Šta su uopšte gravitacioni talasi, kako se mogu definisati?
Gravitacioni talasi su sve do sada bili hipotetička ideja, proistekla iz jednačina koje je Albert Ajnštajn napisao pre tačno 100 godina. Ljudima je uglavnom poznata njegova specijalna teorija relativnosti, koja je veoma važna za nauku jer je promenila koncept vremena i prostora. Ajnštajn je zapravo uvideo neke nedostatke Njutnove teorije — promenio je jedan aksiom, i rekao da je brzina u svemiru ograničena na brzinu svetlosti, da ništa brže od toga ne postoji, a zadržao je relativnost. Deset godina kasnije, pokušao je da se suoči s problemom s kojim se suočavao i Njutn — pokušao je da opiše gravitaciju.
Gravitacija je zapravo najmisteroznija interakcija za fizičare, jedna od najmisterioznijih stvari oko nas, iako njeno prisustvo neprekidno osećamo.
Ajnštajn je, pokušavajući da odgovori na pitanje kako se planete kreću pod dejstvom gravitacije, napisao jednu jednačinu koja je savršeniji oblik Njutnovog zakona gravitacije. Preciznom matematikom pokazao je da mogu da se pojave neki talasi, a proračun je pokazao i da je za detektovanje tih talasa neophodna vrsta preciznosti za koju se donedavno smatralo da ju je nemoguće dostići, odnosno da je nemoguće doći do takvog tehnološkog napretka da bi se ti talasi registrovali.
Pa ipak, LIGO kolaboracija je uspela da dokaže da oni postoje!
Zašto je otkriće gravitacionih talasa toliko bitno? Zbog čega se smatra da oni donose revolucionarne promene u svet nauke?
S obzirom na to da se smatralo da je nemoguće uopšte snimiti gravitacione talase, sama činjenica da su oni snimljeni je izazvala veliko iznenađenje u naučnoj zajednici. To je plod velikog napora, koji traje više od 100 godina, da se otkriju odgovori na neka fundamentalna pitanja o tome kako funkcioniše univerzum. Sada smo dobili jedan značajan odgovor, koji nije samo važan za naučnike i fiziku nego je veoma bitan i za obične ljude. Prošireno je znanje ljudske civilizacije, a čitav projekat je rađen gotovo u mraku — nismo mogli biti sigurni da će LIGO instrumenti uopšte uspeti da zabeleže postojanje gravitacionih talasa. Bio je to jedan rizičan eksperiment, ali je dao rezultat.
Koliko je vremena bilo potrebno da se zabeleže gravitacioni talasi?
Postoji jedan kuriozitet u vezi sa tim. Samo postrojenje se gradilo 20 godina, a ideja o izgradnji takvog kompleksa postoji i nekoliko decenija duže. Kada je završena izgradnja, nismo morali da čekamo neko vreme da se eksperiment sprovede, nego su zapravo onog trenutka kada su pušteni u rad LIGO detektori „ulovili" gravitacioni talas! To je jedan potpuno fascinantan eksperiment, koji je istovremeno izveden na dve lokacije — na severozapadu i jugozapadu Amerike. Istovremeno su zabeležili isti signal.
Da li je utvrđeno iz kog dela svemira potiče talas?
Ono što u ovom trenutku znamo je da potiče približno iz sazvežđa Orla. Vrlo je teško odrediti tačnu lokaciju. Izvesno je da je događaj koji je izazvao gravitacioni talas bio zapravo sudar dve vrlo masivne crne rupe. Dakle, da bi se dogodio talas, potrebno je da se dve izuzetne mase sudare, i da to izazove poremećaj prostora i vremena, koji dalje izaziva širenje gravitacionih talasa. Na taj način saznajemo ponešto više i o samim crnim rupama.
Ovo otkriće može da pomogne da shvatimo kako je nastao univerzum?
Treba pre svega razumeti koliko je čudovišno prostranstvo univerzuma. Pošto se svetlost kreće ograničenom brzinom, iako je ona ogromna, potrebni su milioni i milijarde godina da svetlost stigne iz udaljenih delova svemira. Zato ćete u dubokom svemiru moći da posmatrate samo događaje koji su se desili veoma davno. Dakle, ovaj sudar crnih rupa se dogodio praktično pre nego što se razvio bilo kakav život na planeti Zemlji. Ne govorimo o ljudskoj vrsti, sisarima ili o razvijenijim višećelijskim organizmima — govorimo o tome da uopšte nije bilo nikakvog života kada se ovo desilo. I to je putovalo kroz svemir, stiglo je do nas, i mi smo danas uspeli da ga detektujemo.
Činjenica da je ovo potvrda Ajnštajnove teorije omogućuje nam da korišćenjem Ajnštajnovih jednačina bolje razumemo kako svemir funkcioniše.
Ako prihvatimo tezu da su gravitacioni talasi pomeranja u prostor-vremenu, da li bi njihovo otkriće teoretski moglo da omogući da i putovanje kroz vreme postane stvarnost?
Treba imati u vidu da za nas prostor-vreme nije nešto što nam je jasno — to je četvorodimenzionalni prostor, gde je četvrta dimenzija vreme, i on može da se opiše samo matematički. Možemo da probamo da ga zamišljamo, ali vrlo apstraktno. Pitanja koja se odnose na različite vremenske paradokse dominantno su vezana za specijalnu teoriju relativnosti.
Ajnštajn je, bez ikakvih kompromisa, upotrebio aksiomatiku, izveo svoje jednačine — i dobio paradoksalni rezultat, da one budu takve da vreme zavisi od brzine kojom se krećete. To nije nešto što je blisko našoj intuiciji, ali to znamo i iz filmova naučne fantastike — ako stavite nekoga u svemirski brod koji se jako brzo kreće, onda će vreme za njega teći drugačije. Takav jedan brod, koji putuje brzinom svetlosti, na neki način jeste vremenska mašina, zato što će za njega vreme teći drugačije.
Istovremeno, neki raznovrsni, čudnovati objekti koji su se pojavili u raznim fizičkim teorijama — kao što su recimo crvotočine, ili teorija struna, nastali su tako što su se fizičari igrali Ajnštajnovim jednačinama. Pokazalo se da bi oni teorijski mogli postojati, i da mogu da omoguće neku novu vrstu putovanja kroz svemir.
Danas smo još uvek daleko, ali razumevanje svemira na taj način može da nam pomogne da jednog dana i dođemo do toga — ali zaista u vrlo dalekoj budućnosti. U svakom slučaju, posle otkrića gravitacionih talasa više ništa neće biti isto. Promeniće se pogled na univerzum. A putovanje kroz vreme ipak neće biti moguće… Zasad.
