Содержание
Гравитационные волны наконец-то открыты | 07.10.2022, ИноСМИ
Материалы ИноСМИ содержат оценки исключительно зарубежных СМИ и не отражают позицию редакции ИноСМИ
Ученым удалось обнаружить колебания в пространстве-времени, вызываемые слиянием черных дыр. Это произошло через сто лет после того, как Альберт Эйнштейн в своей общей теории относительности предсказал эти «гравитационные волны», и через сто лет после того, как физики занялись их поисками. Это открытие позволяет по-новому взглянуть на вселенную.
Натали Уолчовер (Natalie Wolchover)
Ученым удалось обнаружить колебания в пространстве-времени, вызываемые слиянием черных дыр. Это произошло через сто лет после того, как Альберт Эйнштейн в своей общей теории относительности предсказал эти «гравитационные волны», и через сто лет после того, как физики занялись их поисками.
Об этом знаковом открытии сообщили сегодня исследователи из Лазерной интерферометрической гравитационно-волновой обсерватории LIGO. Они подтвердили слухи, которые уже несколько месяцев окружали анализ первого набора собранных ими данных.
Астрофизики говорят, что открытие гравитационных волн позволяет по-новому взглянуть на вселенную и дает возможность распознавать далекие события, которые невозможно увидеть в оптические телескопы, но можно почувствовать и даже услышать их слабое дрожание, доносящееся до нас через космос.
«Мы обнаружили гравитационные волны. Мы сделали это!» — объявил исполнительный директор научного коллектива из одной тысячи человек Дэвид Рейце (David Reitze), выступая сегодня на пресс-конференции в Вашингтоне в Национальном научном фонде.
Гравитационные волны — это, пожалуй, самое трудноуловимое явление из прогнозов Эйнштейна, на эту тему ученый дискутировал с современниками на протяжении десятилетий. Согласно его теории, пространство и время формируют растягивающуюся материю, которая искривляется под воздействием тяжелых объектов. Почувствовать гравитацию значит попасть в изгибы этой материи. Но может ли это пространство-время дрожать подобно шкуре барабана? Эйнштейн был в замешательстве, он не знал, что означают его уравнения.
И неоднократно менял свою точку зрения. Но даже самые стойкие сторонники его теории полагали, что гравитационные волны в любом случае слишком слабы и не поддаются наблюдению. Они расходятся каскадом наружу после определенных катаклизмов, и по мере движения попеременно растягивают и сжимают пространство-время. Но к тому времени, как эти волны достигают Земли, они растягивают и сжимают каждый километр пространства на ничтожную долю диаметра атомного ядра.
Чтобы засечь эти волны, понадобилось терпение и осторожность. Обсерватория LIGO запускала лазерные лучи туда и обратно вдоль расположенных под прямым углом четырехкилометровых колен двух детекторов, — один в Ханфорде, штат Вашингтон, а другой в Ливингстоне, штат Луизиана. Делалось это в поисках совпадающих расширений и сокращений этих систем при прохождении гравитационных волн. Используя самые современные стабилизаторы, вакуумные приборы и тысячи датчиков, ученые измеряли изменения в длине этих систем, составляющие всего одну тысячную от размера протона.
Такая чувствительность приборов была немыслима сто лет тому назад. Невероятной она казалась и в 1968 году, когда Райнер Вайс (Rainer Weiss) из Массачусетского технологического института задумал эксперимент, получивший название LIGO.
«Это великое чудо, что в конечном итоге им все удалось. Они сумели засечь эти крохотные вибрации!» — сказал теоретический физик из Арканзасского университета Дэниел Кеннефик (Daniel Kennefick), написавший в 2007 году книгу Traveling at the Speed of Thought: Einstein and the Quest for Gravitational Waves (Путешествуя со скоростью мысли. Эйнштейн и поиски гравитационных волн).
Это открытие положило начало новой эре астрономии гравитационных волн. Есть надежда, что у нас появятся более точные представления о формировании, составе и галактической роли черных дыр — этих сверхплотных шаров массы, которые искажают пространство-время настолько резко, что оттуда не может выйти даже свет. Когда черные дыры сближаются друг с другом и сливаются, они порождают импульсный сигнал — пространственно-временные колебания, которые нарастают по амплитуде и тону, а затем резко заканчиваются.
Те сигналы, которые может фиксировать обсерватория, находятся в звуковом диапазоне — правда, они слишком слабые, и невооруженным ухом их не услышать. Можно воссоздать этот звук, пробежав пальцами по клавишам фортепьяно. «Начинайте с самой низкой ноты и доходите до третьей октавы, — сказал Вайс. — Это то, что мы слышим».
Физики уже удивляются тому количеству и силе сигналов, которые зафиксированы на данный момент. Это значит, что в мире больше черных дыр, чем предполагалось ранее. «Нам повезло, но я всегда рассчитывал на такое везение, — сказал астрофизик Кип Торн (Kip Thorne), работающий в Калифорнийском технологическом институте и создавший LIGO совместно с Вайсом и Рональдом Дривером (Ronald Drever), которые тоже из Калтеха. — Обычно такое случается тогда, когда во вселенной открывается совершенно новое окно».
Подслушав гравитационные волны, мы можем сформировать совсем другие представления о космосе, а возможно, откроем невообразимые космические явления.
«Я могу сравнить это с моментом, когда мы впервые направили в небо телескоп, — сказала теоретический астрофизик Жанна Левин (Janna Levin) из Барнард-колледжа Колумбийского университета.
— Люди поняли, что там что-то есть, и это можно увидеть, но они не могли предугадать тот невероятный набор возможностей, которые существуют во вселенной». Аналогичным образом, заметила Левин, открытие гравитационных волн может показать, что во вселенной «полно темной материи, которую мы не в состоянии просто так определить при помощи телескопа».
История открытия первой гравитационной волны началась в понедельник утром в сентябре, и началась она с хлопка. Сигнал был такой четкий и громкий, что Вайс подумал: «Нет, это ерунда, ничего из этого не выйдет».
Накал страстей
Эта первая гравитационная волна прокатилась по детекторам модернизированной LIGO — сначала в Ливингстоне, а спустя семь миллисекунд в Ханфорде — во время имитационного прогона рано утром 14 сентября, за два дня до официального начала сбора данных.
Детекторы проходили «обкатку» после модернизации, длившейся пять лет и стоившей 200 миллионов долларов. Их оснастили новыми зеркальными подвесками для шумоподавления и системой активной обратной связи для подавления посторонних колебаний в режиме реального времени.
Модернизация дала усовершенствованной обсерватории более высокий уровень чувствительности по сравнению со старой LIGO, которая в период с 2002 по 2010 годы обнаружила «абсолютный и чистый ноль», как выразился Вайс.
Когда в сентябре пришел мощный сигнал, ученые в Европе, где в тот момент было утро, начали спешно засыпать своих американских коллег сообщениями по электронной почте. Когда проснулась остальная группа, новость распространилась очень быстро. По словам Вайса, практически все отнеслись к этому скептически, особенно когда увидели сигнал. Это была настоящая классика, как из учебника, и поэтому кое-кто подумал, что это подделка.
Ошибочные утверждения в процессе поиска гравитационных волн звучали многократно, начиная с конца 1960-х годов, когда Джозеф Вебер (Joseph Weber) из Мэрилендского университета посчитал, что он обнаружил резонансные колебания в алюминиевом цилиндре с датчиками в ответ на волны. В 2014 году состоялся эксперимент под названием BICEP2, по результатам которого было объявлено об обнаружении изначальных гравитационных волн — пространственно-временных колебаний от Большого взрыва, которые к настоящему времени растянулись и на постоянной основе застыли в геометрии вселенной.
Ученые из группы BICEP2 объявили о своем открытии с большой помпой, но потом их результаты были подвергнуты независимой проверке, в ходе которой выяснилось, что они неправы, и что этот сигнал пришел от космической пыли.
Когда космолог из Университета штата Аризона Лоуренс Краусс (Lawrence Krauss) услышал об открытии команды LIGO, он сначала подумал, что это «слепой вброс». Во время работы старой обсерватории смоделированные сигналы тайком вставляли в потоки данных для проверки реакции, и большая часть коллектива об этом не знала. Когда Краусс от знающего источника узнал, что на сей раз это не «слепой вброс», он с трудом смог сдержать радостное возбуждение.
25 сентября он сообщил своим 200 тысячам подписчикам в Твиттере: «Слухи об обнаружении гравитационной волны на детекторе LIGO. Поразительно, если правда. Сообщу детали, если это не липа». Затем следует запись от 11 января: «Прежние слухи о LIGO подтверждены независимыми источниками. Следите за новостями. Возможно, открыты гравитационные волны!»
Официальная позиция ученых была такова: не распространяться о полученном сигнале, пока не будет стопроцентной уверенности.
Торн, по рукам и ногам связанный этим обязательством хранить тайну, даже жене ничего не сказал. «Я отпраздновал в одиночку», — заявил он. Для начала ученые решили вернуться в самое начало и проанализировать все до мельчайших деталей, чтобы узнать, как распространялся сигнал через тысячи каналов измерения различных детекторов, и понять, не было ли чего-то странного в момент обнаружения сигнала. Они не нашли ничего необычного. Они также исключили хакеров, которые лучше всех должны были знать о тысячах потоков данных в ходе эксперимента. «Даже тогда, когда команда осуществляет слепые вбросы, они недостаточно совершенны, и оставляют после себя множество следов, — сказал Торн. — А здесь никаких следов не было».
В последующие недели они услышали еще один, более слабый сигнал.
Ученые анализировали первые два сигнала, а к ним поступали все новые. В январе они представили материалы своего исследования в журнале Physical Review Letters. Этот номер выходит в интернет-версии сегодня. По их оценкам, статистическая значимость первого, наиболее мощного сигнала превышает «5-sigma», а это значит, что исследователи на 99,9999% уверены в его подлинности.
Слушая гравитацию
Уравнения общей относительности Эйнштейна настолько сложны, что у большинства физиков ушло 40 лет на то, чтобы согласиться: да, гравитационные волны существуют, и их можно засечь — даже теоретически.
Сначала Эйнштейн думал, что объекты не могут выделять энергию в виде гравитационного излучения, но потом поменял свою точку зрения. В своей исторической работе, написанной в 1918 году, он показал, какие объекты могут это делать: гантелевидные системы, которые одновременно вращаются вокруг двух осей, например, двойные и сверхновые звезды, взрывающиеся подобно хлопушкам. Они-то и могут порождать волны в пространстве-времени.
Но Эйнштейн и его коллеги продолжали колебаться. Некоторые физики утверждали, что даже если волны существуют, мир будет колебаться вместе с ними, и ощутить их будет невозможно. И лишь в 1957 году Ричард Фейнман (Richard Feynman) закрыл этот вопрос, продемонстрировав в ходе мысленного эксперимента, что если гравитационные волны существуют, теоретически их можно обнаружить.
Но никто не знал, насколько распространены эти гантелевидные системы в космическом пространстве, и насколько сильны или слабы возникающие в результате волны. «В конечном итоге, вопрос звучал так: сможем ли мы когда-нибудь их обнаружить?» — сказал Кеннефик.
В 1968 году Райнер Вайс был молодым преподавателем Массачусетского технологического института, и ему поручили вести курс общей теории относительности. Будучи экспериментатором, он мало что знал о ней, но вдруг появились новости об открытии Вебером гравитационных волн. Вебер построил из алюминия три резонансных детектора размером с письменный стол и разместил их в разных американских штатах. Теперь он сообщил, что во всех трех детекторах зафиксировано «звучание гравитационных волн».
Ученики Вайса попросили объяснить природу гравитационных волн и высказать свое мнение о прозвучавшем сообщении. Изучая детали, он был поражен сложностью математических расчетов. «Я не мог понять, какого черта делает Вебер, как датчики взаимодействуют с гравитационной волной.
Я подолгу сидел и спрашивал себя: „Какую я могу придумать самую примитивную вещь, чтобы она обнаруживала гравитационные волны?“ И тут мне в голову пришла идея, которую я называю концептуальной основой LIGO».
Представьте себе три предмета в пространстве-времени, скажем, зеркала в углах треугольника. «Посылайте световой сигнал от одного к другому, — рассказывал Вебер. — Смотрите, сколько времени уходит на переход от одной массы к другой, и проверяйте, изменилось ли время». Оказывается, отметил ученый, это можно сделать быстро. «Я поручил это своим студентам в качестве научного задания. Буквально вся группа смогла сделать эти расчеты».
В последующие годы, когда другие исследователи пытались повторить результаты эксперимента Вебера с резонансным детектором, но постоянно терпели неудачу (непонятно, что наблюдал он, но это были не гравитационные волны), Вайс начал готовить гораздо более точный и амбициозный эксперимент: гравитационно-волновой интерферометр. Лазерный луч отражается от трех зеркал, установленных в форме буквы «Г» и формирует два луча. Интервал пиков и провалов световых волн точно указывает длину колен буквы «Г», которые создают оси Х и Y пространства-времени. Когда шкала неподвижна, две световые волны отражаются от углов и гасят друг друга. Сигнал в детекторе получается нулевой. Но если через Землю проходит гравитационная волна, она растягивает длину одного плеча буквы «Г» и сжимает длину другого (и наоборот поочередно). Несовпадение двух световых лучей создает сигнал в детекторе, показывая легкие колебания пространства-времени.
Сначала коллеги-физики проявляли скептицизм, но вскоре эксперимент обрел поддержку в лице Торна, чья группа теоретиков из Калтеха исследовала черные дыры и прочие потенциальные источники гравитационных волн, а также порождаемые ими сигналы. Торна вдохновил эксперимент Вебера и аналогичные усилия российских ученых. Поговорив в 1975 году на конференции с Вайсом, «я начал верить, что обнаружение гравитационных волн пройдет успешно», сказал Торн. «И я хотел, чтобы Калтех в этом тоже участвовал».
Он договорился с институтом, чтобы тот взял на работу шотландского экспериментатора Рональда Дривера, который также заявлял, что построит гравитационно-волновой интерферометр. Со временем Торн, Дривер и Вайс начали работать как одна команда, и каждый из них решал свою долю бесчисленных задач в рамках подготовки практического эксперимента. Это трио в 1984 году создало LIGO, а когда были построены опытные образцы и началось сотрудничество в рамках постоянно увеличивавшегося коллектива, они в начале 1990-х получили от Национального научного фонда финансирование в размере 100 миллионов долларов. Были составлены чертежи для строительства пары гигантских детекторов Г-образной формы. Спустя десятилетие детекторы заработали.
В Ханфорде и Ливингстоне в центре каждого из четырехкилометровых колен детекторов находится вакуум, благодаря которому лазер, его пучок и зеркала максимально изолированы от постоянных колебаний планеты. Чтобы еще больше застраховаться, ученые LIGO следят за своими детекторами во время их работы при помощи тысяч приборов, измеряя все что можно: сейсмическую активность, атмосферное давление, молнии, появление космических лучей, вибрацию оборудования, звуки в районе лазерного луча и так далее.
Затем они отфильтровывают свои данные от этих посторонних фоновых шумов. Пожалуй, главное в том, что у них два детектора, а это позволяет сличать полученные данные, проверяя их на наличие совпадающих сигналов.
Внутри создаваемого вакуума, даже в условиях полной изоляции и стабилизации лазеров и зеркал «все время происходят странные вещи», говорит заместитель пресс-секретаря проекта LIGO Марко Кавалья (Marco Cavaglià). Ученые должны отслеживать этих «золотых рыбок», «призраков», «непонятных морских монстров» и прочие посторонние вибрационные явления, выясняя их источник, чтобы устранить его. Один трудный случай произошел на проверочном этапе, рассказала научный исследователь из коллектива LIGO Джессика Макайвер (Jessica McIver), исследующая такие посторонние сигналы и помехи. Среди данных часто появлялась череда периодических одночастотных шумов. Когда она вместе с коллегами преобразовала вибрации зеркал в аудиофайлы, «стал отчетливо слышен звонок телефона», сказала Макайвер.
«Оказалось, что это рекламщики связи звонили по телефону внутри лазерного помещения».
В предстоящие два года ученые продолжат совершенствовать чувствительность детекторов модернизированной Лазерной интерферометрической гравитационно-волновой обсерватории LIGO. А в Италии начнет работать третий интерферометр под названием Advanced Virgo. Один из ответов, который помогут дать полученные данные, это как формируются черные дыры. Являются ли они продуктом схлопывания самых ранних массивных звезд, или они появляются в результате столкновений внутри плотных звездных кластеров? «Это только два предположения, я полагаю, их будет больше, когда все успокоятся», — говорит Вайс. Когда в ходе предстоящей работы LIGO начнет накапливать новые статистические данные, ученые начнут слушать истории о происхождении черных дыр, которые им будет нашептывать космос.
Судя по форме и размеру, первый, самый громкий импульсный сигнал возник в 1,3 миллиарда световых лет от того места, где после длившегося вечность медленного танца под влиянием взаимного гравитационного притяжения наконец слились две черные дыры, каждая примерно в 30 раз больше солнечной массы.
Черные дыры кружили все быстрее и быстрее, подобно водовороту, постепенно сближаясь. Потом произошло слияние, и они в мгновение ока выпустили гравитационные волны с энергией, сопоставимой энергии трех Солнц. Это слияние стало самым мощным энергетическим явлением из когда-либо зафиксированных.
«Как будто мы никогда не видели океан во время шторма», — сказал Торн. Он ждал этого шторма в пространстве-времени с 1960-х годов. То чувство, которое Торн испытал в момент, когда накатили эти волны, нельзя назвать волнением, говорит он. Это было нечто иное: чувство глубочайшего удовлетворения.
комментарии российских физиков / Хабр
11 февраля 2016 года навсегда войдёт в историю. В этот день состоялось одно из величайших научных открытий последнего времени — открытие гравитационных волн, предсказанных почти сто лет назад общей теорией относительности Альберта Эйнштейна. Рябь в ткани пространства-времени, которая искажает пространство и время вокруг себя, дошла до Земли и впервые была напрямую зарегистрирована.
«Мы открываем новую эру — эру гравитационно-волновой астрономии. Это можно сравнить с появлением телескопа или радиоастрономии. У нас появился новый инструмент для исследования Вселенной», — считает один из участников проекта LIGO, руководитель группы «Когерентная микрооптика и радиофотоника» Российского квантового центра (РКЦ) Михаил Городецкий.
Международный проект LIGO (Laser Interferometer Gravitational-Wave Observatory), лазерно-интерферометрическая гравитационно-волновая обсерватория, был запущен в 1992 году, сейчас в нём участвуют учёные из 15 стран. С самого начала в экспериментах участвовали российские физики, в том числе научные группы под руководством профессора физического факультета МГУ Валерия Митрофанова.
Сегодня Валерий Митрофанов и другие видные российские физики приняли участие в пресс-конференции, на которой подробно рассказали об открытии. Ниже — видеозапись пресс-конференции. Профессор Митрофанов выступает первым, сначала он комментирует в прямом эфире трансляцию из Вашингтона.
Там официально объявили сенсационную новость, слухи о которой ходили уже несколько недель.
Затем Валерий Митрофанов сам объяснил вкратце техническую сторону, как проходил эксперимент:
«Сигнал ловили от двух чёрных дыр, которые расположены от нас на расстоянии примерно в 1,3 миллиарда световых лет. Дыры вращались вокруг друг друга и в конце концов слились в одну. Об этом гравитационные волны просигнализировали всплеском, который и зафиксировали детекторы. Важно подчеркнуть, что это прямая регистрация волн, а не косвенная. За косвенную в 1993 году была присуждена Нобелевская премия. Детекторы поймали сигнал в 10 минус 19 степени метра. Это сегодня предельная точность измерения, которую до сих пор удалось достичь на Земле.
Что касается вклада российских учёных, то это, прежде всего, создание систем, которые позволяют выделить такой слабый сигнал на фоне шума. Задача, прямо скажем, сложнейшая».
Чёрные дыры имели массу примерно по 30 масс Солнца каждая и вращались друг вокруг друга с частотой 150 Гц.
Масса после слияния оказалась на три солнечные массы меньше, чем сумма масс до слияния: оставшаяся энергия была испущена в форме гравитационных волн.
Дойдя до Земли, гравитационные волны начали искажать наше пространство-время. Соответственно, начало периодически изменяться расстояние между элементами антенн обсерватории LIGO, что зарегистрировали детекторы лазерных лучей.
Гравитационные волны были зарегистрированы 14 сентября 2015 года в 13:51 по московскому времени.
«Это предельное достижение человеческой цивилизации, — заявил профессор МГУ Сергей Вятчанин. — LIGO почти достиг квантового предела измерений. Удалось зарегистрировать смещение двух макроскопических объектов массой в несколько килограммов и разнесенных на несколько километров с точностью, предрекаемой квантовой неопределённостью Гейзенберга».
«Сейчас у нас всего два детектора, но даже с ними мы сможем определить массы объектов, а по времени задержки — оценить их примерное положение на небе, — сказал один из авторов открытия, научный директор Российского квантового центра, профессор МГУ Михаил Городецкий.
— Для двух антенн локализация получается не очень хорошая — некоторая дуга на небе, но, когда полностью заработает третья Европейская гравитационная антенна, методом триангуляции мы сможем определять положение источников достаточно точно».
Г-образная антенна и обсерватория LIGO в штате Луизиана
Кстати, именно российские физики предложили подвешивать зеркала на кварцевых нитях вместо стальных (лазерные лучи отражались от зеркал в каждом четырёхкилометровом плече Г-образного интерферометра), что снизило посторонние шумы в системе. Без этого открытие вряд ли бы состоялось.
Видеозапись пресс-конференции
правдивых людей считают гравитационные волны мистификацией, чтобы убедить нас в том, что мир круглый теоретики вышли из себя, крича в небеса, что «прорыв» был ложью, придуманной жадными до славы учеными, поддержанной жадными до денег учреждениями и извергнутой жадными до трафика средствами массовой информации.
Все для того, чтобы вы не увидели большую ложь — саму гравитацию! Корпоративная физическая элита, опьяненная возможностью писать законы природы так, как она считает нужным, построила для наших умов тюрьму , друзья мои.
В скромном поиске настоящей правды ниже вы найдете подборку лучших теорий заговора о гравитационных волнах, которые может предложить Интернет. Эйнштейн в гробу перевернулся? Кого волнует, он, вероятно, один из Них.
1. Гравитационные волны — афера с целью обмана общественности
Ах да, классическая афера с теоретической физикой, оплаченная потом и слезами трудолюбивых налогоплательщиков. Есть несколько веток Reddit, подробно объясняющих это, но вот к чему все сводится:
- Физики «видят» невероятный «сигнал» в своем «детекторе».
- Проходят месяцы, других сигналов не обнаружено. Возникает паника из-за того, что тревога могла быть ложной.
- Академические институты и средства массовой информации мобилизованы, чтобы сделать громкое заявление о ложном сигнале. Анонс состоится 11 февраля, как раз к номинациям на Нобелевскую премию 2016 года.
- Постоянный срок, финансирование, известность и слава.
Доказательства:
Общее недоверие к системе и отсутствие информации о том, чем занимались физики LIGO в течение четырех месяцев до объявления.
Контраргументы:
С чего начать? Начнем с самого сигнала, который был впечатляюще громким и четким. Первым сценарием, рассмотренным физиками LIGO, был преднамеренно сфальсифицированный сигнал — так называемая «слепая инъекция». Через несколько часов команда убедилась, что это не так. В течение следующих нескольких месяцев они проверили множество детекторов окружающей среды, чтобы абсолютно убедиться, что сигнал не был просто случайным шумом. В целом вероятность того, что подобное событие является статистической случайностью, оценивается примерно в один к десяти миллионам.
Более того, у команды LIGO есть несколько других предварительных сигналов гравитационных волн за тот же трехмесячный период прослушивания. Вероятность того, что одно из этих событий будет сфальсифицировано, составляет около трех процентов — это не то, что достойно Нобелевской премии, но, безусловно, хороший кандидат.
И команда LIGO рассчитывает увидеть гораздо больше сигналов, когда детекторы снова включатся через несколько месяцев.
Контр-контраргументы:
Мы ничему не научились в ЦЕРНе, ребята?
2. Гравитационные волны — это афера, чтобы убедить нас в том, что Земля круглая
Зачем поколениям физиков изо всех сил увековечивать ложную теорию об основной природе Вселенной, в которой мы живем? Одно слово: КОНТРОЛЬ.
И что может быть лучше, чем устроить глобальный пропагандистский праздник, посвященный «теории» гравитации, заставить всех повторять свои догмы?
Доказательства:
Ах, гравитация… это удобное оправдание всего, что не имеет смысла в жизни на вращающемся шаре. Знаешь, что еще не имеет никакого чертового смысла? ЖИВУЩИЙ НА ШАРЕ, ОВЦА.
Просто посмотрите несколько видеороликов о плоской Земле, они все объяснят.
Контраргументы:
¯\_(ツ)_/¯
3.
Физики облажались
Ученые постоянно лажают. Не будем забывать, что в 2014 году астрофизики, работавшие на телескопе BICEP2, заявили, что нашли первое свидетельство существования гравитационных волн в ранней Вселенной, подтверждающее теорию «инфляции» — что космос очень быстро расширился после Большого взрыва. Через несколько месяцев начали закрадываться сомнения. К следующему году стало ясно, что «находка» — не что иное, как прах. Буквально.
Доказательства:
Помимо вышеупомянутого послужного списка физиков, «обнаружение» гравитационных волн LIGO явно было ничем иным, как разрежением электромагнитной фазы.
Контраргументы:
См. контраргументы к №1. Если вам нужна дополнительная информация, многие новостные агентства подробно рассказали обо всем, что сделали физики, чтобы убедиться, что на этот раз они не облажались.
Относительно BICEP2, Физические обзорные письма 9Редактор 0015 Роберт Гаристо добавляет, что ошибка была связана не столько с самой наукой, сколько с научной коммуникацией.
«Хотя это правда, что пресс-конференция и, в некоторой степени, препринт результатов BICEP2 оказались неверными, если вы посмотрите на документ PRL , он был гораздо более осмотрителен в отношении открытия», — сказал он. сказал Гизмодо. «Эта бумага все еще не ошиблась».
В случае с бумагой LIGO сами научные утверждения гораздо более надежны. «Я не могу на 100 процентов сказать, что мы не живем в Матрице, но я не могу представить другого способа опровергнуть это», — сказал Гаристо. «Доказательства слишком веские».
Контр-аргумент:
А как насчет Матрицы?
4. Злой гений обманывает всех нас
На самом деле это исходит от самих физиков LIGO. На самом деле, это единственный возможный способ представить, что сигнал, прошедший через детекторы LIGO 14 сентября 2015 года, был ложным.
Доказательства:
«Злой гений по определению умнее нас», — сказал Gizmodo физик Калифорнийского технологического института и сотрудник LIGO Алан Вайнштейн.
«Мы не можем исключить гипотезу о злом гении, потому что мы недостаточно умны».
[Примечание редактора: Злой гений, по словам Вайнштейна, отличается от мошенника. Предположительно, недовольный сотрудник мог подсадить инъекцию в детекторы LIGO и замести следы. «Мы очень много думали об этом и пришли к выводу, что не знаем, как это сделать», — сказал Вайнштейн. «Поэтому любой, кто это сделал, должен был быть умнее нас». Следовательно, злой гений.]
Контраргумент:
Мы не можем вычислить вероятность того, что злой гений обманом заставит всю планету поверить в то, что когда-то малоизвестный результат общей теории относительности на самом деле реален, но может возникнуть вопрос. почему человек с такими умственными способностями не использует этот мозг с большей пользой. Например, построить варп-двигатель/машину времени и отправиться в более просвещенную часть галактики/будущего, или просто сказать «к черту всех» и засунуть остальных в Матрицу.
(см.
№ 3.)
Исправление от 19.02.16: В предыдущей версии этой статьи имя Алана Вайнштейна было написано с ошибкой и говорилось, что он физик из Калифорнийского университета в Лос-Анджелесе. Он в Калтехе.
Следите за автором @themadstone
Новости | Гравитационные волны обнаружены через 100 лет после предсказания Эйнштейна | LIGO Lab
См. также: Пресс-релиз LIGO Hanford
LIGO открывает новое окно во Вселенную с наблюдением гравитационных волн от сталкивающихся черных дыр
WASHINGTON, DC/Cascina, Italy
Ученые впервые наблюдали рябь в ткани пространства-времени, называемую гравитационными волнами, достигающую Земли в результате катастрофического события в далекой Вселенной. Это подтверждает главное предсказание общей теории относительности Альберта Эйнштейна 1915 года и открывает беспрецедентное новое окно в космос.
Гравитационные волны несут информацию о своем драматическом происхождении и о природе гравитации, которую нельзя получить иначе.
Физики пришли к выводу, что обнаруженные гравитационные волны были созданы в течение последней доли секунды слияния двух черных дыр с образованием одной, более массивной вращающейся черной дыры. Это столкновение двух черных дыр было предсказано, но никогда не наблюдалось.
Гравитационные волны были обнаружены 14 сентября 2015 г. в 5:51 утра по восточному летнему времени (09:51 UTC) двумя детекторами лазерной интерферометрической гравитационно-волновой обсерватории (LIGO), расположенными в Ливингстоне, штат Луизиана, и Хэнфорде. , Вашингтон, США. Обсерватории LIGO финансируются Национальным научным фондом (NSF) и были задуманы, построены и эксплуатируются Калифорнийским технологическим институтом и Массачусетским технологическим институтом. Открытие, принятое для публикации в журнале Physical Review Letters, было сделано научной коллаборацией LIGO (в которую входят коллаборация GEO и Австралийский консорциум интерферометрической гравитационной астрономии) и коллаборацией Virgo с использованием данных двух детекторов LIGO.
Основываясь на наблюдаемых сигналах, ученые LIGO подсчитали, что черные дыры для этого события были примерно в 29 и 36 раз больше массы Солнца, и событие произошло 1,3 миллиарда лет назад. Примерно в 3 раза больше массы Солнца было преобразовано в гравитационные волны за долю секунды — с пиковой выходной мощностью примерно в 50 раз больше, чем у всей видимой Вселенной. Глядя на время прибытия сигналов — детектор в Ливингстоне зафиксировал событие на 7 миллисекунд раньше детектора в Хэнфорде — ученые могут сказать, что источник находился в Южном полушарии.
Согласно общей теории относительности, пара черных дыр, вращающихся вокруг друг друга, теряет энергию из-за излучения гравитационных волн, заставляя их постепенно сближаться друг с другом в течение миллиардов лет, а затем гораздо быстрее в последние минуты. В течение последней доли секунды две черные дыры сталкиваются друг с другом почти на половине скорости света и образуют единую более массивную черную дыру, преобразуя часть объединенной массы черных дыр в энергию, согласно теории Эйнштейна.
формула E=mc 2 . Эта энергия излучается в виде последнего сильного всплеска гравитационных волн. Именно эти гравитационные волны наблюдал LIGO.
Существование гравитационных волн было впервые продемонстрировано в 1970-х и 80-х годах Джозефом Тейлором-младшим и его коллегами. Тейлор и Рассел Халс открыли в 1974 году двойную систему, состоящую из пульсара на орбите вокруг нейтронной звезды. Тейлор и Джоэл М. Вайсберг в 1982 году обнаружили, что орбита пульсара со временем медленно сокращается из-за высвобождения энергии в виде гравитационных волн. За открытие пульсара и демонстрацию возможности именно этого измерения гравитационных волн Халс и Тейлор были удостоены Нобелевской премии по физике в 1919 году.93.
Новое открытие LIGO — это первое наблюдение самих гравитационных волн, сделанное путем измерения крошечных возмущений, которые волны вносят в пространство и время, когда они проходят через землю.
«Наше наблюдение за гравитационными волнами реализует амбициозную цель, поставленную более 50 лет назад, чтобы непосредственно обнаружить это неуловимое явление и лучше понять Вселенную, и, соответственно, выполняет наследие Эйнштейна в связи со 100-летием его общей теории относительности», — говорится в сообщении.
Дэвид Х. Рейтце из Калифорнийского технологического института, исполнительный директор лаборатории LIGO.
Открытие стало возможным благодаря расширенным возможностям Advanced LIGO, значительному обновлению, которое повышает чувствительность инструментов по сравнению с детекторами LIGO первого поколения, что позволяет значительно увеличить объем исследуемой Вселенной и открыть гравитационные волны во время первого запуска наблюдения. Национальный научный фонд США лидирует в финансовой поддержке Advanced LIGO. Финансирующие организации в Германии (Общество Макса Планка), Великобритании (Совет по научно-техническим средствам, STFC) и Австралии (Австралийский исследовательский совет) также взяли на себя значительные обязательства по проекту. Несколько ключевых технологий, которые сделали Advanced LIGO намного более чувствительным, были разработаны и протестированы в сотрудничестве с немецко-британским GEO. Значительные компьютерные ресурсы были предоставлены Ганноверским атласным кластером AEI, лабораторией LIGO, Сиракузским университетом и Университетом Висконсин-Милуоки.
Несколько университетов спроектировали, построили и испытали ключевые компоненты Advanced LIGO: Австралийский национальный университет, Университет Аделаиды, Университет Флориды, Стэнфордский университет, Колумбийский университет города Нью-Йорка и Университет штата Луизиана.
«В 1992 году, когда было одобрено первоначальное финансирование LIGO, это была самая крупная инвестиция, которую когда-либо делал NSF», — говорит Франс Кордова, директор NSF. «Это был большой риск. Но Национальный научный фонд — это агентство, которое берет на себя такие риски. Мы поддерживаем фундаментальную науку и инженерию на том этапе пути к открытиям, когда этот путь далеко не ясен. Мы финансируем первопроходцев. Вот почему США продолжают оставаться мировым лидером в развитии знаний».
Исследования LIGO проводятся Научной коллаборацией LIGO (LSC), группой из более 1000 ученых из университетов США и 14 других стран. Более 90 университетов и научно-исследовательских институтов в LSC разрабатывают детекторные технологии и анализируют данные; около 250 студентов являются активными участниками сотрудничества.
Детекторная сеть LSC включает интерферометры LIGO и детектор GEO600. В команду GEO входят ученые из Института гравитационной физики им. Макса Планка (Институт Альберта Эйнштейна, AEI), Университета Лейбница в Ганновере, а также партнеры из Университета Глазго, Университета Кардиффа, Университета Бирмингема, других университетов Великобритании и Университет Балеарских островов в Испании.
«Это обнаружение — начало новой эры: область гравитационно-волновой астрономии теперь стала реальностью», — говорит Габриэла Гонсалес, представитель LSC и профессор физики и астрономии в Университете штата Луизиана.
Первоначально LIGO была предложена в качестве средства обнаружения этих гравитационных волн в 1980-х годах Райнером Вайсом, почетным профессором физики из Массачусетского технологического института; Кип Торн, почетный профессор теоретической физики имени Ричарда П. Фейнмана Калифорнийского технологического института; и Рональд Древер, почетный профессор физики, также из Калифорнийского технологического института.
«Описание этого наблюдения прекрасно описано в общей теории относительности Эйнштейна, сформулированной 100 лет назад, и представляет собой первую проверку теории в условиях сильной гравитации. Было бы чудесно посмотреть на лицо Эйнштейна, если бы мы могли ему это сказать», — говорит Вайс.
«С этим открытием мы, люди, приступаем к чудесному новому поиску: к исследованию искривленной стороны вселенной — объектов и явлений, созданных из искривленного пространства-времени. Сталкивающиеся черные дыры и гравитационные волны — наши первые прекрасные примеры», — говорит Торн.
Исследования Virgo проводятся коллаборацией Virgo, состоящей из более чем 250 физиков и инженеров, принадлежащих к 19 различным европейским исследовательским группам: 6 из Национального центра научных исследований (CNRS) во Франции; 8 от Национального института ядерной физики (INFN) в Италии; 2 в Нидерландах с Nikhef; РКП Вигнера в Венгрии; группа POLGRAW в Польше; и Европейская гравитационная обсерватория (EGO), лаборатория, в которой находится детектор Virgo недалеко от Пизы в Италии.
Фульвио Риччи, представитель Virgo, отмечает, что «это важная веха для физики, но, что более важно, просто начало многих новых и захватывающих астрофизических открытий, которые будут сделаны с помощью LIGO и Virgo».
Брюс Аллен, управляющий директор Института гравитационной физики имени Макса Планка (Институт Альберта Эйнштейна), добавляет: «Эйнштейн думал, что гравитационные волны слишком слабы, чтобы их можно было обнаружить, и не верил в существование черных дыр. Но я не думаю, что он был бы против ошибиться!
«Детекторы Advanced LIGO — это проявление силы науки и техники, которое стало возможным благодаря поистине выдающейся международной команде техников, инженеров и ученых», — говорит Дэвид Шумейкер из Массачусетского технологического института, руководитель проекта Advanced LIGO. «Мы очень гордимся тем, что завершили этот проект, финансируемый NSF, вовремя и в рамках бюджета».
В каждой обсерватории L-образный интерферометр LIGO длиной две с половиной мили (4 км) использует лазерный свет, разделенный на два луча, которые движутся вперед и назад по плечам (трубки диаметром четыре фута, находящиеся под почти идеальный вакуум).
Лучи используются для контроля расстояния между зеркалами, точно расположенными на концах плеч. Согласно теории Эйнштейна, расстояние между зеркалами изменится на бесконечно малую величину, когда гравитационная волна пройдет мимо детектора. Изменение длин плеч меньше одной десятитысячной диаметра протона (10 -19 метр) могут быть обнаружены.
«Чтобы сделать эту фантастическую веху возможной, потребовалось глобальное сотрудничество ученых — лазерная и подвесная технология, разработанная для нашего детектора GEO600, была использована для того, чтобы сделать Advanced LIGO самым совершенным из когда-либо созданных детекторов гравитационных волн», — говорит Шейла Роуэн, профессор физики и астрономии в Университете Глазго.
Независимые и удаленные друг от друга обсерватории необходимы для определения направления события, вызвавшего гравитационные волны, а также для проверки того, что сигналы исходят из космоса, а не от какого-то другого местного явления.
С этой целью лаборатория LIGO тесно сотрудничает с индийскими учеными из Межуниверситетского центра астрономии и астрофизики, Центра передовых технологий Раджи Раманна и Института плазмы для создания третьего усовершенствованного детектора LIGO на индийском субконтинент.
В ожидании одобрения правительства Индии он может быть введен в эксплуатацию в начале следующего десятилетия. Дополнительный детектор значительно улучшит способность глобальной сети детекторов локализовать источники гравитационных волн.
«Мы надеемся, что это первое наблюдение ускорит создание глобальной сети детекторов, чтобы обеспечить точное определение местоположения источника в эпоху астрономии с несколькими посыльными», — говорит Дэвид Макклелланд, профессор физики и директор Центра гравитационной физики в Австралийском университете. Национальный университет.
Дополнительные ресурсы видео и изображений можно найти здесь: http://mediaassets.caltech.edu/gwave
Caltech
Кэти Свитил
Директор по новостной и контентной стратегии
626-676-7628 (моб.)
[email protected]
Массачусетский технологический институт
Кимберли Аллен
Директор по связям со СМИ
Заместитель директора отдела новостей Массачусетского технологического института
617-253-2702 (каб.