Доцент СПбГУ Алексей Головнёв: «Мы получили решающее подтверждение нашим теоретическим представлениям о Вселенной»

СМИ всего мира обсуждают новость: обнаружение учеными гравитационных волн Эйнштейна. Значение этого события для мира науки комментирует Алексей Головнёв, доцент СПбГУ (кафедра физики высоких энергий и элементарных частиц СПбГУ):

«Мы являемся свидетелями события, которое, можно сказать без преувеличения, знаменует собой смену научных эпох для всех, кто занимается изучением гравитационного взаимодействия. Было объявлено о прямом экспериментальном обнаружении гравитационных волн. О значимости этого результата для научного сообщества можно судить уже хотя бы по той настойчивости, с которой физики шли к нему в течение десятилетий, невзирая на неудачи и планомерно приближаясь к необходимой чувствительности аппаратуры. Достаточно сказать, что Джозеф Вебер начал свои пионерские исследования на рубеже пятидесятых и шестидесятых годов XX века. Его собственные заявления об обнаружении гравитационных волн не подтвердились, но они привлекли внимание к этой проблеме, и в конечном счете вызвали к жизни такие проекты, как LIGO, приведшие ученых к победе, о которой было наконец объявлено.

Гравитационные волны являются необходимым следствием как общей теории относительности Эйнштейна, так и практически любых ее обобщений и расширений, которые используются сегодня для описания гравитационного взаимодействия. Являясь обобщением специальной теории относительности, общая теория относительности не допускает мгновенного действия на расстоянии, и поэтому предсказывает, что перемещения материи в одной области пространства вызывают распространение волны, волны искривлений пространства и времени, которая через определенное время может достичь другой материальной системы, например гравитационной антенны, находящейся в другой области пространства, и оказать на нее воздействие. Это похоже на то, как брошенный в воду камень вызывает покачивания поплавка лишь спустя некоторое время — время, необходимое для распространения поверхностной волны от одной точки до другой. Именно такое покачивание "поплавка" и было обнаружено в сентябре 2015 года, а в роли брошенного камня оказалось слияние двух черных дыр — процесс, приводящий к выделению огромной энергии в виде гравитационных волн.

Тем самым мы получили решающее подтверждение нашим теоретическим представлениям о Вселенной. Гравитационные волны являются принципиально важным элементом современной картины физической реальности и играют важную роль в описании многих физических систем, от двойных пульсаров, которые теряют энергию в виде излучения гравитационных волн, до космологии ранней Вселенной, поскольку квантовые флуктуации во время инфляции приводили в том числе к рождению гравитационных волн. Кроме того, в перспективе это открывает совершенно новое окно возможностей для астрономических и космологических исследований. Например, спектр гравитационных волн, излучаемых при слиянии двух Черных дыр, может быть использован для сравнения теории гравитации с наблюдениями за пределами той области, в которой теория Эйнштейна уже была столь детально изучена в экспериментах. Уже сейчас благодаря объявленному обнаружению гравитационных волн установлены весьма сильные ограничения сверху на возможную массу гравитона, что может отчасти служить подтверждением теории относительности, в которой гравитон безмассов».