Складки на ткани пространства-времени - Говерт Шиллинг

К трибуне выходит Дэвид Райтце. На экране возникает художественное изображение двух сливающихся ЧД. Райтце обводит взглядом аудиторию, широко улыбается и говорит: «Леди и джентльмены. Мы зарегистрировали гравитационные волны! Мы это сделали!» Зал взрывается аплодисментами.

Райтце сравнивает это открытие с созданием Галилео Галилеем нового направления науки – наблюдательной астрономии. Столкновение ЧД он называет «умопомрачительным». Точность LIGO при измерении расстояния до ближайшей звезды сравнивает с толщиной человеческого волоса. «LIGO является научным прорывом сродни полету на Луну, – говорит он. – И мы это совершили. Мы высадились на Луну».

Габриэла Гонсалес описывает регистрацию. «Это первая из множества будущих регистраций, – заверяет она присутствующих и подчеркивает, что это была работа многих людей. – Это общее дело». Рэй Вайсс рассказывает о гравитационных волнах. Он иллюстрирует сжатие и растяжение пространственно-временного континуума, растягивая в разные стороны пластиковую сетку, а также объясняет, как работает LIGO. «Если бы эта технология была доступна Эйнштейну, он изобрел бы LIGO, – шутит Вайсс. – Он был весьма головастым и неплохо знал физику».

Наконец, Кип Торн рассказывает о своем любимом предмете – черных дырах. Слияние двух ЧД, объясняет он, вызвало «яростный шторм в ткани пространства-времени», которая до сих пор всегда представала перед нами спокойной, как океан в штиль. «Короткий, но исключительно сильный шторм мгновенно высвободил в 50 раз больше энергии, чем излучают все звезды Вселенной».

Интернет-трансляция собирает почти 100 000 зрителей. Через несколько дней полмиллиона людей смотрят запись. К концу пресс-конференции 11 февраля, в 11:15 дня, новость разносится по всему интернету. Идет только 2016 г., но люди уже называют случившееся научным открытием века.

На следующее утро The New York Times выходит с фотографией на первой странице, напоминающей кадр из научно-фантастического фильма: техник в белой экипировке в одной из труб LIGO. Заголовки гласят:

Возможно, звучит не столь захватывающе, как заголовки почти столетней давности, когда астрономы подтвердили предсказание Эйнштейна об отклонении света звезды гравитацией Солнца, однако «Эйнштейн был бы счастлив», замечает Франс Кордова. В эти выходные по интернету ходит фотография гигантской статуи Альберта Эйнштейна в кампусе Технологического института Джорджии в Атланте. На шее статуи – надпись от руки: «Я же вам говорил!»

В далекой Германии основоположник изучения гравитационных волн Хайнц Биллинг уже встретил 101-й день рождения. Он выполнил обещание, данное в 1989 г. Карстену Данцманну, – дожил до регистрации волн, но почти полностью оглох и ослеп и страдает серьезными провалами в памяти. Как и Древер, он живет в доме престарелых. В один из кратких моментов просветления более молодые коллеги рассказывают ему об открытии LIGO. «Да-да, гравитационные волны, – отвечает он по-немецки. – Я так много забыл». Биллинг скончался 4 января 2017 г. в возрасте 102 лет.

Рону Древеру новость сообщают родственники. Неясно, вполне ли он понимает, о чем идет речь, и рад ли он. Но у него блестят глаза, когда он видит модулированный сигнал и смотрит пресс-конференцию. В течение четырех месяцев Древер разделит с Рэем Вайссом и Кипом Торном четыре главные награды в научном мире: премию по фундаментальной физике в категории «Передовая линия физики», премию Грубера в области космологии, премию Шао в области астрономии и премию Кавли в области астрофизики. (Премии по фундаментальной физике и от фонда Грубера были разделены между всеми членами коллаборации LIGO – Virgo.) Отцы-основатели Virgo Адальберто Джадзотто и Гвидо Пиццелла удостоились в 2016 г. медали Амальди – европейской награды, которая присуждается раз в два года Итальянским обществом по изучению релятивизма и гравитации[86].

Рон Древер умер 7 марта 2017 г. Едва ли кто-то сомневается, что двое оставшихся основателей LIGO однажды получат самую желанную награду в своей сфере деятельности – Нобелевскую премию.

Никто не видел ЧД. До недавнего времени астрономы и физики спорили об их существовании. Теперь утверждают, что обнаружили две сливающиеся ЧД на расстоянии 1,3 млрд св. лет. Косвенные доказательства – слабые возмущения пространственно-временного континуума амплитудой не более одной тысячной диаметра протона, продолжительностью на более двух десятых секунды. Что это, как не слепая вера?

Ясно одно – астрономия совершенно изменилась. В прошлом ученые смотрели на небо и открывали кометы и сверхновые, как голландский астроном Тихо Браге в конце XVI в. В дальнейшем ночь у телескопа приводила к открытию двойных звезд, темных пятен на Марсе и спиральной структуры в бледной туманности. Вы получали то, что видели.

Эти времена прошли. Открытия – или заявления об открытиях – часто основываются на неубедительных на первый взгляд измерениях и глубокой обработке данных. Несколько фотонов, неприметная спектральная характеристика – все сводится к статистическим наблюдениям и анализу вероятностей. Неизменная цель – извлечь из доступных данных всю возможную информацию.

Гравитационно-волновая астрономия не исключение. Извилистые линии на экране компьютера Марко Драго (так называемый чирп волны GW150914) – это единственное свидетельство ее существования, которым мы располагаем. Быстрый подъем частоты и амплитуды – и снова ничего. Что могло вызвать эти ничтожные колебания? Запустите компьютерный анализ данных и получите ответ – соединение двух ЧД в дальней части Вселенной, которого в действительности никто не видел. Похоже на магию.

Тем не менее теоретики, например Кип Торн, совершенно уверены в своих заявлениях. Поскольку сигнал был зарегистрирован только двумя детекторами, трудно с точностью определить место, откуда он поступил. Не известно и точное расстояние – оно может быть любым в интервале от 0,8 до 1,8 млрд св. лет. Но обстоятельства слияния гораздо менее туманны.

В какой-то далекой галактике две ЧД вращались на общей орбите. Одна была в 36 раз массивнее нашего Солнца, другая имела массу в 29 солнечных – значительно больше, чем предполагали астрономы. (Я вернусь к этому моменту в конце главы.) У ЧД такого размера так называемый горизонт событий – сферическая «поверхность» невозврата – имеет диаметр несколько сот километров.