Крис Импи - Чудовища доктора Эйнштейна [litres]

Вернемся к Марко Драго и к утру 14 сентября 2015 г. В свободное от физики время этот учтивый постдок исполняет классическую музыку на фортепиано и пишет фантастические романы – два уже вышли. Увидев странные закорючки на своем мониторе, он заподозрил неладное. Это был классический рисунок слияния черных дыр, стремительное крещендо, которое ученые называют «чирп» – нечто вроде птичьего щебета Вселенной. Спустя миллиард с лишним лет пути через космос волна прошла через Землю со скоростью света, задев детектор в вашингтонском Ливингстоне на 7 миллисекунд раньше, чем детектор на другом конце страны, в луизианском Хэнфорде (илл. 59). Драго был настроен скептически, потому что сигнал выглядел слишком сильным, слишком совершенным: «Никто не ждал ничего настолько колоссального, поэтому я предположил, что это вброс» [348]. Кураторы LIGO держали сотрудников в тонусе, периодически вводя в поток данных ложные сигналы, называемые слепыми вбросами. В 2010 г. слепой вброс вызвал ажиотаж, была написана статья, и, когда команда уже готова была предложить ее к публикации, сообщили, что сигналы были ложными.

Драго не пожалел сил, чтобы все перепроверить. Он обзвонил остальные площадки и переговорил с руководителем группы, чтобы убедиться, что никто не вбрасывал сигнал в систему. Он даже переживал, что систему могли взломать. После десятка автоматических и ручных проверок не осталось сомнений, что за этот сигнал отвечает Вселенная. Он выделялся на фоне шума, как взрыв смеха в комнате, полной болтающих людей. Гравитация подала голос.

Ведущий мировой теоретик в области гравитации когда-то мечтал стать водителем снегоуборочной машины. В детстве Кип Торн был на «ты» с буранами и горами. «Если вырос в Скалистых горах, то это самая роскошная работа, какую можно себе представить. Но однажды мать взяла меня на лекцию о Солнечной системе, и я попался» [349]. Торн вырос в семье мормонов в консервативном штате Юта, но теперь он – атеист. Но родители были преподавателями, поэтому поощряли его любопытство.

Карьера Торна быстро развивалась. Получив ученые степени в Калтехе и Принстоне, он вернулся в Калтех, где стал одним из самых молодых штатных профессоров. Он уехал из Юты тощим эксцентричным мормоном, прячущим стеснительность за бородой библейского пророка, а к 30 годам стал мировым экспертом по гравитационной астрофизике и теперь отдавал предпочтение джинсам, черному кожаному пиджаку и хипстерской эспаньолке.

Торн писал диссертацию в Принстоне под руководством Джона Уилера [350]. Уилер поставил интересный вопрос: схлопнется ли цилиндрический пучок линий магнитного поля под воздействием собственной силы гравитации? Линии магнитного поля отталкиваются друг от друга, и после сложных расчетов Торн доказал, что схлопывание цилиндрического магнитного поля невозможно. Это повлекло другой вопрос: почему тогда сферические звезды, также пронизанные линиями магнитного поля, могут схлопнуться и стать черными дырами? Торн показал, что только действуя во всех направлениях гравитация способна преодолеть внутреннее давление. Представьте себе обруч, при раскручивании очерчивающий сферу. Любое сжимающееся тело массой М может стать черной дырой только при условии , что вокруг него можно раскрутить обруч с окружностью 4? GM / c 2(где G – гравитационная постоянная, а с – скорость света). Гипотеза обруча сделала Торна суперзвездой, едва он окончил аспирантуру.

В середине своего четвертого десятка Торн стал соавтором эпохального учебника «Гравитация» и начал череду пари со Стивеном Хокингом. Сооснователь LIGO, Торн проявлял огромный интерес к открытиям гравитационных волн. Он знал, что гравитационные волны с наиболее ярко выраженными характеристиками порождаются слиянием двух черных дыр. Проблема заключалась в том, что рассчитать наимощнейшую часть сигнала перед самым слиянием можно только с помощью компьютеров, поскольку, как и со многими ситуациями в общей теории относительности, уравнения не имеют точного решения. Однако в те времена компьютерное моделирование было чрезвычайно несовершенно.

Мы были убеждены, что должны располагать результатами компьютерного моделирования к моменту, когда, возможно, начнем видеть гравитационные волны с помощью LIGO. Но в 1990-х гг. в этой области имелись огромные проблемы. Выдающиеся специалисты по теории вычислений могли столкнуть две черные дыры лоб в лоб, но, когда они пытались заставить черные дыры совершать орбитальное движение относительно друг друга, как это происходит в природе, компьютеры отрубались до завершения первого же оборота. К 2001 г. я встревожился, потому что предполагал, что продвинутая LIGO будет готова к началу 2010-х гг., через десятилетие. Было совершенно не очевидно, что к тому времени моделирование будет доступно [351].

Поэтому Торн отвлекся от текущего управления проектом и организовал в Калтехе и Корнелле группу по численному релятивистскому моделированию.

Торн – талантливый популяризатор науки. Он умеет объяснить доступным языком головоломные идеи [352]. Будучи публичным представителем LIGO, он смог убедить профессиональных политиков, не имеющих научной подготовки, потратить почти миллиард долларов на постройку двух огромных устройств, созданных для регистрации гипотетических невидимых волн – настолько слабых, что они способны лишь сдвинуть атомы на крохотные доли их величины.

Благодаря близости к Голливуду Торн привлекался к проектам, где главную роль получала гравитация. В начале 1980-х гг. Карл Саган свел его с продюсером Линдой Обст и использовал его опыт для изображения путешествия через кротовую нору в фильме «Контакт». Обст вспомнила о нем, работая над «Интерстеллар» с режиссером Кристофером Ноланом. В фильме гигантская вращающаяся черная дыра Гаргантюа замедляла время, и Торн помог аниматорам добиться научной точности ее изображения. Визуализация некоторых кадров потребовала 100 часов работы, данные для фильма почти достигли миллиона гигабайт. Благодаря моделированию Торн даже совершил научное открытие, которому посвятил несколько статей [353]. Он считает, что картина получилась красивой, но убежден, что она красива в том числе потому, что правдива (илл. 60).

Почти ежедневно через ваше тело проходит волна пространства-времени, возникшая в результате слияния черных дыр где-то во Вселенной. Она может прийти сверху, сбоку или из-под ног. Вы занимаетесь своими делами, не подозревая о вторжении. Когда волна прокатывается через вас, вы на миг становитесь чуточку выше и тоньше, затем чуточку ниже и толще, и картина повторяется. Через несколько десятых долей секунды вы вернетесь к обычному состоянию.