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

Так и происходит, о чем свидетельствует регистрация GW150914. Почти через столетие после того, как Альберт Эйнштейн выдвинул предположение о существовании неуловимых возмущений пространственно-временного континуума, физики наконец смогли зарегистрировать их напрямую. Самое время поговорить о настойчивости.

Весной 1998 г. начальник строительства LIGO в Ливингстоне Джерри Стэпфер в разговоре со мной выразил уверенность, что гравитационные волны будут зарегистрированы вскоре после ввода интерферометра в эксплуатацию в 2002 г. «Нужно во что-то верить», – сказал он. Однако и к 2010 г. долгие месяцы наблюдений ничего не дали. По общему мнению, первая версия LIGO была недостаточно чувствительна, чтобы сделать хотя бы одну убедительную регистрацию за 8 лет.

Почти через 17 лет после моего первого посещения, в январе 2015 г., Фредерик Рааб, тогда руководитель LIGO в Хэнфорде, был столь же оптимистичен. «Все очень удивятся, если ничего не найдется», – заявил он [42] Я был в обсерватории LIGO в Хэнфорде (штат Вашингтон) и взял интервью у Фредерика Рааба 14 января 2015 г. . К тому времени в уже имевшихся зданиях и туннелях был собран совершенно новый комплекс из лазеров, зеркал, систем подвеса и детекторов. Ученые, инженеры и техники занимались пусконаладочными работами; только что впервые удалось добиться запирания в одном из плеч интерферометра. Детектор во втором, усовершенствованном воплощении Advanced LIGO (aLIGO) после полной отладки должен был стать в 10 раз чувствительнее первоначального Initial LIGO (iLIGO) и смог бы принимать сигналы от источника в 10 раз более дальнего, наблюдая за пространством, в 1000 раз более обширным. Оптимизм Рааба оказался оправданным.

Тем не менее на обратном пути через пустыню в отель в Ричланде я вспоминал множество предыдущих ошибок и фальстартов в поиске гравитационных волн. Величайшие умы планеты десятилетиями спорили на эту тему. Сам Эйнштейн никогда не был совершенно убежден в их существовании. До сих пор поиск – а попыток было много – ни разу не увенчался успехом. Теперь новое поколение блестящих ученых делает решающую ставку на гигантские дорогостоящие лазерные интерферометры – самое чувствительное измерительное оборудование в истории человечества [43] О лазерной интерферометрии: http://www.ligo.caltech.edu/page/ligo-gw-interferometer . Хороший фильм Марко Краана из Голландского национального института физики элементарных частиц (Nikhef) о лазерной интерферометрии: http://www.youtube.com/watch?v=h_FbHipV3No . .

Что, если они ошибаются? Что, если окажется, что волн Эйнштейна не существует?

Той ночью я не смог заснуть. Рядом трудятся ученые, и некоторые посвятили разработке этого метода больше 40 лет. Они преодолели технологические ограничения, политические препоны, проблемы финансирования и личные конфликты. Они отдали все, чтобы достичь результата – создания гигантских лазерных установок, которые наконец зарегистрируют волны в самой ткани мироздания. Вдруг все это зря?

Пока я беспокоился, распространяющееся возмущение пространственно-временного континуума, вызванное столкновением двух ЧД в дальней части Вселенной, почти завершило свой путь продолжительностью 1,3 млрд лет к нашей крохотной планете на окраине Млечного Пути. Утратив первоначальную мощь, оно стало не более чем легчайшим шепотом, неразличимым для любых ушей, кроме самых чутких. Первая волна Эйнштейна, которой предстояло быть впервые зарегистрированной на Земле, уже миновала Проксиму Центавра, нашу ближайшую звездную соседку. Она почти неуловимо растянула и сжала ледяные кометы на одной стороне облака Оорта. В двух третях светового года впереди находилось Солнце, вокруг которого вращается крохотная голубая планета.

В нужный момент LIGO будет готова.

Моя первая встреча с Рэем Вайссом произошла в лифте Конференц-центра штата Вашингтон в Сиэтле в начале января 2015 г. Я приехал на 225-е собрание Американского астрономического общества. Вайсс собирался делать презентацию по истории физики гравитационных волн. Мы вместе спустились на три этажа, обменялись приветствиями, ничего не обсуждая. «Тихий старичок», – подумал я.

Я ошибался. Вайсс был 82-летним старцем, но определенно не тихим, в чем я убедился в тот же день. После презентации я задал ему пару вопросов, и он говорил не переставая. Имена, даты, события, подсказки для моей книги, технические подробности, профессиональные шутки, истории из жизни – он оказался неисчерпаемым источником информации. Во время интервью летом 2016 г. все повторилось [44] Я взял интервью у Рэя Вайсса в Сиэтле 6 января 2015 г., а также по телефону 29 июня 2016 г. . Я попросил уделить мне 45 минут, но мы проговорили почти полтора часа – точнее, он проговорил.

Рэю Вайссу, как никому другому, есть что рассказать о LIGO. Он считается отцом-основателем проекта, если не изобретателем метода лазерной интерферометрии. Кроме того, он яркая личность. Увлеченный, целеустремленный, отзывчивый – все, кому довелось с ним работать, тепло о нем отзываются (вернее, практически все). По мнению многих, проект LIGO не состоялся бы без его выдающихся способностей и неувядаемого энтузиазма.

Вайсс родился в Берлине осенью 1932 г. за считаные недели до того, как Альберт Эйнштейн навсегда покинул столицу Германии. В раннем детстве Райнер некоторое время жил в Праге, в семилетнем возрасте, перед самым началом Второй мировой войны, переехал с семьей в Нью-Йорк (отец Вайсса был врач-еврей.) Рэй оказался одаренным и любознательным ребенком, на все руки мастером. Он мог починить тостер. Мог разобрать часы и снова собрать. Он обшаривал закоулки в поисках выброшенных радиодеталей – вдруг пригодятся. Подростком он занялся маленьким бизнесом, ремонтируя радиоприемники и фонографы одноклассников.

К концу 1940-х гг. Вайсс стал кем-то вроде аудиоинженера. Его приглашали для создания полупрофессиональных акустических систем. Он не купался в золоте, но зарабатывал очень неплохо. Зачем было идти в колледж? Он вспоминает, что хотел больше узнать о методах шумоподавления. Популярные в те времена грампластинки со скоростью воспроизведения 78 об/мин сильно трещали и шипели, и Вайсс не знал, как решить эту проблему. Он надеялся, что обучение проектированию электрических устройств в прославленном Массачусетском технологическом институте в Кембридже окажется полезным.

Оказалось, напрасно. На занятиях по инженерному делу Вайсс томился от скуки – он не узнал ничего нового. Возможно, физика окажется интереснее? В какой-то степени эти ожидания оправдались. Однако он слишком отвлекался на другие стороны жизни, чтобы преуспеть в учебе, – например, безнадежно влюбился в красивую пианистку. «Я следовал за ней до самого Чикаго, – вспоминает он, – но она, видимо, решила, что я слишком влюблен, чтобы быть полезным. В конце концов я вернулся в MIT» [45] Здесь и далее цитируется интервью, которое Ширли Коэн взяла у Рэя Вайсса для проекта Caltech Oral History: http://oralhistories.library.caltech.edu/183/1/Weiss_OHO.pdf .