Крис Импи - Чудовища доктора Эйнштейна [litres]

Однако Эйнштейн заблуждался, и другой его молодой коллега указал на ошибку – по иронии судьбы, за день до выступления ученого в Принстоне с лекцией «Невозможность существования гравитационных волн». Когда Эйнштейн и Розен напечатали исправленную статью в другом журнале, физики разделились на два лагеря [325]. Многие считали гравитационные волны математическим конструктом, не имеющим отношения к физике, однако после первоначальных сомнений сам Эйнштейн уверился в том, что они реальны. Его теория была успешной, и он постепенно начал доверять собственным предсказаниям.

Рябь пространственно-временного континуума так трудно обнаружить, что физика игнорировала ее. В течение 20 лет после публикации статьи Эйнштейна и Розена идея была задвинута в дальние ящики физической эзотерики, но потом ей заинтересовался эксцентричный американский миллионер Роджер У. Бабсон. Если вы никогда не думали, что физика может сделать вас богатым, обратите внимание на эту историю.

Интерес Бабсона к гравитации начался с семейной трагедии. Его старшая сестра утонула в младенчестве, и он впоследствии заметил, что это случилось потому, что она не смогла справиться с гравитацией. Он строил карьеру, применяя собственную версию законов Ньютона к торгам на бирже. «Все, что поднимается, обязательно упадет, – говорил он, добавляя: – А каждое действие вызывает реакцию» [326]. Он предугадал биржевой крах 1929 г. и всегда ухитрялся покупать дешевые акции в момент роста и продавать их до падения цены [327]. По словам Бабсона, своими миллионами он обязан гравитации.

В 1949 г. Бабсон основал Фонд изучения гравитации и проспонсировал популярный конкурс работ о способах противодействия или нейтрализации гравитации. Разумеется, победителями стали не самые выдающиеся научные труды. В рекламных материалах фонда победа над гравитацией рассматривалась в контексте хождения Иисуса по воде [328]. Уважаемые физики в нем не участвовали, а популяризатор науки Мартин Гарднер назвал фонд «пожалуй, самым бесполезным проектом XX в.» [329].

Пытаясь восстановить доверие физического сообщества, Бабсон создал организацию, единственной задачей которой было финансирование фундаментального исследования гравитации. Он попросил физика из Принстона Джона Уилера, автора понятия «черная дыра», убедить своего коллегу Брайса Девитта возглавить новое учреждение. В начале 1957 г. Девитт организовал в университете Северной Каролины эпохальную конференцию по вопросам гравитации и общей теории относительности.

Конференция вдохновила молодое поколение физиков-теоретиков, занимавшихся проблемами гравитации [330]. Дискуссия о гравитационных волнах сосредоточилась на вопросе о том, переносят ли они энергию. Доказательство Ричарда Фейнмана с «липкими шариками» убедило большинство присутствующих. Он предложил представить два отдельных кольца из шариков, плотно охватывающих металлический стержень. Когда через стержень проходит гравитационная волна, она заставляет кольца немного сдвигаться назад и вперед. Трение колец о стержень вызывает его нагрев. Следовательно, энергия волны передается стержню. Среди слушателей был молодой инженер Джозеф Вебер, внимательно следивший за обсуждением.

Вебер родился в бедной семье литовских иммигрантов, его имя было англизировано для упрощения ассимиляции. Он бросил колледж, чтобы не тратить деньги родителей, и поступил в ВМФ, где дослужился до капитан-лейтенанта. Во время Второй мировой войны Вебер руководил силами радиоэлектронного противодействия ВМФ, а после войны устроился работать на инженерный факультет Мэрилендского университета. Научная жизнь Вебера представляла собой цепочку промахов мимо верной, казалось бы, цели. Георгий Гамов мог поручить ему диссертационный проект по регистрации микроволнового излучения Большого взрыва, но не поручил, и Нобелевская премия за последующее, сделанное случайно открытие досталась Арно Пензиасу и Роберту Вильсону. В 1951 г. Вебер написал первую статью с изложением идеи мазеров и лазеров, но пионером этих технологических инноваций стал прочитавший статью Чарльз Таунс. Однако самым болезненным промахом Вебера стали гравитационные волны [331].

Вдохновленный конференцией в Чапел-Хилл, Вебер задался вопросом регистрации гравитационных волн. Он предложил подвесить металлический цилиндр на проволоке в вакуумной камере, чтобы изолировать его от окружающей среды. Его цилиндр был 1,5 м длиной и две трети метра в диаметре, весил три тонны. Его окружали пьезоэлектрические датчики, преобразующие механические вибрации в электрические сигналы [332]. Вебер надеялся, что, если через цилиндр пройдет гравитационная волна, тот зазвенит, как колокольчик, по которому ударили молотком (илл. 54).

Вебер разместил одну из своих «антенн» в Мэрилендском университете, а еще одну, точно такую же, на расстоянии 960 км от первой, в Аргоннской национальной лаборатории недалеко от Чикаго. Для обмена данными использовалась быстродействующая телефонная линия. Два одинаковых детектора должны были исключить местный шум, возникающий вследствие гроз, слабых землетрясений, ливней космических частиц, выбросов электропитания и любых других факторов, которые могли бы потревожить цилиндр. Сигнал, не записанный одновременно в двух местах, считался бы ложным. Помимо событий местного значения, постоянным источником шума в эксперименте Вебера было тепловое движение атомов алюминиевого цилиндра. Из-за этой неустранимой активности длина цилиндра случайным образом менялась примерно на 10 –16м – менее чем на размер протона.

Вебер решил, что попал в яблочко, когда увидел сигналы, намного превосходящие уровень тепловых помех. В 1969 г. он опубликовал сообщение о регистрации гравитационных волн и объявил об этом на одном из крупнейших симпозиумов по вопросам гравитации и теории относительности. Год спустя Вебер заявил, что многие гравитационные волны исходят из центра галактики Млечный Путь [333]. Физики были очень удивлены, многие озадачены, но то, что главное предсказание общей теории относительности подтвердилось, привело ученых в восторг. Вебера стали восхвалять, его фото украшало обложки журналов. Он прославился.

Затем все стало рушиться. Веберовские сигналы из центра Млечного Пути заставляли предположить, что в год 1000 солнечных масс преобразуется в энергию гравитационных волн. Молодой физик-теоретик Мартин Рис вычислил, что из-за такой потери массы Галактика утратила бы «связность» и разлетелась. Другие экспериментаторы пытались повторить результаты Вебера. Антенны Вебера установили в Соединенных Штатах, Германии, Италии, России и Японии. Рон Древер, с которым мы еще познакомимся, поставил несколько детекторов в Глазго. Антенна Вебера появилась даже на Луне, где ее установили в 1972 г. астронавты миссии «Аполлон». К середине 1970-х гг. несколько групп ученых усовершенствовали конструкцию Вебера и повысили чувствительность прибора; многие охлаждали антенны, чтобы устранить тепловой шум.