Говерт Шиллинг - Складки на ткани пространства-времени [Эйнштейн, гравитационные волны и будущее астрономии] [litres]

Оказалось, напрасно. На занятиях по инженерному делу Вайсс томился от скуки – он не узнал ничего нового. Возможно, физика окажется интереснее? В какой-то степени эти ожидания оправдались. Однако он слишком отвлекался на другие стороны жизни, чтобы преуспеть в учебе, – например, безнадежно влюбился в красивую пианистку. «Я следовал за ней до самого Чикаго, – вспоминает он, – но она, видимо, решила, что я слишком влюблен, чтобы быть полезным. В конце концов я вернулся в MIT» [45] Здесь и далее цитируется интервью, которое Ширли Коэн взяла у Рэя Вайсса для проекта Caltech Oral History: http://oralhistories.library.caltech.edu/183/1/Weiss_OHO.pdf .

Примерно в 1960 г. физика наконец покорила его. Точнее, экспериментальная физика. Работая над дипломом под руководством профессора Джерролда Захариаса, Вайсс сумел создать нечто вроде первых атомных часов для коммерческого применения. Они стали предшественниками «мистера Часы» – устройства, которое лет через десять облетит земной шар в эксперименте Джозефа Хафеле и Ричарда Китингом. Сам Захариас планировал взять часы Вайсса на Юнгфрауйох, гору в Швейцарских Альпах высотой 3470 м, и измерить эффект гравитационного красного смещения намного точнее Роберта Паунда и Глена Ребки, только что поставивших аналогичный эксперимент в соседнем Гарварде.

Планы, связанные со Швейцарией, остались неосуществленными, но Вайсс серьезно увлекся всем, связанным с гравитацией и точными измерениями, – наилучшая научная база для будущего инициатора проекта LIGO. Два года он строил гравиметры в качестве постдокторанта под руководством знаменитого физика Роберта Дикке в Принстонском университете. Вернувшись в MIT, организовал исследовательскую группу для изучения космологии и гравитации. (О космологии – науке о Вселенной – вы узнаете подробнее из главы 9.) В 1960-е гг. эта область исследования находилась в процессе становления. Теория Большого взрыва стала еще более популярной. В частности, в 1964 г. было открыто реликтовое излучение, которое часто называют послесвечением творения. Для физика было очевидно, что космология и ОТО – две стороны одной медали.

Неудивительно, что сотрудники физического факультета MIT предложили Вайссу читать курс ОТО. Это было в 1967 г., примерно в то время, когда Джоселин Белл открыла первый пульсар. Но Рэй Вайсс был на все руки мастер, а не теоретик. «Математика была далека от меня, – говорит он. – Я, конечно, не мог признаться, что не владею материалом. Это был ужасный год. Все свободное время я изучал релятивизм. Иногда я опережал своих студентов всего на день. Они были намного смекалистее меня».

Тем временем в нескольких сотнях километров к юго-востоку, в университете Мэриленда, Джо Вебер экспериментировал с резонаторными детекторами (вы читали об этом в главе 4). Узнав об этом, студенты Вайсса заинтересовались и задали ему вопрос о регистрации гравитационных волн. Снова темный лес! Однако он нашел изящный способ объяснить им идею при помощи трех далеко разнесенных в пространстве, не испытывающих ускорения «контрольных грузов» и точных часов – о часах он знал все. «Не думайте об измерении изменений расстояния, – сказал он студентам. – Представьте, что меряете изменение времени перемещения света. Вы уже должны понимать, о чем идет речь».

Вайсс не знал, что идея не нова. Два русских исследователя, Михаил Герценштейн и Владислав Пустовойт, опубликовали сходные мысли на несколько лет раньше. Однако статья вышла в советском журнале, о котором в США, вероятно, и не слышали. В те годы одним из немногих американских физиков, поддерживающих тесный контакт с советскими коллегами, был теоретик Кип Торн из Калифорнийского технологического института в Пасадене. В разгар холодной войны Торн регулярно ездил в МГУ для совместной работы с группой прецизионных измерений под руководством Владимира Брагинского, благодаря чему и узнал о публикациях.

Как бы то ни было, Вайсс сформулировал базовые принципы гравитационно-волнового интерферометра в эпохальной статье, вышедшей в 1972 г. в Quarterly Progress Report в MIT [46] Rainer Weiss, “Electronically Coupled Broadband Gravitational Antenna” (Райнер Вайсс. Связанные электронными средствами широкополосные антенны для поиска гравитационных волн), Quarterly Progress Report , НИЛ электроники MIT, no. 105 (1972): 54 ( http://www.hep.vanderbilt.edu/BTeV/test-DocDB/0009/000949/001/Weiss_1972.pdf ). . Почти 45 лет спустя ученые, в том числе Торн, высоко ее ценят. В ней описано большинство основных элементов конструкции, детально рассмотрены многие источники шума, с которыми придется столкнуться экспериментаторам, и, главное, возможные пути решения этих проблем. Эта статья очень помогла ученым, уже работавшим над первыми маленькими прототипами интерферометров.