¿Qué son las ondas gravitacionales? ¿De qué sirve el descubrimiento de las ondas gravitacionales?
No hace mucho, los científicos estadounidenses utilizaron experimentos para demostrar la existencia de ondas gravitacionales. Recientemente, algunas personas en China propusieron la teoría de las ondas gravitacionales hace unos años, pero fueron ridiculizadas y finalmente archivadas y atrajeron la atención. Entonces, ¿qué son exactamente las ondas gravitacionales? ¿Qué utilidad tiene su descubrimiento para el futuro progreso de la civilización humana y de la ciencia y la tecnología?
Qué son las ondas gravitacionales
Las ondas gravitacionales también llamadas ondas de gravedad son un tipo de fluctuación del espacio-tiempo que se propaga a la velocidad de la luz predicha por la teoría general de la relatividad de Einstein. Son perturbaciones en la curvatura del espacio-tiempo. Una forma de transmitirse hacia el exterior en forma de onda viajera. Así como las cargas eléctricas emiten radiación electromagnética cuando se aceleran, los objetos igualmente masivos emiten radiación gravitacional cuando se aceleran. Ésta es una predicción importante de la relatividad general.
Si se puede confirmar la noticia de la primera detección directa de ondas gravitacionales, estas ya no serán tan importantes, porque nos beneficiaremos mucho: confirmaremos una vez más que Einstein tenía razón. Sí, la radiación gravitacional es real y el proceso de fusión de los agujeros negros produce dicha radiación gravitacional y, lo que es más importante, dichas señales de radiación gravitacional pueden detectarse desde la Tierra. Este será un nuevo campo de la astronomía, un nuevo campo de la astronomía que no requiere telescopios, y abrirá nuevos horizontes para nuestra comprensión de los agujeros negros, las estrellas de neutrones y otro tipo de objetos difíciles de observar con métodos tradicionales.
La gravedad significa gravitación universal, también conocida como interacción gravitacional. Se refiere a la tendencia de los objetos con masa a acelerarse más cerca unos de otros. Es una de las cuatro fuerzas interactivas básicas de la naturaleza y la fuerza más ubicua de la naturaleza. Se puede decir que está en todas partes.
Cai Yifu, profesor de la Facultad de Física de la Universidad de Ciencia y Tecnología de China, explicó que en la mecánica clásica se considera que la gravedad es la interacción entre objetos con masa. Sin embargo, en la teoría general de la relatividad de Einstein, la gravedad es un fenómeno provocado por la curvatura del espacio-tiempo debido a la presencia de masa. "La teoría general de la relatividad cree que la masa de materia doblará el espacio y el tiempo. Por ejemplo, cuando una persona se sienta en un sofá, la superficie originalmente plana del sofá se hundirá inmediatamente hacia abajo, formando un hoyo, y los objetos que antes colocado alrededor del sofá habrá una tendencia a deslizarse hacia el centro del hoyo, por lo que se genera gravedad universal "
"Lo mismo ocurre, por ejemplo, con cuerpos celestes masivos como. "El Sol, la Tierra, las estrellas y los agujeros negros están colocados en el espacio y el tiempo, y el espacio y el tiempo serán diferentes. Se formará una 'curva abollada' y surgirá la gravedad", dijo Su Meng, investigador del Departamento de Ciencia y Tecnología. Física en el Instituto Tecnológico de Massachusetts.
Se puede observar que desde la perspectiva de la teoría general de la relatividad de Einstein, la gravedad equivale a un espacio-tiempo curvo. Las ondas gravitacionales son un fenómeno en el que, en un contexto de espacio-tiempo curvo, cuando se produce una perturbación provocada por el movimiento acelerado de un objeto de masa, las fluctuaciones resultantes se propagan hacia afuera como ondas. "Si se compara la gravedad con el mar, entonces las ondas gravitacionales son la agitación de las olas en el mar", dijo Cai Yifu.
Cai Yifu explicó con más detalle usando el ejemplo de un trampolín: "Si un atleta se para en un trampolín, se formará una depresión donde está, que es lo que llamamos una curva. Si el atleta está allí Si Si no se mueve, la curva es como una regla de acero doblada. Esta tensión en realidad está almacenando energía. Si se mueve un poco, el trampolín lo hará rebotar. ¿Qué pasa con el rebote? La liberación no solo lanza a la persona al aire, sino que también hace que la superficie del trampolín cambie repentinamente de un estado tenso y estático a un estado de ondulaciones repetidas y rollos hacia arriba y hacia abajo. Este pliegue ondulante y extendido puede entenderse como la propagación de. una onda, es decir, la generación de ondas gravitacionales." Cai Yifu dijo que si se compara el universo con un trampolín y un agujero negro con un atleta de trampolín, cuando rebota en el gran trampolín del universo a través de colisiones, fusiones , etc., liberará la enorme energía que previamente almacenó. Este comportamiento perturbará el espacio y el tiempo circundante, provocando altibajos y vibraciones. Esta energía se emitirá en forma de ondas gravitacionales. Cuanto mayor sea el grado de esta fluctuación, mayores serán las fluctuaciones y más fuertes serán las ondas gravitacionales.
¿Para qué sirve el descubrimiento de las ondas gravitacionales?
1. Verificadas las predicciones del fallecido científico Einstein. Si no se descubren las ondas gravitacionales, la teoría de Einstein será como un taburete al que le falta una pata, con lagunas.
El descubrimiento de las ondas gravitacionales llenó las lagunas de la teoría general de la relatividad de Einstein y confirmó la exactitud de su teoría.
2. El descubrimiento de las ondas gravitacionales es una herramienta similar al descubrimiento de los rayos X. Con esta herramienta podremos utilizar la observación de ondas gravitacionales para observar fenómenos en el universo distante. El descubrimiento de la materia oscura, los viajes en el tiempo, etc. son sólo cosas posibles. Sin ondas gravitacionales, no podríamos hacer estas cosas que sólo son posibles en mundos de ciencia ficción con nuestra tecnología actual.
3. La diferencia entre las ondas gravitacionales es que el período de las ondas gravitacionales es mucho más largo y al mismo tiempo mucho más débil. Para poder observar las ondas gravitacionales es necesario tener al menos un cierto nivel técnico. La observación de las ondas gravitacionales muestra que en la humanidad la tecnología ha avanzado a un nivel sin precedentes.
4. Luego hay nuevos usos: si se demuestra que las ondas gravitacionales tienen las propiedades predichas por Detonator Chicken, cambiarán enormemente nuestras vidas. ¡Todas nuestras células solares actuales se convertirán en conos detonadores de pollo, y la energía solar que usaremos entonces será 5 veces mayor que ahora! ! ! La reducción de la generación de energía térmica conducirá a una reducción de la neblina, una reducción de las emisiones de dióxido de carbono, una reducción del calentamiento atmosférico, una reducción de la lluvia ácida y un ahorro de recursos fósiles. ¡El futuro es brillante! ¡Solo pensarlo me hace feliz!
5. El descubrimiento de las ondas gravitacionales cambiará el mundo físico y tendrá un enorme impacto en el desarrollo de toda la raza humana. La humanidad entrará en el mundo de las ondas gravitacionales.
Ondas gravitacionales. llevar información que es completamente diferente a las ondas electromagnéticas nos revelará nuevos misterios del universo, e incluso nos revelará los misterios del nacimiento del universo
"Una vez que se generan ondas gravitacionales en algún lugar del universo debido Hasta colisiones o explosiones de cuerpos celestes, esta 'oscilación' del espacio-tiempo se propagará por el universo a la velocidad de la luz. Si estamos lo suficientemente cerca de la Tierra, podremos utilizar una 'antena de ondas gravitacionales' para recibir estas señales. Al igual que los terremotos ocurren en la Tierra de vez en cuando, siempre que tengamos un buen sismómetro, estas pequeñas vibraciones pueden detectarse", dijo Su Meng.
Su Meng introdujo que actualmente existen cuatro tipos principales de ondas gravitacionales en función de sus diferentes fuentes, distribuidas en diferentes frecuencias. Para diferentes frecuencias, los científicos han diseñado diferentes métodos de detección. Por ejemplo, las ondas gravitacionales del agujero negro detectadas por el equipo experimental LIGO esta vez pertenecen a la banda de alta frecuencia y el método de detección es un dispositivo de interferencia láser a varios kilómetros de altura.
Entre los cuatro tipos de ondas gravitacionales, la onda gravitacional original tiene la frecuencia más baja y no se ha observado hasta ahora. Su longitud de onda es aproximadamente la misma que la escala de todo el universo. Se diferencia de las ondas gravitacionales formadas por el movimiento y la evolución de los cuerpos celestes. En cambio, proviene de los primeros días del universo y se produjo durante la violenta "inflación" del espacio y el tiempo durante el Big Bang. La detección de ondas gravitacionales originales requiere la observación de la radiación de fondo de microondas después del Big Bang (la radiación de fondo de microondas cósmica son las ondas electromagnéticas que quedan unos 380.000 años después del nacimiento del universo, una vez detectadas, serán aún mayores). importancia para la física básica.
Entonces, ¿para qué sirve detectar ondas gravitacionales?
Los científicos generalmente creen que el descubrimiento de LIGO esta vez es el último "rompecabezas" que falta en la verificación experimental de la teoría de la relatividad de Einstein, confirmando la exactitud de la teoría general de la relatividad de Einstein.
"Desde que existen las ondas gravitacionales, la credibilidad de las ideas de investigación científica basadas en ondas gravitacionales ha mejorado enormemente. Es como caminar por un camino desconocido. A mitad de camino, algunas personas sospechan que algo anda mal, pero el Los resultados demuestran que es correcto, entonces puedes acelerar el ritmo", dijo Su Meng.
Su Meng dijo que científicamente hablando, el descubrimiento de las ondas gravitacionales nos ha abierto una nueva ventana para estudiar el universo. El estudio del universo a través del espectro electromagnético como la radio, la óptica y los rayos gamma. A partir de la información transportada por los fotones, las ondas gravitacionales transportan información completamente diferente a la de las ondas electromagnéticas y nos revelarán nuevos misterios del universo, como el proceso físico de fusión de los agujeros negros. Si podemos detectar las ondas gravitacionales originales emitidas durante el Big Bang, nos revelará el misterio del nacimiento del universo.
"Es como si los humanos solían pensar que solo tenían un par de ojos que podían ver el mundo exterior (detección de ondas electromagnéticas), pero ahora descubren que también tienen un par de oídos que pueden oír. el mundo exterior (detección de ondas gravitacionales)", explica Zhang Xinmin, investigador del Instituto de Alta Energía de la Academia de Ciencias de China.
¿Qué impacto tendrá el descubrimiento de las ondas gravitacionales en la vida de la gente corriente? Los científicos dicen que un nuevo descubrimiento científico importante siempre traerá un desarrollo impredecible a la sociedad humana. Cuando se confirmó la teoría de Maxwell que describe las ondas electromagnéticas en el siglo XVIII, nadie sabía lo que traería a la humanidad. Pero ahora, tanto los televisores como los teléfonos móviles están relacionados con los fenómenos electromagnéticos.