advance.hr
Нешто исклучително се случи во светот на науката. Првпат се детектирани гравитациски бранови, шумови во просторот и времето, нешто за што зборувал славниот Алберт Ајнштајн пред сто години. Сега би било подеднакво значајно кога ова важно откритие би успеало што подобро да се претстави на широката публика, па да се обидеме. Вреди да се потрудиме бидејќи резултатот е навистина прекрасен.
Пред 100 години, на 20 март во 1916 година Алберт Ајнштајн ја претставил општата теорија за релативност. Се работи за едно од најголемите достигнувања во физиката во 20 век, но што е всушност општа теорија за релативноста?
Накусо, општата теорија за релативноста ни ја опишува гравитацијата и како таа навистина функционира. Секако, Анјштајн не бил прв кој ни ја открил позадината на мистериозната гравитација, тоа бил Исак Њутн уште во 17 век, но Њутновите закони функционирале многу добро ако ги применуваме на релативно мал простор. На пример, ако ја мериме силата на гравитацијата на објектот кој го фрламе од врв на висока зграда или дури ако ја мериме гравитацијата при одење на Месечината.
Во контекст на вселената која не опкружува тоа сепак се многу мали простори. Проблемот со Њутновите закони е дека тие почнуваат да даваат погрешни мерки ако зборуваме навистина за огромни простори и исклучително далечни тела како што се на пример планетата Земја и Сонцето.
На кој начин Ајнштајн ја објаснил гравитацијата со својата општа теорија на релативноста? На начин на кој ни објаснил дека тоа што го перципираме како сила на гравитацијата, всушност е нешто што произлегува од закривеноста на времето и просторот. Што пак значи тоа? Како времето и просторот можат да бидат „закривени?‟ Полека, мораме да одиме чекор по чекор ако сакаме да го разбереме ова комплексно прашање.
Значи, гравитација, сите знаеме што е гравитација. Се „паѓа‟ надолу, работите околу нас, битијата околу нас, ние самите. Како нешто да „не влече‟ кон доле, кон земјата… Сите сме свесни за тоа, значи знаеме како делува гравитацијата, но никој од нас всушност не знае „што е‟ гравитација. Од каде таа? Зошто не влече кон центарот на Земјата?
Покрај сите теории, ако сме искрени, се уште не знаеме фундаментално што е тоа гравитација, иако знаеме многу за тоа како таа се однесува.
Еве што знаеме… Гравитацијата е сила која привлекува меѓу две маси, две тела. Гравитацијата не е само сила која ги привлекува објектите на Земјата, гравитацијата е привлечна сила која постои меѓу сите објекти, во целата вселена.
Исак Њутн (1642-1727) открил дека гравитацијата постои меѓу сите објекти. Таа влијае на јаболката да падне од дрбото и таа не „држи‟ на површината бидејќи без неа би одлетале во вселената.
Но, таа иста гравитација постои на секаде во вселената. Таа делува и меѓу две податомски честици и меѓу две ѕвезди, планети и галаксии.
Гравитацијата е заслужна за комплексноста на вселената.
Ефектот на гравитацијата се шири од секој објект кон вселената и тоа во сите правци. Колку далеку? Бесконечно далеку. Секако, силата на гравитациските сили нагло слабее со далечината. На пример, ние луѓето никогаш не сме свесни за Сончевата гравитација, бидејќи силата со која таа не повлекува кон себе е толку мала поради далечината меѓу Земјата и Сонцето. Сепак, токму Сончевата гравитација е заслужна за фактот дека нашата Земја се наоѓа во орбитата!
Исто така не сме свесни ни за гравитациската сила која Месечината ја има на нас и на се околу нас, но ја има. Месечевата гравитација „ги повлекува‟ нашите мориња и океани кон себе па затоа имаме плима и осека. Што одработува силата на гравитацијата? Едноставно е – колку објектот е помасовен, толку поголема ќе биде и неговата гравитација. Што ви кажува вагата кога се мерите? Вагата всушност ви зборува колку колку гравитацијата делува на вашето тело.
Како Ајнштајн ги унапредил Њутновите закони? На начин што со својата теорија констатирал дека гравитацијата всушност не е сила туку последица на закривеноста на времето и просторот. Значи, повторно сме тука, кај таа „закривеност‟, а сега ќе се обидеме и да ја објасниме.
Значи, Њутн зборувал дека гравитацијата е фундаментална сила, нешто што делува од секој предмет на секој предмет. Секој од нас има своја гравитациска сила, секоја ѕвезда и секој атом.
Но, тука доаѓа Ајнштајн и неговата револуционерна нова идеја за гравитацијата. Да, и тој сметал дека масата има врска со гравитацијата, но како? На начин што самата вселена е закривена, околу таа маса, на пример околу ѕвездите или планетите. Значи, ѕвезда или планета на некој начин создала владбнатина во која секој објект, ако би дошол доволно блиску, едноставно би влегол во неа.
Како тоа да се објасни да има смисла?
Да го кажеме тоа вака, масата порачува на просторот како да се закриви околу неа, додека просторот порачува на масата како да се движи. Од тоа произлегува дека гравитацијата всушност не е сила, туку закривеност на просторот, но не само на просторот, туку како што не учи Ајнштајн и на времето, т.е. на концептот кој ги обединува и просторот и времето, а тој концепт се нарекува едноставно „простор-време‟ или простор-време континуум (бесконечност).
Нема да влегуваме многу длабоко во овој концепт бидејќи ќе ни треба многу време за сите објаснувања, но да наведеме дека просторот има 3 димензии (должина, ширина, висина), додека времето има само една (тоа едноставно „оди‟ и тоа е тоа), што значи дека просторот-времето има четири димензии.
Ова всушност многу ни зборува и за генијалноста на самиот Ајнштајн, кој ставајќи ги овие две идеи заедно, просторот и времето, сфатил дека всушност просторот и времето се релативни. Што значи тоа? Тоа всушност значи, дека за објект кој се движи, времето поминува побавно, за разлика на објект кој мирува.
Звучи апсурдно? Секако дека таа идеја ни звучи апсурдно, ако силно се затрчаме нема да постигнеме сказалката на нашиот рачен часовник да чука побавно. Нема да успори ни ако се возиме со авион. Но, мораме притоа да имаме на ум дека ние во споредба до на пример брзината на светлината, всушност се движиме многу бавно.
Феноменот кој прв го открил Ајнштајн денес е потврден. Научниците ставиле прецизни часовници во вселенски ракети со висока брзина и кога се вратиле на Земјата тие часовници покажува како доцнат зад часовниците на Земјата. Доцнењето било минијатурно, но тоа нема врска, теоријата на Ајнштајн била докажана.
Тоа е огромна работа која и денес тешко можеме лаички да ја разбереме, но која целосно ја менува нашата перцепција за вселената, но и за времето. Концептот подоцна ќе биде популаризиран во низа романи и филмови со централна тема патување низ времето (за таа тема можеме поопширно да зборуваме во друга прилика).
Значи, пред да почнеме со главната работа, што научивме до сега? Њутн ни рекол многу за рудименталната гравитација, таква каква што ја доживуваме „со просто око‟ околу себе, но Ајнштајн отишол чекор подалеку и докажал дека постои т.н. простор-време континуум, т.е. дека просторот се закривува околу масата и дека од таму произлегува гравитацијата.
Њутновото објаснување ни помага да ја сфатиме гравитацијата „околу нас‟, но не и во беспаќата на вселената, неговите закони таму даваат погрешни резултати, но Ајнштајн тоа го решил со надградба за закривениот простор.
Сега доаѓаме до клучниот момент, до актуелното историско откритие кое потврдило дека Ајнштајновата теорија била во право цело ова време. Имено, Ајнштајн тврдел дека при закривување на тој простор, се случуваат т.н. гравитациски бранови кои треперат, пловат од изворот на закривување кон надвор.
Ајнштајн уште во далечната 1916 година предвидувал дека тие гравитациски бранови транспортираат енергија и гравитациска радијација.
Сто години подоцна, денес ја добивме потврдата, Ајнштајн уште еднаш бил во право! Како бил во право? Како знаеме? Знаеме, денес знаеме, бидејќи откривме постоење на гравитациски бранови! Како сме ги откриле? Дали сме ги виделе? Уште подобро, ги слушнавме. Да го објасниме ова. Ова е приказна за друга галаксија, милијарда или и повеќе светлосни години далеку, црната дупка е се само не празна, замислете ѕвезда 10 пати поголема од нашето Сонце згусната на простор со големина на градот Загреб. Резултатот е исклучително силно гравитациско поле, тоа е толку силно што дури ни светлината од него не може да побегне, бидејќи со толкава сила привлекува се околу себе, па дури и самата светлина.
Значи, тие две црни дупки, сами по себе веќе екстремно набиени со гравитациска сила, се судриле. Што се случило? Се потресло само ткивото простор-време кое ги опкружувало. И што потоа се случило? Се случило тоа, дека постојат сите гравитациски бранови за кои Анјштајн теоретизирал, тие експлодирале кон вселената со огромна сила, патувајќи се подалеку и подалеку… се до нас, се до Земјата.
За среќа по нас, во последните години сепак толку сме напредувале што сме се одлучиле да вложиме труд во истражување на генијалните теории на Ајнштајн. Со таа цел во САД се изградени две огромни „слушалници‟, т.е. два големи комплекса кои имаат за цел да ги слушаат звуците кои ни доаѓаат од вселената, поточно звуци кои би можеле да го потврдат токму гравитациските бранови.
Името на овие големи комплекси е Ласерска Интеферометарска Опсерваторија за Гравитациски Бранови или LIGO (Laser Interferometer Gravitational-Wave Observatory). Како изгледа? Од централната станица секоја опсерваторија има два крака во облик на буквата Л латинично (L), со вакуумски системи, со должина од по четири километри. Понатаму, двете опсерватории, едната во Ливингстон во американската сојузна држава Луизијана, а другата во Ханфорд во американската сојузна држава Вашингтон, оддалечени се точно 3,002 километри. Зошто? Пресметано е дека ова е разликата во времето за доаѓање на гравитациските бранови од околу 10 милисекунди. Опсерваториите се изградени пред десетина години, но дури оваа година се развиени со нова технологија и таа веднаш вроди со плод.
Колосалната вселенска колизија, огромна експлозија која се случила во момент кога се судриле и споиле две црни дупки, произвела толку силно треперење кое патувало низ вселената, далеку, далеку се до нас… Секако, додека ова треперење помине толкав пат, толку милиони светлосни години, тоа веќе е толку суптилно и тивко што тој вселенски шепот, за кој до сега се кажуваше само во теоријата, евентуално можеме да го слушнеме само со најразвиена опрема.
Тоа се случи, го слушнавме тој немир, по првпат. Ајнштајн бил во право, гравитациските бранови постојат, а ние можеме навистина да кажеме дека сме сведови на нешто прекрасно и волшебно. Што се менува после ова? Се. Погледот кон вселената повеќе никогаш нема да биде ист, бидејќи луѓето до сега имале донекаде прилика да ја гледаат вселената, но од сега за прв пат и да ја слушнат. Да се слушне вселената е исклучителна способност, нешто како скенер на вселената, способност со која ќе можеме да најдеме тела за кои само сме размислувале дека во вселената некаде можеби постојат, но и тие до кои се уште нашето откритие не дошло, ниту нашата фантазија.