Математики из РУДН проанализировали свойства гравитационных волн в обобщенном аффинно-метрическом пространстве (алгебраическая конструкция, действующая на понятиях вектора и точки) — подобно свойствам электромагнитных волн в пространстве Минковского. Они сообщили о возможности пространственной передачи информации при помощи неметрических волн без искажений. Открытие может дать новые способы передачи данных в космосе — например, между космическими станциями. Результаты исследования опубликованы в журнале Classical and Quantum Gravity.

Гравитационные волны — волны в кривизне пространства-времени, которые, согласно Общей теории относительности (ОТО), полностью определены самим пространством-временем. Есть несколько причин считать пространство-время более сложной структурой с дополнительными геометрическими характеристиками, такими как скручивание и неметричность. В данном случае, говоря на языке геометрии, пространство-время преобразуется из риманова пространства, предусмотренного ОТО, в обобщенное аффинно-метрическое пространство. Соответствующие уравнения гравитационного поля, обобщающие уравнения Эйнштейна, показывают, что скрученность и неметричность могут распространяться и в форме волн — в частности, в виде плоских волн на далекие расстояния от их источников.

Информация может быть передана через пространство без искажения с помощью неметрических волн / © Allen Dressen

Если ученые смогут разработать метод включения этих конструкций в волновой источник, они без каких-либо изменений достигнут любой точки в пространстве. То есть гравитационные волны можно использовать для передачи данных.

Исследование состояло из трех этапов. Сначала математики вычислили производную Ли — функцию, связывающую свойства тел в двух разных пространствах: аффинном пространстве и пространстве Минковского. Это позволило ученым перейти от описания волн в реальном пространстве к их математической интерпретации.

Затем они определили пять произвольных функций времени, то есть конструкций, не изменяющихся в процессе распространения волны. С их помощью характеристики волны можно поместить в источник, тем самым шифруя любую информацию. Ее можно расшифровать в любой точке в пространстве, то есть ее можно передавать.

«Мы обнаружили, что неметрические волны способны передавать данные подобно недавно открытым волнам кривизны, так как их описание содержит произвольные функции отложенного времени, которое можно зашифровать в источник таких волн», — объясняет Нина Маркова, соавтор исследования, кандидат физических и математических наук, доцент Математического института С. М. Никольского и сотрудник РУДН.