Στις 11 Φεβρουαρίου 2016, οι επιστήμονες στο Παρατηρητήριο βαρυτικών κυμάτων Laser Interferometer (LIGO) έγραψαν ιστορία όταν ανακοίνωσαν την πρώτη ανίχνευση βαρυτικών κυμάτων. Αρχικά προβλεπόμενη από τη Θεωρία της Γενικής Σχετικότητας του Αϊνστάιν έναν αιώνα πριν, αυτά τα κύματα είναι ουσιαστικά κυματισμοί στο χωροχρόνο που σχηματίζονται από μεγάλα αστρονομικά γεγονότα - όπως η συγχώνευση ενός ζεύγους δυαδικών μαύρων οπών.
Αυτή η ανακάλυψη όχι μόνο άνοιξε ένα συναρπαστικό νέο πεδίο έρευνας, αλλά έχει ανοίξει την πόρτα σε πολλές ενδιαφέρουσες δυνατότητες. Μια τέτοια πιθανότητα, σύμφωνα με μια νέα μελέτη από μια ομάδα Ρώσων επιστημόνων, είναι ότι τα κύματα βαρύτητας θα μπορούσαν να χρησιμοποιηθούν για τη μετάδοση πληροφοριών. Με τον ίδιο τρόπο όπως τα ηλεκτρομαγνητικά κύματα χρησιμοποιούνται για την επικοινωνία μέσω κεραιών και δορυφόρων, το μέλλον των επικοινωνιών θα μπορούσε να βασίζεται βαρυτικά.
Η μελέτη, η οποία δημοσιεύτηκε πρόσφατα στο επιστημονικό περιοδικό Κλασική και κβαντική βαρύτηταμε επικεφαλής την Όλγα Μπαμπούροβα, καθηγήτρια στο Παιδαγωγικό Κρατικό Πανεπιστήμιο της Μόσχας (MPSU) και περιελάμβανε μέλη από το Κρατικό Τεχνικό Πανεπιστήμιο Αυτοκινήτων και Οδοποιίας της Μόσχας (MADI) και το Πανεπιστήμιο Φιλίας των Λαών της Ρωσίας (RUDN).
Για χάρη της μελέτης τους, η ομάδα διεξήγαγε μια μελέτη τριών σταδίων για να προσδιορίσει εάν τα GWs μπορούσαν να κωδικοποιηθούν και να χρησιμοποιηθούν για τη μετάδοση πληροφοριών. Στο πρώτο στάδιο, ανέλυσαν τις ιδιότητες των GW σε έναν γενικευμένο ενδομετρικό χώρο (μια τρισδιάστατη αλγεβρική κατασκευή που είναι ανεξάρτητη από φορείς ή σημεία προέλευσης). Αυτό είναι παρόμοιο με τον τρόπο αξιολόγησης των ιδιοτήτων των ηλεκτρομαγνητικών κυμάτων (και της Γενικής Σχετικότητας) χρησιμοποιώντας την τετραδιάστατη πολλαπλή γνωστή ως Minowski space-time.
Αυτό επέτρεψε στην ομάδα να μετακινηθεί από τη μαθηματική ερμηνεία των GW στην περιγραφή τους σε πραγματικό χώρο. Στο δεύτερο στάδιο, οι ερευνητές προσπάθησαν να καθορίσουν αν θα αλλάξουν διάφορες λειτουργίες του χρόνου στη διαδικασία κατανομής του κύματος. Αυτό που βρήκαν ήταν ότι τα χαρακτηριστικά ενός κύματος θα μπορούσαν να τεθούν στην πηγή και στη συνέχεια να αποκωδικοποιηθούν αμετάβλητα σε μια δεύτερη πηγή.
Στο τρίτο στάδιο, οι ερευνητές εξέτασαν για να δουν αν η μη-δομική τους δομή των βαρυτικών κυμάτων θα μπορούσε να χρησιμοποιηθεί για την κωδικοποίηση ενός σήματος πληροφοριών. Από αυτό, διαπίστωσαν ότι από τις τέσσερις διαστάσεις ενός κύματος (τρεις χωρικές διαστάσεις και μία χρονική διάσταση), τρεις θα μπορούσαν να χρησιμοποιηθούν για την κωδικοποίηση ενός σήματος πληροφοριών χρησιμοποιώντας μόνο μία λειτουργία, ενώ η τέταρτη θα μπορούσε να κωδικοποιηθεί χρησιμοποιώντας δύο συναρτήσεις.
Ως Nina V. Markova - επίκουρη καθηγήτρια στο C.M. Το Nikolsky Mathematical Institute, μέλος του προσωπικού του RUDN και συν-συγγραφέας της μελέτης - συνοψίστηκε σε πρόσφατο δελτίο τύπου του RUDN:
«Διαπιστώσαμε ότι τα κύματα μη μετριότητας μπορούν να μεταδίδουν δεδομένα παρόμοια με τα κύματα καμπυλότητας που ανακαλύφθηκαν πρόσφατα, επειδή η περιγραφή τους περιέχει αυθαίρετες λειτουργίες καθυστερημένου χρόνου που μπορούν να κωδικοποιηθούν στην πηγή τέτοιων κυμάτων (σε τέλεια αναλογία με τα ηλεκτρομαγνητικά κύματα).»
Συνολικά, η ομάδα απέδειξε ότι με βάση τη μαθηματική αναπαράστασή τους, υπάρχουν συναρτήσεις με βαρυτικά κύματα που παραμένουν αμετάβλητα στη διαδικασία της κατανομής των κυμάτων. Αυτό σημαίνει ότι θα μπορούσε να είναι δυνατή η κωδικοποίηση πληροφοριών σε αυτά τα κύματα με τον ίδιο τρόπο που χρησιμοποιούμε ηλεκτρομαγνητικά κύματα για τη μεταφορά κωδικοποιημένων πληροφοριών μέσω ραδιοφωνικών σημάτων για πάνω από έναν αιώνα.
Έτσι, εάν οι επιστήμονες μπορούν να αναπτύξουν μια μέθοδο για να ενσωματώσουν τις πληροφορίες σε μια πηγή βαρυτικών κυμάτων, θα μπορούσαν να τις κοινοποιήσουν σε οποιοδήποτε σημείο στο διάστημα χωρίς αλλαγή. Αυτό θα είχε τεράστιες επιπτώσεις στις επικοινωνίες στο διάστημα, όπου οι δορυφόροι και οι μελλοντικοί διαστημικοί σταθμοί θα μπορούσαν να μεταδώσουν πληροφορίες χρησιμοποιώντας ραδιοφωνικά, οπτικά ή / και βαρυτικά κύματα.
Ακόμα μια συναρπαστική ευκαιρία για το μέλλον της εξερεύνησης του διαστήματος. Και όλα έγιναν δυνατά χάρη σε ένα πεδίο επιστημονικής έρευνας που αναπτύχθηκε εκθετικά σε λίγα μόλις χρόνια.
