Гравитационные волны и окончательное выметание

Если Земле повезет уцелеть при вспухании Солнца на 11-м этаже и если она избежит изгнания из системы в результате разрушительного визита звездных соседей, ее конечная судьба будет определяться совершенно прекрасным свойством общей теории относительности — гравитационными волнами.

Объясняя центральную для общей теории относительности, но достаточно абстрактную идею искривления пространства-времени, физики часто привлекают знакомую метафору: мы представляем себе планеты, обращающиеся вокруг звезды, как мраморные шарики, катающиеся по натянутому резиновому полотну, которое деформируется под действием лежащего в центре шара для боулинга. Но такая метафора поднимает следующий вопрос: почему планеты не скатываются по спирали к звезде и не падают в нее? В конце концов наши шарики, безусловно, ожидает именно такая судьба21. Ответ в том, что катящиеся шарики заворачивают по спирали к центру, потому что теряют энергию из-за трения. На самом деле это можно заметить даже без какого бы то ни было сложного оборудования: некоторая часть потерянной энергии попадает вам в уши, позволяя услышать, как шарики катятся по резиновому листу. Обращающиеся вокруг звезды планеты сохраняют параметры движения неизменными, потому что в пустом пространстве практически нет трения.

Несмотря на то что трение на них не действует, любая планета все же теряет небольшое количество энергии на каждом обороте. В своем движении астрономические тела тревожат ткань пространства, рождая в ней возмущения и своеобразную «рябь», которая расходится вовне аналогично тому, как по резиновому листу расходились бы волны, если бы вы непрерывно по нему постукивали. Эта рябь на ткани пространства и есть те самые гравитационные волны, которые Эйнштейн предсказывал в статьях, опубликованных в 1916 и 1918 гг. В следующие десятилетия Эйнштейн испытывал по отношению к гравитационным волнам смешанные чувства и рассматривал их в лучшем случае как теоретическую возможность, которую никогда не удастся пронаблюдать, а в худшем — как откровенно неверную интерпретацию уравнений. Математика общей теории относительности настолько тонка, что даже Эйнштейн иногда в ней путался. Для разработки систематических методов, позволяющих одолеть эти тернистые вопросы, которые в противном случае спутали и погубили бы все попытки связать математические выражения общей теории относительности с измеримыми свойствами окружающего мира, понадобились многие годы и усилия множества ученых. К 1960-м гг., когда такие методы успели не только появиться, но и утвердиться в науке, физики уверились наконец, что гравитационные волны — бесспорное следствие теории. Тем не менее ни у кого не было никаких экспериментальных или наблюдательных данных, которые подтверждали бы, что гравитационные волны реальны.