انتقال داده ها با امواج گرانشی
امواج گرانشی اساساً موج‌هایی در فضا-زمان هستند که توسط رویدادهای مهم نجومی- نظیر ادغام دو سیاه‌چاله، یا برخورد دو ستاره نوترونی- شکل بگیرند. بر اساس مطالعۀ جدید ِ تیمی از دانشمندان روسی، می‌توان از امواج گرانشی برای انتقال اطلاعات استفاده کرد.
به گزارش بیگ بنگ، در روز یازدهم فوریه ۲۰۱۶، دانشمندان رصدخانه موج گرانشی با تداخل‌سنج لیزری(LIGO)، با اعلام اولین تشخیص امواج گرانشی، تاریخ‌ساز شدند. امواج گرانشی، که در اصل یک قرن پیش توسط نظریه نسبیت عام اینشتین پیش‌بینی شده بود توسط اجرام خشن کیهانی نظیر ادغام سیاهچاله‌ای شکل می گیرند و در تار و پود کیهان جریان پیدا می کنند. این کشف نه تنها زمینه تحقیقاتی جدیدی، بلکه راهی برای بسیاری از امکانات جذاب را گشوده است.
به همان طریقی که امواج الکترومغناطیسی برای برقراری ارتباط از طریق آنتن‌ها و ماهواره‌ها مورد استفاده قرار می‌گیرند، آیندۀ ارتباطات می‌تواند مبتنی بر امواج گرانشی باشد. این مطالعه، توسط اولگا بابورووا، استاد دانشگاه دولتی آموزشی مسکو(MPSU) انجام شده و شامل اعضایی از دانشگاه فنی و مهندسی اتومبیل و جاده‌سازی مسکو (MADI) و دانشگاه دوستی ملل روسیه (RUDN) می‌باشد.
این تیم تحقیقاتی به منظور مطالعۀ خود، تحقیقی سه مرحله‌ای انجام دادند تا پی ببرند که آیا امواج گرانشی می‌توانند کدگذاری شوند و برای انتقال اطلاعات به کار روند یا خیر. آنها در مرحله اول، خواص امواج گرانشی در فضای عمومی متریک (ساختار جبری سه بعدی که مستقل از بردارها یا نقاط مبدأ است) را تجزیه و تحلیل کردند. این کار مانند نحوۀ ارزیابی ِ خواص امواج الکترومغناطیسی (و نسبیت عام) با استفاده از مانیفولد چهار بُعدی، معروف به فضا-زمانمینکوفسکی می‌باشد.
این امر موجب شد که محققان از تفسیر ریاضیاتی امواج گرانشی به توصیف در فضای واقعی برسند. محققان در مرحله دوم می‌خواستند تعیین کنند که آیا توابع مختلف زمان، فرآیند توزیع امواج را تغییر می‌دهد یا خیر. چیزی که آنها متوجه شدند این بود که ویژگی‌های موج گرانشی می‌تواند در منبع تعیین شود و سپس در منبع دوم، بدون تغییر باقی بماند. پژوهشگران در مرحلۀ سوم آزمایش کردند که آیا ساختار غیرمتریک امواج گرانشی می‌تواند برای کدگذاری سیگنال اطلاعات به کار رود یا خیر.
آنها بدین طریق چهار بُعد موج (سه بعد فضایی و یک بعد زمانی) را مشخص کردند، که سه عدد از این ابعاد می‌تواند برای کدگذاری سیگنال اطلاعات با استفاده از تنها یک تابع به کار رود در حالی که بعد چهارم می‌تواند با استفاده از دو تابع کدگذاری شود. نینا ان مارکووا- استادیار مؤسسه ریاضیاتی سی. ام. نیکولسکی گفت: «ما دریافتیم که امواج غیرمتریک می‌توانند داده‌ها را انتقال دهند، مانند امواج خمیدۀ کشف شدۀ اخیر؛ زیرا توصیف آنها شامل تابع‌های دلخواه از زمان تأخیر است که می‌تواند در منبع چنین امواجی (در مقایسۀ کامل با امواج الکترومغناطیسی) کدگذاری شود.»
به طور کلی، این تیم نشان دادند که بر اساس نمایش ریاضیاتی آنها، توابعی با امواج گرانشی وجود دارد که در فرآیند توزیع موج، بدون تغییر باقی می‌ماند. این بدان معناست که امکان کدگذاری اطلاعات در این امواج، همانند طریقی که با استفاده از امواج الکترومغناطیسی برای انتقال اطلاعات کدگذاری‌شده از طریق سیگنال‌های رادیویی، به مدت بیش از یک قرن، انجام می‌شود، وجود دارد. بنابراین اگر دانشمندان بتوانند روشی برای ادغام اطلاعات در منبع موج گرانشی ایجاد کنند، می‌توانند آن را به هر نقطه‌ای در فضا بدون تغییر مرتبط سازند.
این امر پیامدهای فراوانی برای ارتباطات در فضا دارد، یعنی جایی که ماهواره‌ها و ایستگاه‌های فضایی آینده می‌توانند با استفاده از سیگنال‌های امواج گرانشی و یا رادیویی نوری، اطلاعات را منتقل کنند. این یکی دیگر از فرصت‌های هیجان‌انگیز بری آیندۀ اکتشاف فضایی است. و همه این‌ها به لطف یک رشته تحقیقات علمی است که در همین چند سال اخیر به طور نمائی رشد و ترقی کرد. جزئیات بیشتر این پژوهش در مجلۀ علمی Classical and Quantum Gravityمنتشر شده است.
ترجمه: زهرا جهانبانی بیگ بنگ
