Педро Феррейра - Идеальная теория. Битва за общую теорию относительности

Вебер был из того сорта людей, для которых не существует слова «невозможно». Одержимый стремлением делать все своими руками, он еще подростком научился чинить радиоприемники и зарабатывал этим на жизнь. Талантливый мечтатель, постоянно расширяющий границы известных технологий, он конструировал экспериментальные установки из минимального набора ресурсов и использовал их для исследования границ физического мира. Энергия пронизывала все сферы его жизни; каждое утро он пробегал три мили и почти до восьмидесяти лет целыми днями работал.

Вебер учился в Военно-морской академии США на инженера-электрика, а во время Второй мировой войны командовал кораблем. Благодаря опыту в области электроники и радио его сделали главой отдела разработки средств радиоэлектронного подавления. После войны он стал профессором электротехники в Мэрилендском университете, но решил сменить сферу деятельности, получив докторскую степень по физике.

В середине 1950-х Вебера заинтересовала гравитация. На решительный шаг его вдохновил Джон Уиллер, в результате Вебер на год приехал в Европу для знакомства с новыми разработками в области общей теории относительности. Вернувшись, он был готов к проектированию и созданию инструментов. Постепенно погружаясь в задачу записи гравитационных волн, он в общих чертах рассматривал различные возможности, заполняя блокноты чертежами хитроумных устройств. Один из методов просто завладел его воображением. Идея была простой. Следовало подвесить к потолку большие тяжелые цилиндры из алюминия, обвязав вокруг них набор невероятно чувствительных детекторов, которые при вибрации начнут посылать электрические импульсы на записывающее устройство. Помешать эксперименту могло что угодно — телефонный звонок, проезжающий автомобиль, хлопнувшая дверь. Поэтому цилиндры следовало как можно сильнее изолировать, чтобы отсечь все возможные источники вибраций и толчков.

Когда, наконец, Вебер создал свои цилиндры, или, как их потом стали называть, детекторы Вебера, они немедленно начали регистрировать вибрации. Цилиндры вибрировали, а после того как все известные возмущения были устранены, остались только те сигналы, которые могли бы быть именно гравитационным излучением. Хотя присутствовала одна странность. Если бы это действительно было гравитационное излучение, его источником мог быть только очень сильный взрыв, доступный для наблюдения в телескопы. Сигнал был слишком интенсивным, чтобы быть гравитационным излучением. А это означало, что Веберу нужно было совершенствовать инструментарий.

Чтобы быть абсолютно уверенным, что любое движение цилиндров возникает из-за проходящей через них гравитационной волны, Вебер поместил один из четырех детекторов в Аргоннской национальной лаборатории (АНЛ), отстоящей от его лаборатории в Мэрилендском университете почти на тысячу километров. Одновременное дрожание цилиндров в обоих местах стало бы убедительным признаком проходящих через них гравитационных волн, идущих из космоса. Веберу оставалось сравнить записи детекторов на всех цилиндрах. Наличие нескольких одновременных совпадений, скорее всего, указывало бы на внешний источник возмущения — гравитационную волну, — а не на согласованное покачивание самих цилиндров. Оставалось обнаружить такие «совпадения», как он их называл. Вебер снова включил свою машину и принялся ждать.

К 1969 году, после более чем десяти лет работы, Вебер мог показать миру кое-какие результаты: набор совпадающих вибраций не только у цилиндров, подвешенных в АНЛ и в университете, но и у всех четырех цилиндров. Для случайного совпадения это было слишком много. Все цилиндры в унисон что-то ощущали. В это время не было ни землетрясений, ни электромагнитных бурь, которым можно было бы приписать данное явление. Вебер решил, что обнаружил гравитационные волны.

Следующие несколько лет Джозеф Вебер совершенствовал свой эксперимент, чтобы убедиться, что не принимает желаемое за действительное. Вибрации в цилиндрах были немногочисленными, отстояли друг от друга на значительное расстояние и маскировались шумами. Потряхивание могло возникнуть из-за температурных эффектов, из-за внутренних колебаний атомов и молекул. В подобных случаях при недостатке внимательности глаз может обнаружить систему там, где на самом деле она отсутствует. Чтобы избежать подобной ловушки, Вебер разработал компьютерную программу для фиксации вибраций и автоматической идентификации совпадений. Еще он решил записывать показания одного из детекторов с небольшой задержкой, а потом сравнивать эту запись с остальными. Если совпадение и в самом деле имело бы место, сигнал, зарегистрированный на одном цилиндре, чуть позже должен регистрироваться на другом. При сравнении таких записей количество совпадений должно уменьшиться, что и произошло на самом деле.

К 1970 году эксперимент Вебера длился уже столько времени, что появилась возможность определить направление регистрируемого установкой гравитационного излучения. Казалось, что оно исходит из центра галактики, и Вебер воспринял это как добрый знак. Как он писал в своей работе: «Благоприятным признаком является наличие [10 миллиардов] солнечных масс, и имеет смысл искать источники в той области, где сосредоточена большая часть галактической массы».

Вебер все больше верил в то, что и в самом деле смог во время своих экспериментов зарегистрировать гравитационные волны, и это привлекло всеобщее внимание. Его открытие застало всех врасплох. Столь простой способ обнаружения стал неожиданностью, но поводов заранее сомневаться в полученных данных пока не было. Результаты Вебера то и дело принимались рассматривать релятивисты, пытающиеся понять, что они означают. Роджер Пенроуз высчитывал, что произойдет при столкновении двух гравитационных волн: возникнет ли достаточно взрывоопасная ситуация, чтобы привести в действие устройство Вебера? Стивен Хокинг проводил мысленные эксперименты по столкновению двух черных дыр, надеясь, что результатом такого процесса станет достаточно мощная для объяснения открытия Вебера вспышка гравитационного излучения. Сначала слава Вебера только возрастала. У него брали интервью для журнала Time, его работе отводилось важное место в New York Times и множестве других газет в Соединенных Штатах и Европе. И шумиха продолжала расти.

Результаты Вебера были поразительными и слишком хорошими, чтобы быть настоящими. Казалось, что Вебер обнаружил невероятный источник гравитационного излучения, намного больший, чем когда-либо считалось возможным. Однако сколь бы совершенными ни были детекторы Вебера и сколько бы чувствительные датчики к ним ни прикрепляли, они не могли быть настолько чувствительными. Для реального распознаваний вибраций детекторы Вебера должны были бы подвергнуться действию невероятно мощных гравитационных волн, настоящих мастодонтов, летящих в сторону Земли.