Чтобы ответить на этот вопрос, мы должны отправиться в прошлое, в 1916 год. Это год, когда знаменитый физик Альберт Эйнштейн опубликовал свою общую теорию относительности. Эйнштейн придумал, как объяснить гравитацию во Вселенной с помощью математики. Гравитация — это сила, которая удерживает нас на Земле, а Земля вращается вокруг Солнца. До 1916 года существовало множество теорий, пытавшихся объяснить, что такое гравитация и почему она существует. Но Эйнштейн предположил, что гравитация — это искривление чего-то, называемого пространством-временем.
Вы можете думать о пространстве-времени как о ткани Вселенной. Это то, из чего состоит пространство, в котором мы живем. Сама Вселенная и есть это пространство-время. Искривленное пространство-время отвечает за эффекты гравитации. Батут — отличный способ изобразить это на плоской поверхности.
Представьте, что вы помещаете тяжелый шар для боулинга в центр батута — его масса прогибает ткань и создает провал. Теперь, если мы попытаемся прокатить обычный футбольный мяч по батуту, он покатится внутрь, по спирали приближаясь к шару для боулинга. Вот и вся гравитация: искажение пространственно-временной ткани, влияющее на движение вещей.
Именно это помогли объяснить знаменитые уравнения Эйнштейна — как мы можем ожидать, что пространство-время будет двигаться при различных условиях. Мы знаем, что во Вселенной ничто не стоит на месте. Все всегда движется, и когда объекты ускоряются в пространстве-времени, они могут создавать небольшую рябь. Эти колебания и есть то, что принято называть гравитационными волнами. Наша Вселенная, вероятно, полна этих крошечных волн, как океан с волнами, движущимися во всех направлениях.
Но в отличие от океана, гравитационные волны невероятно малы. Когда Эйнштейн впервые предсказал это, он сомневался, что мы когда-нибудь сможем их обнаружить, потому что они должны быть на столько незаметны, что ими можно было бы пренебречь. Когда гравитационная волна проходит через Землю, она сжимает или растягивает всю планету в направлении своего движения. Если бы мы попытались измерить его чем-то вроде линейки, линейка оказалась бы той же длины, потому что засечки на линейке также растянулись бы или сжались. Как итог — ничего не изменилось бы.
Но у нас есть одна хитрость: свет может пройти строго определенное расстояние за определенное время. Если пространство растянуто, свет должен пройти немного дальше, или на это уйдет больше времени (если пространство сжато). Измерения необходимо выполнять сразу в двух направлениях, чтобы точно установить параметры проходящей волны.
Разница в расстоянии, которое ищут ученые в 1000 раз меньше чем размер протона, но важность таких колебаний трудно переоценить. Гравитационные волны дали нам новый взгляд на нашу Вселенную, позволив нам "видеть" такие вещи, как столкновение черных дыр и нейтронных звезд, потому что мы, наконец, можем обнаружить крошечную рябь, которую они создают.
