[4]. К моменту, когда они достигнут Земли, это изменение не будет превышать размера атомного ядра даже для расстояний, равных трем диаметрам земного шара.
Кампания, целью которой стала регистрация колебаний пространства-времени, началась примерно полвека назад. Лазерная интерферометрическая гравитационно-волновая обсерватория (Laser Interferometer Gravitational-Wave Observatory, LIGO) – самый дорогостоящий проект из всех, когда-либо финансировавшихся Национальным научным фондом (ННФ), независимым федеральным агентством США, которое поддерживает фундаментальные научные исследования. Проект LIGO объединяет две обсерватории: одну в Хэнфорде, штат Вашингтон, вторую в Ливингстоне, штат Луизиана. Каждая из них занимает территорию около четырех квадратных километров. Проект суммарно стоит больше миллиарда долларов, в нем участвуют сотни ученых и инженеров из разных стран. LIGO – это апогей технологического прогресса.
Несколько лет назад наблюдения в обсерваториях были приостановлены – проводились работы по модернизации детекторов. По словам одного из экспериментаторов, заменили все их элементы, кроме пустоты – вакуума. А в это время научные группы по всему миру производили расчеты, разрабатывали алгоритмы для обработки данных, создавали хранилища информации, чтобы извлечь из нового оборудования максимум пользы. Многие ученые посвятили свои жизни тому, чтобы экспериментально измерить “изменение расстояния, по величине меньшее, чем отношение толщины человеческого волоса к ста миллиардам длин окружности Земли”.
Я надеюсь, что после того, как гравитационные волны впервые будут обнаружены, наземные обсерватории в течение многих лет смогут регистрировать звуковые сигналы катастрофических астрономических событий, которые происходили в различных уголках космического пространства, – сигналы, возникшие в результате столкновения потухших звезд и взрывов сверхновых, а также отголоски Большого взрыва. Любое значимое событие в космосе заставляет пространство-время звучать. За срок службы этих обсерваторий ученые запишут звенящие диссонирующие ноты, чтобы озвучить историю Вселенной – немое кино, смонтированное человечеством из неподвижных изображений космоса, серии картинок, полученных за последние четыреста лет, с того самого момента, когда Галилей направил свой первый телескоп на Солнце.
Я участвую в этом грандиозном эксперименте, в этой смелой попытке измерить едва уловимые изменения формы пространства-времени и как ученый, надеющийся внести свой вклад в данную фундаментальную область знаний, и как новичок, пытающийся разобраться в том, как работает незнакомое оборудование, и как писатель, мечтающий задокументировать первую в истории человечества регистрацию сигналов непосредственно от черных дыр. По мере того как глобальная сеть гравитационных обсерваторий приближается к финишной прямой в этом забеге на длинную дистанцию, становится все труднее не верить в скорые открытия, хотя скептиков по-прежнему хватает.
Проект LIGO родился и развивался среди самых различных противоречий: спорили друг с другом известные ученые, возникали серьезные разногласия между единомышленниками, приходилось решать сложнейшие технические задачи, спорными были даже сами исходные предпосылки – однако теперь проект уверенно движется к поставленной перед ним полвека назад цели и постоянно наращивает свой научный потенциал. Мы вот-вот станем свидетелями того, как колоссальная установка уловит шепот космоса. Мысленный эксперимент, воспринимавшийся поначалу как занимательный ребус, удался, и идея, возникшая в 1960-е годы, материализовалась в стекле и металле. Модернизированные обсерватории LIGO (проект Advanced LIGO) начали работать осенью 2015 года, спустя столетие после того, как Эйнштейн опубликовал математическое описание гравитационных волн. Чувствительность гравитационных телескопов достигнет максимума за один-два года… ну, может быть, за три. Благодаря оборудованию предыдущего поколения была доказана принципиальная возможность регистрации гравитационных волн, однако успех эксперименту вовсе не гарантирован. Природа не всегда идет на уступки. И когда усовершенствованные приборы обсерваторий, прецизионно настроенные и тщательно откалиброванные, приступят к поиску чего-то необычного, ученые, отбросив все сомнения, прильнут к мониторам компьютеров в надежде получить долгожданные сигналы из космоса.
Эта книга – не только хроника охоты за гравитационными волнами, за аудиозаписью истории Вселенной, за звуковой дорожкой соответствующего ей немого фильма. Она еще и дань уважения донкихотскому, героическому, мучительному стремлению экспериментаторов к поставленной цели. Дань уважения безумным мечтам.
Глава 2Рай Вайсс
В шесть часов вечера у главного здания Массачусетского технологического института, как ни странно, не было ни души. Мне пришлось подождать перед входом, пока какая-то аспирантка не прикатила на велосипеде и, спрыгнув с него, не открыла мне дверь. Мы вошли в здание; велосипед аспирантка втащила за собой по ступенькам. “Кабинет Рая вон там”, – сказала она и поехала прочь – одна нога на педали, другая отталкивается от пола. У какой-то из дверей она снова соскочила с велосипеда и скрылась из виду. Нужная мне дверь выглядела точно так же, и я подумала, что здесь легко перепутать кабинеты, как легко перепутать, скажем, гостиничные номера.
Райнер Вайсс взмахом руки пригласил меня войти. Опустив формальности, подобающие первой встрече, мы сразу заговорили так, будто знали друг друга много лет. Принадлежность к научному сообществу освобождает от необходимости следовать формальному этикету, это сближает сильнее, чем если бы мы оказались, к примеру, одного возраста или родом из одного города. Мы оба раскинулись в креслах, водрузив ноги на единственный в кабинете стул.
– С детства я лелеял одну мечту. Мне хотелось, чтобы хорошую музыку можно было слушать, не только приходя на концерты. И вот в 1947 году, еще ребенком, я поучаствовал в революции – революции в области воспроизведения звука. Я смастерил тогда одну из первых Hi-Fi-систем. Понимаете, большинство иммигрантов, приехавших в Нью-Йорк, страстно желали слушать классическую музыку…
Видите вон тот динамик? Он из кинотеатра в Бруклине. За экраном таких обычно несколько, там из них бывает выстроена целая система. У меня их было двадцать. Просто перевез к себе домой на метро. В Brooklyn Paramount случился большой пожар – и от них решили избавиться. Вот так у меня и появились динамики студийного качества. Я сумел придумать совершенно фантастическую схему подключения, собрал FM-радиоприемник и стал приглашать друзей – послушать Нью-Йоркский филармонический оркестр. Это было совершенно невероятно. Как будто сам сидишь в зале на их концерте. Звук оказался просто потрясающий.
И Рай кивнул в сторону металлического раструба – части динамика образца примерно 1935 года. Вся конструкция, хотя и выглядела слишком массивной, поразительным образом напоминала скорее безделицу родом из 70-х, чем серьезную технику 1930-х. На первый взгляд устройство было похоже на металлические конструкции, которые создавались учеными в 1960-е годы, когда начала воплощаться в жизнь блестящая идея измерения гравитации. Рай соорудил тогда прибор, позволявший записывать звучание пространства-времени, хотя позже и узнал, что не первым ступил на этот путь. Нынешний самый чувствительный в мире гравитационный детектор – настоящая вершина научных достижений! – настолько велик по размеру, что не может уместиться не только в главном здании Массачусетского технологического института, но даже во всем Кембридже, штат Массачусетс. Научно-исследовательская лаборатория, где разрабатываются отдельные детали детектора, находится в подвале соседнего здания, а вот сам прибор установлен не здесь, а на удаленных площадках.
В 2005 году Рай занял в МТИ почетный пост профессора физики и получил доступ в четырехкилометровые бетонные тоннели. Теперь он мог самостоятельно контролировать работу лазеров с помощью осциллографов, проверять на герметичность объем в 18 000 кубических метров с высоким вакуумом и измерять сейсмические колебания в промозглых, кишащих осами помещениях. По сути, Раю разрешили снова побыть студентом, но уже в статусе, который имеют вышедшие на пенсию, но продолжающие активно работать уважаемые ученые, – в статусе заслуженного профессора (professor emeritus).
Речь Рая подчеркнуто ритмичная, характерная для ньюйоркцев – с типично американским выговором, впитавшим в себя особенности произношения разных европейских языков. Остатки его немецкого акцента полностью растворились в этом фонетическом сплаве. Он родился в Берлине в 1932 году. Его отец Фредерик Вайсс, коммунист, происходивший из богатой еврейской семьи, отличался бунтарским нравом. (Бабушка Рая по отцовской линии принадлежала к известной семье Ратенау. “Истинная немка и немножко еврейка”, сказал о ней Рай.) Свою мать, Гертруду Лоснер, актрису, Рай описывает тоже как бунтарку, но без еврейских корней. “Как-то им удалось сблизиться, – рассказывает Рай так, будто есть на свете вещи, которые никому не под силу постичь. – А в результате их встречи родился я; они тогда еще не были женаты”, – добавляет он.
Как и у любого иммигранта из тех, что слушали в доме Рая филармонические концерты, у него есть собственная история приезда в Америку. Начало ей положило получение им новых документов на острове Эллис[5]. Однако прелюдией к этому послужили события, произошедшие в берлинском лазарете для рабочих-коммунистов, где его отец был неврологом. Нацисты проникли и туда, как и в другие городские учреждения. Пациент хирурга-нациста умер на операционном столе, и члены НСДАП попытались заставить весьма политизированного отца Рая сообщить о случившемся властям, и без того настороженно относившимся к рабочей больнице. Действуя в точности как бандиты, нацисты схватили его посреди улицы и заперли в каком-то подвале (семейная летопись не уточняет, в каком именно). Там его, вероятно, и сгноили бы – из-за коммунистических убеждений Фредерика семья отреклась от него, – если бы незадолго до этого, в канун Нового года, не был зачат Рай. Беременная Гертруда и ее отец, видный чиновник Веймарской республики, сумели добиться освобождения Фредерика. У оказавшегося на свободе отца Рая не оставалось выбора, и ему пришлось покинуть Германию.