia tốc.

Lực hấp dẫn là yếu nhất mà chúng ta biết ngày nay.

- Ai là người đầu tiên cố gắng bắt sóng hấp dẫn?

- Thí nghiệm về sóng hấp dẫn lần đầu tiên được thực hiện bởi Joseph Weber đến từ Đại học Maryland (Mỹ). Ông đã tạo ra máy dò hấp dẫn, hiện được lưu giữ trong Bảo tàng Smithsonian ở Washington. Vào năm 1968-1972, Joe Weber đã thực hiện một loạt các quan sát với một cặp máy dò đặt cách nhau trong một nỗ lực để cô lập các trường hợp "trùng hợp". Việc tiếp nhận các sự trùng hợp được vay mượn từ vật lý hạt nhân. Ý nghĩa thống kê thấp của các tín hiệu hấp dẫn mà Weber nhận được đã gây ra thái độ chỉ trích đối với kết quả của thí nghiệm: không có gì chắc chắn rằng có thể phát hiện ra sóng hấp dẫn. Trong tương lai, các nhà khoa học đã cố gắng tăng độ nhạy của máy dò kiểu Weber. Phải mất 45 năm để phát triển một máy dò có độ nhạy phù hợp với dự đoán vật lý thiên văn.

Trong thời gian đầu của thí nghiệm trước khi cố định, nhiều thí nghiệm khác đã diễn ra, các xung động được ghi nhận trong thời kỳ này, nhưng chúng có cường độ quá nhỏ.

- Tại sao việc sửa chữa tín hiệu không được công bố ngay lập tức?

- Sóng hấp dẫn được ghi lại vào tháng 9 năm 2015. Nhưng ngay cả khi một sự trùng hợp được ghi lại, cần phải chứng minh trước khi tuyên bố rằng nó không phải là ngẫu nhiên. Trong tín hiệu lấy từ bất kỳ ăng-ten nào, luôn có các vụ nổ nhiễu (bùng phát ngắn hạn), và một trong số chúng có thể vô tình xảy ra đồng thời với một vụ nổ nhiễu trên ăng-ten khác. Có thể chứng minh rằng sự trùng hợp đã không xảy ra một cách tình cờ chỉ với sự trợ giúp của các ước tính thống kê.

- Tại sao những khám phá trong lĩnh vực sóng hấp dẫn lại quan trọng như vậy?

- Khả năng đăng ký nền hấp dẫn và đo lường các đặc điểm của nó, chẳng hạn như mật độ, nhiệt độ, v.v., cho phép chúng ta tiếp cận thời kỳ đầu của vũ trụ.

Điều hấp dẫn là bức xạ hấp dẫn rất khó phát hiện vì nó tương tác rất yếu với vật chất. Nhưng, nhờ cùng một tính chất, nó đi qua mà không bị hấp thụ từ những vật thể ở xa chúng ta nhất với những gì bí ẩn nhất, theo quan điểm của vật chất, thuộc tính.

Chúng ta có thể nói rằng bức xạ hấp dẫn đi qua mà không bị biến dạng. Mục tiêu tham vọng nhất là điều tra bức xạ hấp dẫn được tách ra từ vật chất cơ bản trong Lý thuyết Vụ nổ lớn, được tạo ra vào thời điểm hình thành Vũ trụ.

- Việc khám phá ra sóng hấp dẫn có loại trừ thuyết lượng tử không?

Lý thuyết hấp dẫn giả định sự tồn tại của sự sụp đổ hấp dẫn, tức là sự co lại của các vật thể có khối lượng lớn vào một điểm. Đồng thời, lý thuyết lượng tử do Trường Copenhagen phát triển cho thấy rằng, nhờ vào nguyên lý bất định, không thể xác định chính xác các thông số như vị trí, vận tốc và động lượng của một vật thể cùng một lúc. Ở đây có một nguyên lý không chắc chắn, không thể xác định chính xác quỹ đạo, bởi vì quỹ đạo vừa là tọa độ vừa là vận tốc, v.v ... Chỉ có thể xác định một hành lang tin cậy có điều kiện nhất định trong sai số này, được liên kết với các nguyên tắc của sự không chắc chắn. Lý thuyết lượng tử phủ nhận khả năng tồn tại của các đối tượng điểm, nhưng mô tả chúng theo cách xác suất thống kê: nó không chỉ ra tọa độ cụ thể, nhưng chỉ ra xác suất rằng nó có tọa độ nhất định.

Câu hỏi về sự thống nhất của lý thuyết lượng tử và lý thuyết về lực hấp dẫn là một trong những câu hỏi cơ bản của việc tạo ra một lý thuyết trường thống nhất.

Hiện tại, họ vẫn tiếp tục nghiên cứu và các từ “hấp dẫn lượng tử” có nghĩa là một lĩnh vực khoa học hoàn toàn tiên tiến, biên giới của kiến ​​thức và sự ngu dốt, nơi mà tất cả các nhà lý thuyết trên thế giới hiện đang làm việc.

- Khám phá có thể mang lại điều gì trong tương lai?

Sóng hấp dẫn chắc chắn phải tạo thành nền tảng của khoa học hiện đại như một trong những thành phần kiến ​​thức của chúng ta. Chúng được giao một vai trò quan trọng trong sự tiến hóa của Vũ trụ và với sự trợ giúp của những làn sóng này, Vũ trụ cần được nghiên cứu. Khám phá góp phần vào sự phát triển chung của khoa học và văn hóa.

Nếu bạn quyết định vượt ra khỏi phạm vi của khoa học ngày nay, thì bạn có thể hình dung các đường truyền thông tin hấp dẫn viễn thông, thiết bị phản lực trên bức xạ hấp dẫn, thiết bị nội soi sóng hấp dẫn.

- Sóng hấp dẫn có liên quan gì đến nhận thức ngoại cảm và thần giao cách cảm không?

Không có. Các hiệu ứng được mô tả là hiệu ứng của thế giới lượng tử, hiệu ứng của quang học.

Được phỏng vấn bởi Anna Utkina

Nhà vật lý lý thuyết Michio Kaku viết trong cuốn sách Einstein’s Cosmos xuất bản năm 2004: “Gần đây, một loạt các thí nghiệm dài hạn để quan sát trực tiếp sóng hấp dẫn. - Dự án LIGO (Giao thoa kế laser để quan sát sóng hấp dẫn) có thể là dự án đầu tiên "nhìn thấy" sóng hấp dẫn, rất có thể là từ vụ va chạm của hai lỗ đen trong không gian sâu. LIGO là giấc mơ trở thành hiện thực của một nhà vật lý học, là cơ sở đầu tiên có đủ sức mạnh để đo sóng hấp dẫn. "

Dự đoán của Kaku đã trở thành sự thật: vào thứ Năm, một nhóm các nhà khoa học quốc tế từ đài thiên văn LIGO đã thông báo về việc phát hiện ra sóng hấp dẫn.

Sóng hấp dẫn là những dao động trong không-thời gian "chạy trốn" khỏi các vật thể có khối lượng lớn (chẳng hạn như lỗ đen) chuyển động với gia tốc. Nói cách khác, sóng hấp dẫn là một sự nhiễu loạn lan truyền của không-thời gian, một biến dạng chạy của sự trống rỗng tuyệt đối.

Hố đen là một vùng trong không-thời gian có lực hút hấp dẫn mạnh đến mức ngay cả các vật thể chuyển động với tốc độ ánh sáng (bao gồm cả bản thân ánh sáng) cũng không thể rời khỏi nó. Ranh giới ngăn cách một lỗ đen với phần còn lại của thế giới được gọi là chân trời sự kiện: mọi thứ xảy ra bên trong chân trời sự kiện đều bị che khuất khỏi con mắt của người quan sát bên ngoài.

Erin Ryan Hình ảnh chiếc bánh được đăng trực tuyến bởi Erin Ryan.

Các nhà khoa học bắt đầu bắt được sóng hấp dẫn từ nửa thế kỷ trước: đó là khi nhà vật lý người Mỹ Joseph Weber bắt đầu quan tâm đến thuyết tương đối rộng (GR) của Einstein, đã nghỉ phép và bắt đầu nghiên cứu về sóng hấp dẫn. Weber đã phát minh ra thiết bị đầu tiên phát hiện sóng hấp dẫn, và ngay sau đó tuyên bố đã ghi lại được "âm thanh của sóng hấp dẫn". Tuy nhiên, giới khoa học đã phủ nhận thông điệp của ông.

Tuy nhiên, chính nhờ Joseph Weber mà nhiều nhà khoa học đã biến thành “những người bắt sóng”. Ngày nay Weber được coi là cha đẻ của hướng khoa học về thiên văn học sóng hấp dẫn.

"Đây là sự khởi đầu của một kỷ nguyên mới của thiên văn học hấp dẫn"

Đài quan sát LIGO, nơi các nhà khoa học ghi lại sóng hấp dẫn, bao gồm ba cơ sở lắp đặt laser ở Hoa Kỳ: hai đặt ở bang Washington và một ở Louisiana. Đây là cách Michio Kaku mô tả hoạt động của máy dò la-de: “Chùm tia la-de được tách thành hai chùm tia riêng biệt, sau đó đi vuông góc với nhau. Sau đó, được phản chiếu từ gương, chúng kết nối lại. Nếu một sóng hấp dẫn đi qua giao thoa kế (thiết bị đo), độ dài đường đi của hai chùm tia laze sẽ bị nhiễu và điều này sẽ được phản ánh trong hình giao thoa của chúng. Để đảm bảo rằng tín hiệu được đăng ký bởi việc lắp đặt laser không phải là ngẫu nhiên, các máy dò nên được đặt ở các điểm khác nhau trên Trái đất.

Chỉ dưới tác động của một sóng hấp dẫn khổng lồ, lớn hơn nhiều so với hành tinh của chúng ta, tất cả các máy dò sẽ hoạt động đồng thời.

Giờ đây, sự hợp tác của LIGO đã phát hiện ra bức xạ hấp dẫn do sự hợp nhất của một hệ thống lỗ đen nhị phân có khối lượng lần lượt là 36 và 29 lần khối lượng Mặt Trời vào một vật thể có khối lượng bằng 62 lần khối lượng Mặt Trời. “Đây là phép đo trực tiếp đầu tiên (điều rất quan trọng là nó là trực tiếp!) Về hoạt động của sóng hấp dẫn,” Sergey Vyatchanin, giáo sư tại Khoa Vật lý của Đại học Tổng hợp Moscow, nhận xét với phóng viên của khoa khoa học. Gazeta.Ru. - Đó là, một tín hiệu nhận được từ thảm họa vật lý thiên văn về sự hợp nhất của hai lỗ đen. Và tín hiệu này được xác định - điều này cũng rất quan trọng! Rõ ràng đây là từ hai lỗ đen. Và đây là sự khởi đầu của một kỷ nguyên mới của thiên văn học hấp dẫn, cho phép thu thập thông tin về Vũ trụ không chỉ thông qua các nguồn quang học, tia X, điện từ và neutrino mà còn thông qua sóng hấp dẫn.

Chúng ta có thể nói rằng 90% lỗ đen đã không còn là vật thể giả định. Một số nghi ngờ vẫn còn, nhưng vẫn còn, tín hiệu bắt được rất phù hợp với những gì được dự đoán bởi vô số mô phỏng về sự hợp nhất của hai lỗ đen theo thuyết tương đối rộng.

Đây là một lập luận mạnh mẽ rằng các lỗ đen tồn tại. Không có lời giải thích nào khác cho một tín hiệu như vậy được nêu ra. Do đó, người ta cho rằng có tồn tại lỗ đen ”.

"Einstein sẽ rất hạnh phúc"

Sóng hấp dẫn được dự đoán bởi Albert Einstein (nhân tiện, nghi ngờ về sự tồn tại của lỗ đen) trong khuôn khổ thuyết tương đối rộng của ông. Trong thuyết tương đối rộng, thời gian được thêm vào ba chiều không gian, và thế giới trở thành bốn chiều. Theo một lý thuyết làm bật vật lý, lực hấp dẫn là hệ quả của độ cong của không-thời gian dưới tác động của khối lượng.

Einstein đã chứng minh rằng bất kỳ vật chất nào chuyển động với gia tốc đều tạo ra nhiễu loạn không-thời gian - sóng hấp dẫn. Nhiễu này càng lớn thì gia tốc và khối lượng của vật càng cao.

Do lực hấp dẫn yếu hơn so với các tương tác cơ bản khác, các sóng này sẽ có cường độ rất nhỏ, rất khó đăng ký.

Khi giải thích thuyết tương đối rộng cho khoa học nhân văn, các nhà vật lý thường yêu cầu họ tưởng tượng về một tấm cao su căng trên đó quả bóng khổng lồ được hạ xuống. Các quả bóng đẩy qua lớp cao su, và tấm vải bị kéo căng (đại diện cho không-thời gian) bị biến dạng. Theo thuyết tương đối rộng, toàn bộ vũ trụ là cao su, trên đó mọi hành tinh, mọi ngôi sao và mọi thiên hà đều để lại vết lõm. Trái đất của chúng ta quay quanh Mặt trời giống như một quả bóng nhỏ lăn quanh hình nón của một cái phễu được hình thành do sự “đấm” vào không-thời gian bởi một quả bóng nặng.

HANDOUT / Reuters

Quả cầu nặng là Mặt trời

Có khả năng là việc phát hiện ra sóng hấp dẫn, là xác nhận chính cho lý thuyết của Einstein, đã tuyên bố giải Nobel vật lý. “Einstein sẽ rất hạnh phúc,” Gabriella Gonzalez, người phát ngôn của sự hợp tác LIGO cho biết.

Theo các nhà khoa học, còn quá sớm để nói về khả năng ứng dụng thực tế của phát hiện này. “Mặc dù, Heinrich Hertz (một nhà vật lý người Đức đã chứng minh sự tồn tại của sóng điện từ - Gazeta.Ru) có nghĩ rằng sẽ có điện thoại di động không? Không! Valery Mitrofanov, giáo sư tại Khoa Vật lý của Đại học Tổng hợp Moscow, nói. M.V. Lomonosov. - Tôi được hướng dẫn bởi bộ phim "Interstellar". Anh ta bị chỉ trích, vâng, nhưng ngay cả một người hoang dã cũng có thể tưởng tượng ra một tấm thảm ma thuật. Và tấm thảm bay đã biến thành một chiếc máy bay, và thế là xong. Và ở đây nó đã là cần thiết để tưởng tượng một cái gì đó rất phức tạp. Trong Interstellar, một trong những khoảnh khắc liên quan đến việc một người có thể du hành từ thế giới này sang thế giới khác. Nếu vậy, bạn có tin rằng một người có thể du hành từ thế giới này sang thế giới khác, rằng có thể có nhiều vũ trụ - bất cứ điều gì không? Tôi không thể trả lời là không. Bởi vì một nhà vật lý không thể trả lời câu hỏi như vậy bằng “không”! Chỉ khi nó mâu thuẫn với một số định luật bảo toàn! Có những lựa chọn không mâu thuẫn với các quy luật vật lý đã biết. Vì vậy, du lịch vòng quanh thế giới có thể được!

Việc phát hiện ra sóng hấp dẫn có ý nghĩa gì đối với chúng ta.

Tôi nghĩ rằng mọi người đều đã biết rằng cách đây vài ngày, các nhà khoa học lần đầu tiên công bố việc phát hiện ra sóng hấp dẫn. Có rất nhiều tin tức về nó, trên TV, trên các trang tin tức và nói chung ở khắp mọi nơi. Tuy nhiên, đồng thời, không ai cảm thấy khó giải thích bằng một ngôn ngữ dễ tiếp cận những gì mà khám phá này mang lại cho chúng ta về mặt thực tế.

Trên thực tế, mọi thứ rất đơn giản, nó đủ để rút ra một phép tương tự với tàu ngầm:

Nguồn:

Phát hiện tàu ngầm là nhiệm vụ đầu tiên và chính trong cuộc chiến chống lại chúng. Giống như bất kỳ vật thể nào, con thuyền với sự hiện diện của nó ảnh hưởng đến môi trường. Nói cách khác, con thuyền có các trường vật chất của riêng nó. Các trường vật lý nổi tiếng hơn của tàu ngầm bao gồm thủy âm, từ trường, thủy động lực học, điện, điện từ tần số thấp, cũng như nhiệt, quang học. Việc lựa chọn các trường vật lý của con thuyền dựa trên nền của các trường đại dương (biển) làm cơ sở cho các phương pháp phát hiện chính.
Các phương pháp phát hiện tàu ngầm được chia theo loại trường vật lý: Âm học, Từ trường, Radar, Khí, Nhiệt, v.v.

Với không gian rác như nhau. Chúng ta nhìn các ngôi sao qua kính thiên văn, chụp ảnh sao Hỏa, bắt bức xạ và thường cố gắng biết các bầu trời theo tất cả các cách có sẵn. Và bây giờ, sau khi những sóng này đã được cố định, một phương pháp nghiên cứu khác đã được thêm vào - lực hấp dẫn. Chúng tôi sẽ có thể xem không gian dựa trên những biến động này.

Nghĩa là, giống như việc một tàu ngầm đi qua biển và để lại một "đường mòn" mà nó có thể được tính toán, theo cách tương tự như vậy, các thiên thể giờ đây có thể được nghiên cứu từ một góc độ khác để có bức tranh hoàn chỉnh hơn. Trong tương lai, chúng ta sẽ có thể thấy cách sóng hấp dẫn đi xung quanh các vùng sáng, thiên hà, hành tinh khác nhau, chúng ta sẽ học cách tính quỹ đạo vũ trụ của các vật thể tốt hơn (Và thậm chí có thể nhận ra và dự đoán trước cách tiếp cận của thiên thạch), chúng ta sẽ thấy hành vi của sóng trong các điều kiện đặc biệt, tốt, và tất cả những điều đó.

Nó sẽ cho cái gì?

Nó vẫn chưa rõ ràng. Nhưng theo thời gian, thiết bị sẽ trở nên chính xác và nhạy hơn, đồng thời sẽ thu thập được nhiều tài liệu phong phú về sóng hấp dẫn. Dựa trên những tài liệu này, những bộ óc ham học hỏi sẽ bắt đầu tìm ra đủ thứ bất thường, câu đố và kiểu mẫu. Đến lượt nó, những quy luật và dị thường này sẽ phục vụ như một sự bác bỏ hoặc như một sự xác nhận của các lý thuyết cũ. Các công thức toán học bổ sung sẽ được tạo ra, các giả thuyết thú vị (các nhà khoa học Anh đã phát hiện ra rằng chim bồ câu tìm đường về nhà bằng sóng hấp dẫn!) Và nhiều hơn thế nữa. Và báo chí vàng chắc chắn sẽ tung ra một số loại huyền thoại, chẳng hạn như "Sóng thần trọng lực", một ngày nào đó sẽ đến, bao phủ hệ mặt trời của chúng ta và tất cả sinh vật sẽ bị đá. Và Wang sẽ lại bị lôi vào cuộc. Tóm lại là sẽ rất vui:]

Và kết quả là gì?

Kết quả là, chúng ta sẽ có được một lĩnh vực khoa học hoàn hảo hơn, có thể đưa ra cái nhìn chính xác hơn và bao quát hơn về thế giới của chúng ta. Và nếu bạn may mắn và các nhà khoa học bắt gặp một hiệu ứng tuyệt vời nào đó ... oh-pa!) ... thì chúng ta có thể hy vọng vào tiến bộ khoa học nghiêm túc.