Den 11. februar 2016 gjorde forskere ved Laser Interferometer Gravitations-Wave Observatory (LIGO) historie, da de annoncerede den første detektion af gravitationsbølger. Oprindeligt forudsagt lavet af Einsteins teori om generel relativitet et århundrede tidligere, er disse bølger i det væsentlige krusninger i rumtid, der dannes af store astronomiske begivenheder - såsom fusionen af et binært sort hulpar.
Denne opdagelse åbnede ikke kun et spændende nyt forskningsfelt, men har åbnet døren til mange spændende muligheder. En sådan mulighed ifølge en ny undersøgelse foretaget af et team med russiske videnskabsmænd er, at gravitationsbølger kunne bruges til at transmittere information. På omtrent samme måde som elektromagnetiske bølger bruges til at kommunikere via antenner og satellitter, kan fremtiden for kommunikation være tyngdepunktbaseret.
Undersøgelsen, der for nylig blev vist i det videnskabelige tidsskrift Klassisk og kvante tyngdekraft, blev ledet af Olga Babourova, en professor ved Moskvas pædagogiske statsuniversitet (MPSU), og inkluderede medlemmer fra Moskva Automobile and Road Construction State Technical University (MADI) og Peoples 'Friendship University of Russia (RUDN).
Af hensyn til deres undersøgelse gennemførte teamet en tretrinsundersøgelse for at bestemme, om GW'er kunne kodes og bruges til at transmittere information. I det første trin analyserede de egenskaber ved GW'er i et generaliseret affin-metrisk rum (en tredimensionel algebraisk konstruktion, der er uafhængig af vektorer eller oprindelsespunkter). Dette svarer til, hvordan egenskaberne ved elektromagnetiske bølger (og generel relativitet) vurderes ved hjælp af den firedimensionelle manifold, der er kendt som Minowski-rumtid.
Dette gjorde det muligt for teamet at gå fra deres matematiske fortolkning af GW'er til deres beskrivelse i det rigtige rum. I den anden fase forsøgte forskerne at afgøre, om forskellige tidsfunktioner ville ændre sig i processen med bølgens distribution. Hvad de fandt var, at en bølgs egenskaber kunne indstilles ved kilden og derefter afkodes uændret ved en anden kilde.
I tredje fase testede forskerne for at se, om deres ikke-metriske struktur af tyngdekraftsbølger kunne bruges til at kode et informationssignal. Fra dette bestemte de, at af de fire dimensioner af en bølge (tre rumlige dimensioner og en tidsdimension), tre kunne bruges til at kode et informationssignal ved hjælp af kun en funktion, mens den fjerde kunne kodes ved hjælp af to funktioner.
Som Nina V. Markova - adjunkt ved C.M. Nikolsky Mathematical Institute, en medarbejder i RUDN og en medforfatter til undersøgelsen - sammenfattet i en nylig RUDN-pressemeddelelse:
"Vi fandt, at bølger, der ikke er metriske, er i stand til at overføre data på lignende måde som de for nylig opdagede krumningsbølger, fordi deres beskrivelse indeholder vilkårlige funktioner af forsinket tid, der kan kodes i kilden til sådanne bølger (i en perfekt analogi til elektromagnetiske bølger)."
Generelt demonstrerede teamet, at der baseret på deres matematiske repræsentation, der er funktioner med tyngdepunktbølger, der forbliver uundgåelige i processen med bølgefordeling. Hvad dette betyder er, at det kunne være muligt at kode information i disse bølger på samme måde som vi har brugt elektromagnetiske bølger til at overføre kodet information via radiosignaler i over et århundrede.
Så hvis forskere kan udvikle en metode til at inkorporere information i en gravitationsbølgekilde, kunne de kommunikere den til ethvert punkt i rummet uden ændringer. Dette ville have enorme konsekvenser for kommunikation i rummet, hvor satellitter og fremtidige rumstationer kunne transmittere information ved hjælp af radio-, optiske og / eller gravitationsbølgesignaler.
Endnu en spændende mulighed for fremtidens rumudforskning. Og det hele blev gjort muligt takket være et felt af videnskabelig forskning, der er vokset eksponentielt på få år.
