Роман Подольный - Чем мир держится?

Необходимая оговорка: польский физик Леопольд Инфельд доказывал, что гравитационные волны невозможны, невозможен реальный перенос ими энергии. Но мало кто из теоретиков разделяет сегодня эту точку зрения.

Равномерное движение в нашем мире встречается не так уж часто. Движение Земли и других планет вокруг Солнца — движение с угловым ускорением, значит, неравномерное. Любое космическое тело при движении по своей орбите излучает гравитационные волны, они рождаются и при любых столкновениях тел, при взрывах — словом, буквально всюду.

Мир должен быть пронизан гравитационными волнами. А поскольку они подчиняются законам квантовой механики, то являются одновременно материальными частицами, имеют массу. По некоторым подсчетам, около трети всей массы-энергии в нашей Вселенной составляют именно гравитоны, родившиеся в течение тех десяти — двадцати миллиардов лет, которые отводят астрофизики на существование Метагалактики. В каждом кубическом сантиметре космического пространства содержится, возможно, десять в минус тридцатой степени грамма гравитонов — столько же, сколько (в среднем) всей видимой материи — от звезд до фотонов (еще треть массы мира составляют, возможно, нейтрино). И вот это-то грандиозное явление пока что только описано, но не обнаружено. Причина — та самая слабость силы тяготения, о которой уже столько раз говорилось. Вот какой пример приводит В. Борисов в книге «Загадка тяготения»: «Если взять несколько брусков кварца массой в 1 т, возбудить в них такие упругие колебания, что бруски будут колебаться в режиме, близком к разрушению (на это понадобится 10 8Вт мощности), мощность всего гравитационного излучения составит 10 -21Вт».

Коэффициент полезного действия в этом случае составит одну стомиллионную долю от одной квадриллионной доли: десять в минус двадцать девятой степени.

Пожалуй, только в области тяготения ученым приходится практически иметь дело с десятками, над которыми стоят в качестве показателей степени столь огромные отрицательные числа! Тут гравитационщикам не позавидуют даже специалисты по элементарным частицам.

Причем Борисов еще считает нужным оговорить, что приведенный им пример — «один из наиболее удачных в отношении коэффициента полезного действия».

Мало того. При приеме излученной гравитационной энергии нам придется иметь дело с той же величиной КПД. Значит, при массе излучателя в одну тонну на приемной гравитационной антенне придется измерять величину, равную всего-навсего десяти в минус пятидесятой степени ватта. Похоже, что бессмысленно передавать эту чудовищно малую величину словами, лучше написать так: 10 -50.

Но ведь в мире столько природных источников гравитационных волн! Вселенная просто переполнена ими. Однако ближайшие из них тоже не отличаются мощностью. Самая большая планета Солнечной системы, Юпитер, излучает в виде гравитационных волн ровно столько энергии, сколько достаточно для электролампочки в четыреста пятьдесят ватт. Не густо. Что говорить об остальных планетах?

Зато чем дальше в космос, тем больше мы встретим мощных генераторов гравитационного излучения. При некоторых взрывах сверхновых звезд, при гравитационном коллапсе (если он происходит несимметрично, то есть вещество звезды не устремляется к ее центру со всех сторон с одной и той же скоростью), при столкновениях нейтронных звезд и черных дыр гравитационные волны должны излучаться в огромных количествах. Предполагают, что тут возможен КПД перехода массы-энергии в гравитационное излучение, равный десяткам процентов. Энергия такого излучения оценивается теперь в эргах числом, равным десяти в пятьдесят второй— пятьдесят пятой степени. Снова огромная величина показателя степени, но теперь со знаком плюс! Вот как пополняются «запасы» гравитонов в Метагалактике, составляющие, возможно, до трети ее массы. Но гравитационные волны от мощных взрывов всех видов рассеиваются в пространстве равномерно, до Земли доходит ничтожная доля их энергии. А КПД земной гравитационной антенны по-прежнему чрезвычайно низок.

И все-таки охота за гравитационными волнами началась. Ученый, который их обнаружит, станет новым Генрихом Герцем.

Ловля гравитонов — занятие сложное. Чтобы поймать радиоволну, как и любую электромагнитную волну, достаточно в принципе всего-навсего одного электрического заряда. Волна заставит его сместиться, а это смещение можно измерить.

Есть два основных способа принять гравитационные волны из космоса. Можно использовать то обстоятельство, что гравитационное излучение взаимодействует с электромагнитным полем и способно возбудить в нем колебания, которые и подлежат измерению. Можно измерить смещение тел в высокочувствительной механической системе. Именно этим и занимался в 1968–1971 годах профессор Мерилэндского университета в США Джозеф Вебер.