Педро Феррейра - Идеальная теория. Битва за общую теорию относительности

Это была проблема, потому что даже если считать, что предполагаемые гравитационные волны пришли из центра галактики, где много материи, готовой взорваться, столкнуться и как следует встряхнуть пространство-время, вся эта материя находится на расстоянии двадцати тысяч световых лет от Земли. Если предположить, что и в самом деле где-то в центре Млечного Пути находился источник гравитационных волн, то испускаемые им волны, дойдя до Земли, должны были практически потерять свою интенсивность. Собственно, как указал сам Вебер, энергия зарегистрированных им гравитационных волн была эквивалентна энергии, которая могла бы выделяться при ежегодном разрушении в центре галактики тысячи звезд размером с наше Солнце.

Мартин Рис из Кембриджа с самого начала был настроен скептически по отношению к результатам Вебера. Вместе со своим бывшим научным руководителем Деннисом Сиамой и Джорджем Филдом из Гарвардского университета он занялся вычислением количества энергии, которое может выходить из центра галактики в виде гравитационных волн. Расчеты показали, что для возникновения гравитационной волны ежегодно должны разрушаться не более двух сотен звезд размером с наше Солнце. При этом галактика, очевидно, должна увеличиваться в объеме, что опровергалось наблюдением за движением близкорасположенных звезд. Расчет был приблизительным, поэтому ученые постарались быть крайне аккуратными в своих выводах. В статье утверждалось: «Так как обсуждаемые здесь прямые астрономические расчеты не исключают обнаруженной в экспериментах Вебера большой потери массы, крайне желательно, чтобы эти эксперименты повторили другие ученые». Вебер не утратил присутствия духа, ведь Рис, Филд и Сиама выдвинули против него теоретический аргумент. Возможно, теория давала ошибочные прогнозы, но его эксперименты обманывать не могли.

По примеру Вебера в Москве, Глазго, Мюнхене, лабораториях Белла, Стэнфорде и Токио начали новую серию экспериментов. Некоторые установки были точной копией детекторов Вебера, остальные тоже в той или иной степени конструировались на основе его исходного проекта. По мере их постепенного подключения начали накапливаться результаты и вырисовываться общая картина; и если исключить несколько событий, зарегистрированных в Мюнхене, такого же большого, как у Вебера с его детекторами, количества совпадений выявлено не было. Совпадения попросту отсутствовали. Вебер был невозмутим. Он занимался этой задачей уже десять лет и ясно видел, что все остальные эксперименты проводились на менее чувствительном оборудовании, а значит, удивляться отсутствию сигнала не приходилось. Если кто-то хочет покритиковать его результаты, пусть сначала построит точную копию его детектора. После этого можно будет разговаривать.

Некоторые экспериментаторы, в том числе из Глазго и лабораторий Белла в Холмделе, парировали, что они пользовались именно точной копией, но тем не менее не смогли получить такие же результаты, как Вебер. Но он опять нашел объяснение: копии были недостаточно точными.

Впрочем, с собственными экспериментами Вебера тоже было связано несколько настораживающих моментов. Начать с того, что вряд ли чувствительность используемых им детекторов сильно превосходила все остальные. Данная область физики только начинала развиваться, и пока было непонятно, как определять чувствительность экспериментальной установки. Еще больше тревожил тот факт, что, несмотря на тенденцию к ошибкам, Вебер продолжал обнаруживать совпадения. К примеру, он утверждал, что зарегистрированные им гравитационные волны приходят из центра галактики. К такому заключению он пришел, обнаружив, что вибрации в кластерах событий чаще всего возникают раз в сутки, когда детекторы направлены на центр галактики. При этом Вебер упустил из виду одно важное обстоятельство: Земля не является препятствием для гравитационных волн. Поэтому когда цилиндры снова ориентировались в сторону центра галактики, но уже с другой стороны планеты, должно было возникать аналогичное количество совпадений. То есть кластеры обязаны были появляться каждые двенадцать часов, а вовсе не раз в сутки, как получалось у Вебера. Осознав свою ошибку, он произвел повторный анализ собранной информации, и на этот раз оказалось, что имеется двенадцатичасовой цикл, который остался незамеченным во время первой обработки данных. Фактически он обнаруживал то, что искал, потому что знал, что именно нужно найти. Бернард Шутц, который в то время был начинающим релятивистом, вспоминал, что «люди восприняли это крайне недоверчиво. Вебер не давал всем желающим доступа к своим данным, но всем казалось, что он с подозрительной точностью находит именно то, что хочет найти».

Еще более вопиющий случай имел место, когда Вебер объединил свои усилия с группой экспериментаторов из Рочестерского университета. Сравнив данные из Мэриленда и Рочестера, он обнаружил множество совпадений, признаков вибраций, возникавших в двух местах одновременно, что однозначно указывало на гравитационные волны. Однако оказалось, что Вебер неверно понял способ регистрации времени, которым пользовалась рочестерская группа, и поэтому выявленные им совпадения на самом деле возникали на четыре часа позже. После того как временная задержка была скорректирована, Вебер снова проанализировал данные и опять обнаружил совпадения.

Открытие Вебера выглядело неуязвимым в смысле ошибок в измерениях и расчетах. Он мог обнаруживать совпадения везде. А совпадения означали гравитационные волны. Непоколебимая способность Вебера обходить ошибки оказала разрушительное влияние на его репутацию. Его не смущал тот факт, что больше никто не мог воспроизвести полученные им результаты. Уважаемый экспериментатор Ричард Гарвин написал в журнал Physics Today статью под заголовком «Сомнения в обнаружении гравитационных волн», в которой систематически разбирался выполняемый Вебером анализ данных и его эксперименты и делалось заключение, что обнаруженные совпадения «возникали не из-за гравитационных волн, более того, они не могли возникать по этой причине». Сообщество релятивистов отвернулось от Вебера. Несмотря на поток публиковавшихся в свое время резонансных статей, рейтинг его публикаций упал. Иссякло финансирование, так как все большее число коллег отказывалось поддерживать его бесплодные эксперименты. К концу 1970-х Вебер был изгнан из мирового научного сообщества.

Хотя эксперименты Вебера были скомпрометированы, они дали хорошие плоды. Из всей этой путаницы родилась новая область исследований. Астрономы поняли, что кроме фиксации электромагнитных волн, в частности световых волн, радиоволн и рентгеновского излучения, существует новый объект для исследования Вселенной — гравитационные волны. Более того, с помощью гравитационных волн можно было заглянуть в самые дальние закоулки пространства-времени, куда не проникают обычные телескопы. К оптической, радио- и рентгеновской астрономии присоединилась гравитационно-волновая астрономия.