Говерт Шиллинг - Складки на ткани пространства-времени [Эйнштейн, гравитационные волны и будущее астрономии] [litres]

Вспоминая об этом случае более 40 лет спустя, Вирджиния Тримбл до сих пор жалеет своего покойного мужа. «Они изгнали его с острова, – сказала она в разговоре со мной, прибегнув к аллюзии на популярное реалити-шоу «Последний герой». – Вы не знаете значения слова «конфликтный», если не прожили 28 лет в браке с Джо Вебером. Это [сообщество физиков] была стая. Гарвин оказался самым непримиримым. Для Джо он стал воплощением зла».

Тримбл, ставшая знаменитым астрофизиком и историком астрономии, никогда не вступала в дебаты по поводу обнаружения гравитационных волн антенными детекторами, и ее карьера не пострадала из-за отношений с Вебером. После смерти мужа она продала их дом в Чеви-Чейз и на вырученные средства учредила премию за астрономический инструментарий имени Джозефа Вебера от Американского астрономического общества. С 2002 г. она вручается людям с такими же, как у Вебера, устремлениями: создать самый лучший прибор, который только можешь представить, и пользоваться им, пока не поймешь, что ты видишь.

После стычки в Кембридже споры Вебера и Гарвина продолжились – не на конференциях, а в разделе «Письма читателей» журнала Physics Today . В июне 1975 г. физик из Принстона Фриман Дайсон написал Веберу письмо, предлагая сдаться. «Великий человек не боится публично признать, что ошибался и передумал, – писал Дайсон. – Вы достаточно сильны, чтобы признать свою ошибку. Если вы это сделаете, ваши враги возрадуются, но друзья возрадуются еще больше». Вебер отказался уступить.

К тому времени большинство ученых были убеждены, что заявления Вебера беспочвенны – не из-за какой-то ошибки в технологии антенного детектирования как таковой, а потому, что гравитационные волны, очевидно, слишком слабы, чтобы измерить их таким способом. До середины 1970-х гг. во многих местах были построены и использовались многочисленные резонансные детекторы разных размеров, форм и массы и из разных материалов. Самые лучшие были чрезвычайно чувствительными, великолепно изолированными от вибрационного шума (например, шума проезжающих грузовиков), криогенными (охлажденными почти до абсолютного нуля, составляющего –273 °С) и имели сверхпроводящие квантовые интерферометры, способные измерить даже самый слабый сигнал. Хотя иногда казалось, что тот или другой что-то обнаружил, данные никогда не казались критикам достаточно убедительными и большинство детекторов постепенно были выведены из эксплуатации. Сам Вебер в конце 1980-х гг. лишился финансирования Национальной научной ассоциации. Частично на собственные средства он поддерживал работу своих антенн вплоть до смерти в сентябре 2000 г. Часть его оборудования до сих пор пылится в маленьких, будто гаражи, зданиях кампуса Мэрилендского университета.

Печальная история! Джо Веберу нельзя не посочувствовать. Такова судьба многих первопроходцев. Нет ничего сложнее, чем открыть новую область научного исследования. Если то, к чему вы стремитесь, легко достижимо, все бы уже это делали. Идя впереди всех, рискуешь потерпеть поражение по той или иной причине [31] Первые попытки Джо Вебера зарегистрировать гравитационные волны описаны в кн.: Marcia Bartusiak, Einstein’s Unfinished Symphony: The Story of a Gamble, Two Black Holes, and a New Age of Astronomy (Марсия Бартусяк. Неоконченная симфония Эйнштейна: История об азартной игре, двух черных дырах и новой эпохе в астрономии) [New Haven: Yale University Press, 2017]; Janna Levin, Black Hole Blues and Other Songs from Outer Space (Дженна Левин. Блюз черной дыры и другие песни дальнего космоса) [New York: Alfred A. Knopf, 2016]. Подробная история гравитационно-волновой физики: Daniel Kennefick, Traveling at the Speed of Thought: Einstein and the Quest for Gravitational Waves (Дениэл Кеннефик. Путешествие со скоростью мысли: Эйнштейн и поиск гравитационных волн) [Princeton, NJ: Princeton University Press, 2007]. Очень подробное освещение начала изучения гравитационных волн, в том числе экспериментов Джо Вебера: Harry Collins, Gravity’s Shadow: The Search for Gravitational Waves (Гарри Коллинз. Тень гравитации: Поиск гравитационных волн) [Chicago: University of Chicago Press, 2004]. .

Один астроном, впоследствии разделивший Нобелевскую премию за работы, связанные с волнами Эйнштейна, не присутствовал на 5-й Кембриджской конференции по релятивизму в июне 1974 г. и даже не знал о полемике вокруг антенн Вебера. Двадцатитрехлетний Рассел Халс наблюдал пульсары в радиообсерватории Аресибо в Пуэрто-Рико, работая над докторской диссертацией. Тем летом он сделал открытие, повлекшее за собой первое (косвенное) доказательство существования гравитационных волн.

Прежде чем мы перейдем к этой истории, вы должны узнать, что такое нейтронные звезды. Прослушайте ускоренный курс астрофизики.

Вы знаете, кто такой Карл Саган – ученый-планетолог, популяризатор астрономии и ведущий сериала «Космос: персональное путешествие», выходившего на канале PBS в 1980 г.? Если вас тогда еще на свете не было, поищите в Google – этот сериал стоит посмотреть [32] «Космос – персональное путешествие» – 13-серийный телесериал (авторы сценария Карл Саган, Энн Друян и Стивен Сотер, режиссер Эдриан Мэлоун, первый показ на PBS с 28 сентября до 21 декабря 1981 г.). Эта глава названа по девятой серии. См. также: Саган К. Космос. – СПб.: Амфора, 2005. .

Девятая серия начинается с замедленной съемки крупным планом приготовления яблочного пирога в сопровождении классической музыки. Официант во фраке несет пирог на серебряном блюде через столовую Кембриджского университета и подает Сагану, сидящему за красиво накрытым столом. Когда пирог ставят перед ним, Саган смотрит в камеру и говорит: «Если вы хотите приготовить яблочный пирог с самого начала, придется прежде всего изобрести Вселенную».

Совершенно справедливо! Не будь Большого взрыва, не было бы галактик, звезд и планет, не говоря уже об яблочных пирогах. Все вокруг нас имеет свою историю. Стулья, кошки или ключи от машины – чтобы действительно изучить их, нужно узнать, откуда они взялись.

Это относится и к нейтронным звездам. Перефразируя замечание Сагана, если вы хотите знать, что такое нейтронная звезда, сначала нужно познакомиться с эволюцией звезд. Ведь нейтронная звезда, в сущности, труп звезды. Мы должны хорошо понимать особенности нейтронных звезд, чтобы продолжить разговор о гравитационных волнах, поэтому я собираюсь прочесть вам вводный курс о жизни звезд. К яблочному пирогу Сагана мы еще вернемся.

Звезды – важные объекты хотя бы потому, что дают энергию живым организмам. Например, жизнь на Земле всецело зависит от энергии Солнца. Без солнечной энергии Земля была бы темным обледенелым каменным шаром. Ничто не смогло бы выжить на ней.

Если мы настолько зависим от Солнца, полезно разобраться, как оно функционирует и из чего состоит. Откуда берется его энергия? Насколько ее хватит? Что произойдет, если Солнце погибнет? Астрономы узнали ответы на эти вопросы менее 100 лет назад, ведь невозможно изучить Солнце в лаборатории или рассмотреть образец солнечной материи под микроскопом.