Приблизились ли мы к теории всего благодаря обнаружению гравитационных волн?

Нет, я так не думаю. Гравитационные волны — это предсказание общей теории относительности, которой чуть больше века. ОТО также предсказывает, что гравитационные волны будут распространяться со скоростью$c$. Однако гравитационные волны абсурдно трудно обнаружить, поэтому нам потребовалось почти сто лет, чтобы построить машины, достаточно чувствительные, чтобы их обнаруживать.

Так что, по сути, обнаружение гравитационных волн — это еще одно испытание ОТО, и теперь оно уже пройдено. Конечно, и, вероятно, это представляет больший интерес, поскольку я не думаю, что кто-то ожидал, что ОТО провалит этот тест, наблюдение гравитационных волн открывает совершенно новую область астрономии, которая является очень замечательной.

Значение событий (которые, как я думаю, на данный момент означают единственное событие GW170817 ), наблюдаемых также и в электромагнитном спектре, заключается в том, что это означает, что мы видели события, предшественниками которых были нейтронные звезды, а не черная дыра: черная дыра слияния очень «тихие» в электромагнитном спектре, потому что черные дыры — это черные дыры, и в момент слияния они давным-давно съели все имеющиеся у них аккреционные диски. Но слияния нейтронных звезд нет, поэтому то, что мы сейчас наблюдаем, — это слияние двух нейтронных звезд, и мы видели это событие как в виде гравитационных волн, так и в электромагнитном поле. Это хорошо хотя бы потому, что это означает, что LIGO может видеть эти менее экстремальные события, и потому что это дает нам дополнительное подтверждение того, что гравитационные волны распространяются со скоростью$c$(если бы они этого не сделали, то ОТО было бы неправильным). Также это хорошо для наблюдательной астрономии, конечно!

Мне кажется, это означает, что гравитационные волны движутся со скоростью света. И кажется, что это означает, что аналогичная теория может быть составлена ​​для гравитации, как это сделал Максвелл для электрических и магнитных сил.

Это вроде как на правильном пути, но немного ошибочно. Неудивительно, что и гравитационные, и электромагнитные волны распространяются с одинаковой скоростью, потому что соответствующие им теории (общая теория относительности, электромагнетизм) построены на основе специальной теории относительности, которая говорит нам, что пространство-время движется с фундаментальной скоростью.

Это наводит на мысль, что мы могли бы без особых проблем совместить эти две вещи, и действительно, это было сделано давно. Классическая гравитация с электромагнетизмом просто описывается действием

$$S = \int d^4x \sqrt{-g} \, \left( \frac{R}{16 \pi} - \frac14 F^{\mu\nu} F_{\mu\nu} \right).$$ Более экзотично можно рассмотреть теорию Калуцы-Клейна , в которой вы даже не вводите электромагнитное поле отдельно, а получаете его автоматически из компактифицированного пятого измерения. Или, если вы ограничитесь слабыми гравитационными полями, вы можете получить гравитоэлектромагнетизм , приблизительную теорию гравитации, которая выглядит почти так же, как электромагнетизм.

Общим является то, что эти теории являются классическими. Настоящая проблема построения теории всего заключается в том, чтобы сделать ее совместимой с квантовой механикой. Мы сделали это для электромагнетизма, получив квантовую электродинамику, но для гравитации задача намного сложнее.

Гравитационные волны — это чисто классическое явление, и они ничего не говорят нам о квантовой гравитации. Их обнаружение имеет побочное преимущество: мы немного более уверены в общей теории относительности, хотя мы уже были очень уверены в ее истинности. Как уже говорилось в существующих ответах, основная польза от LIGO будет для астрономов и космологов.

«Подобная теория» в этом контексте — это общая теория относительности. Вы получаете гравитационные волны как классические предсказания. И пока это то, что наблюдается. Это гравитационный эквивалент того, что кто-то машет действительно большим магнитом туда-сюда с частотой в несколько сотен Гц.

Это действительно круто. Но пока для понимания не требуется квантовая механика.

В обоих случаях было бы неплохо иметь квантовую теорию. В случае электромагнетизма это сделано. Спасибо группе великих умов конца 19-го и начала 20-го века, особенно Фейнману, и многим другим людям, которые сыграли решающую роль в разработке. Но для гравитации пока все иллюзорно.

Причина, по которой это пошло относительно быстро, заключалась в том, что у нас очень много и МНОГО экспериментов, связанных с E&M. При большом разнообразии энергий и при огромном разнообразии условий. Что-то легко вычислить, что-то сложнее. От химии до твердотельных схем, от электродвигателей до радиоприемников. На вопрос «почему золото окрашено в золотой цвет, а не в серебряный?» К сверхпроводимости. К электропоездам. Как этот электрический гаджет на моей машине уменьшает ржавчину? Это все Э&М. (Ну, думаю, с небольшим количеством ядер по краям.)

Итак, обнаружение нескольких гравитационных волн действительно приятно. Но впереди еще долгий путь.