11 лютого 2016 року вчені з обсерваторії гравітаційно-хвильової обертації «Лазерний інтерферометр» (LIGO) внесли історію, коли оголосили про перше виявлення гравітаційних хвиль. Спочатку заздалегідь передбачені теорією загальної відносності Ейнштейна за століття до цього, ці хвилі по суті є пульсаціями в просторі та часі, які формуються великими астрономічними подіями - такими, як злиття бінарної пари чорних дір.
Це відкриття не тільки відкрило захоплююче нове поле досліджень, але відкрило двері для багатьох інтригуючих можливостей. Одна з таких можливостей, згідно з новим дослідженням групи російських вчених, полягає в тому, що гравітаційні хвилі можуть використовуватися для передачі інформації. Так само, як електромагнітні хвилі використовуються для зв'язку через антени та супутники, майбутнє зв'язку може бути гравітаційно-орієнтоване.
Дослідження, яке нещодавно з’явилося в науковому журналі Класична і квантова гравітація, очолювала Ольга Бабурова, професор Московського педагогічного державного університету (МПСУ), до складу якої входили члени Московського державного технічного університету автомобільного та дорожнього будівництва (MADI) та Університету дружби народів Росії (RUDN).
Заради свого дослідження команда провела триступеневе дослідження, щоб визначити, чи можна ГВЗ кодувати та використовувати для передачі інформації. На першому етапі вони проаналізували властивості ГР в узагальненому афінно-метричному просторі (тривимірна алгебраїчна конструкція, що не залежить від векторів чи точок походження). Це схоже на те, як оцінюються властивості електромагнітних хвиль (і загальної відносності) за допомогою чотиривимірного багатообразника, відомого як простір-час Міновського.
Це дозволило команді перейти від їх математичної інтерпретації GW до їх опису в реальному просторі. На другому етапі дослідники прагнули визначити, чи змінюватимуться чи не різні функції часу в процесі розподілу хвилі. Вони виявили, що характеристики хвилі можна встановити біля джерела, а потім розшифрувати без змін у другому джерелі.
На третьому етапі дослідники перевірили, чи може їх неметрічна структура гравітаційних хвиль використовуватися для кодування інформаційного сигналу. З цього вони визначили, що з чотирьох розмірів хвилі (три просторові розміри та один часовий вимір) три можуть бути використані для кодування інформаційного сигналу, використовуючи лише одну функцію, а четверту можна кодувати за допомогою двох функцій.
Як Ніна Вікторівна Маркова - доцент кафедри ім. Нікольський математичний інститут, співробітник RUDN та співавтор дослідження - узагальнено в недавньому прес-релізі RUDN:
"Ми виявили, що хвилі неметричності здатні передавати дані аналогічно нещодавно виявленим хвилям кривизни, оскільки їх опис містить довільні функції затримки часу, які можуть бути закодовані у джерелі таких хвиль (ідеально аналогічно електромагнітним хвилям)".
Загалом команда продемонструвала, що на основі їх математичного представлення існують функції з гравітаційними хвилями, які залишаються незмінними в процесі розподілу хвиль. Це означає, що можна було кодувати інформацію в цих хвилях так само, як ми використовували електромагнітні хвилі для передачі кодованої інформації за допомогою радіосигналів вже більше століття.
Тож якщо вчені можуть розробити метод включення інформації до джерела гравітаційної хвилі, вони зможуть передавати її в будь-яку точку простору без змін. Це матиме величезні наслідки для зв'язку в космосі, де супутники та майбутні космічні станції можуть передавати інформацію за допомогою радіо, оптичних та / або гравітаційних хвильових сигналів.
Ще одна захоплююча можливість майбутнього дослідження космосу. І все це стало можливим завдяки галузі наукових досліджень, яка експоненціально зросла лише за кілька років.
