*****

Два тела, поле и волны. Задача двух тел, «образцово-показательная» в мире Ньютона, актуальна в эйнштейновской гравитации ничуть не менее, а скорее более: это задача про столкновения и близкие к ним выяснения отношений между любыми двумя объектами с сильной гравитацией. Такие объекты, если они не сверхмассивные, по необходимости компактны, и из известных нам это белые карлики, нейтронные звезды и черные дыры. Много нового случается, когда два таких объекта оказываются соседями (а это случается не безнадежно редко, потому что около половины всех звезд – двойные, а эволюция, которую претерпевают компоненты двойных звездных систем, может превратить их в компактные объекты). Сценарий «материя говорит… пространство-время говорит…» превращается здесь в оживленный диалог, в котором обе стороны высказываются одновременно, а вообще-то даже кричат. Запускаемая вблизи черной дыры гайка не сильно меняет кривизну, существующую из-за черной дыры, но черная дыра вблизи черной дыры – совсем другая история, там все происходит сразу: пространство-время и движение двух массивных тел подстраиваются друг под друга, а картина непрерывно меняется. Можно сказать, что полноценная задача двух тел в эйнштейновской гравитации, в отличие от ньютоновской, не решается на языке замкнутых формул по той причине, что субъектов там на самом деле не два, а три. Третий – Агент, гравитационное поле. Здесь он, кстати, обретает полностью самостоятельное существование: забирает «расплескавшуюся» энергию двух объектов, сходящихся по спирали во взаимные объятия, и уносит часть ее прочь – неопределенно далеко, в виде, который естественно назвать гравитационными волнами. Название, конечно, перекликается с электромагнитными волнами, но характер явления совсем иной.

Вдали от своего источника (скажем, двух черных дыр, неистово сближающихся по спирали) гравитационные волны бегут по пространству в виде «ряби» – колыханий метрики, которые тоже являются решением уравнений Эйнштейна (с учетом того, что изменения всех букв абвгдежзик небольшие). Согласно этим уравнениям, они распространяются со скоростью света. Если волна пролетает там, где пространство-время примерно плоское, то скучные значения абвгдежзик, отвечающие «Пифагору с одним минусом», т. е. становятся чуть-чуть веселее. Вместо некоторых нулей в этой таблице на короткое время «вспыхивают» какие-то числа, а единицы и минус единица оказываются не точно единицами и минус единицей. Чтобы лучше разглядеть происходящее, выберем три направления (условно – первое, второе и третье) так, чтобы волна путешествовала вдоль третьего направления. Тогда при прохождении гравитационной волны абвгдежзик-таблица приобретает чуть менее скучный вид