Блюз черных дыр и другие мелодии космоса - Жанна Левин

После неудачной истории с “открытием” Вебером гравитационных волн у Рая Вайсса, Кипа Торна и Рона Древера были все основания дистанцироваться от этой темы, чтобы никоим образом не запачкать свою безупречную научную репутацию. Однако каждый из них считал, что направление исследований, указанное Вебером, таит в себе сокровища огромной ценности. Рону потребовалось некоторое время для рассмотрения альтернативных возможностей – и только после этого он обратился к интерферометру. Рай зацепился за идею использования интерферометра для поиска гравитационных волн. А Кип, прежде чем с головой окунуться в новый проект, отправился за консультацией к экспериментаторам.

В своей книге “Черные дыры и складки времени” Кип цитирует Эйнштейна: “Годы исканий в незнаемом истины, которую ощущаешь, но не можешь выразить, жгучее желание и колебания от веры до опасения, что кто-то еще достигнет ясности и понимания, известны только тому, кто сам испытал это на себе”. Быстрый подъем Вебера к славе и его болезненное публичное поражение должны были вызвать у этих троих чувство опасения. В то время многие экспериментаторы покинули данную область исследований. Общество вряд ли бы одобрило идею инвестирования – забавы ради – вполне реальных долларов в новые технологии. Антенны Вебера были хотя бы дешевы, в отличие от интерферометра, который невозможно построить из обрезков линолеума или старых аккумуляторов из шотландского гаража. Ученые боялись рисковать, и потому многие из них тему поиска гравитационных волн посчитали для себя закрытой.

Но Кип, Рон и Рай были охвачены “жгучим желанием” продолжить поиск, продолжить борьбу за “истину, которую человек ощущает, но не может выразить”. Они упорно трудились, и их “годы исканий истины в незнаемом” превратились в десятилетия, что было гораздо большим сроком, чем сами они изначально предполагали. Эти трое исследователей стремились добиться “ясности и понимания”. Они были одержимы идеей, и им не могла помешать ситуация, сложившаяся после крушения надежд Вебера. Вдобавок их мотивировала конкуренция между группами. Отступиться никто из них не мог. Путь был один – к вершине.

Пока Рон Древер и Стэн Уиткомб, активно поддерживаемые Кипом, строили 40-метровый прототип установки в Калифорнийском технологическом институте, Рай продолжал собственные разработки. Несмотря на то, что группы, трудившиеся в Калтехе и МТИ, тесно общались между собой, каждая из них вела самостоятельные исследования на совершенно различных прототипах, основанных на разных технических решениях. Рон, во всяком случае, полагал, что Рай ему в каком-то смысле соперник. На Рона произвели сильное впечатление ранние работы Рая, и мне очень жаль, что я не смогу, цитируя Рона, воспроизвести его шотландский акцент: “У него давно уже было много всякого, у него были вакуумные резервуары, лазер, много чего важного давно было сделано. Странно только, что он с этого никуда не сдвигался. целые годы”.

Раю недоставало денег, недоставало мощной поддержки. Вот что он рассказывает:

– Я отлично помню, как пытался объяснить коллегам в отделе, почему хочу искать гравитационные волны и черные дыры. Но мне отвечали, что никаких черных дыр не существует. Мол, забудь об этом.

И это ответ на вопрос, отчего LIGO не была построена в Массачусетском технологическом институте. Мои друзья по факультету не выступали против проекта, но в институте были влиятельные люди, которые большую часть своей жизни упорно считали, что все, что рассматривалось в качестве доказательств существования черных дыр во Вселенной, может быть разъяснено без самих черных дыр. И это определяло тон дискуссий в МТИ. Атмосфера была полностью отравлена. В общем, МТИ не было тем местом, где к современной гравитации относились доброжелательно.

Первые аспиранты Рая, писавшие диссертации по гравитационным волнам, получали отрицательные отзывы из своих диссертационных советов. Полутораметровый прототип интерферометра, над которым они работали, не был настолько чувствительным, чтобы зарегистрировать сигналы от истинных астрофизических источников. Он не уловил бы даже звуков взорвавшегося Солнца. Один из членов совета съязвил: можно увидеть гораздо больше, просто глядя в окно. Рай до сих пор не в состоянии забыть эту обидную реплику. И при разработке технологии прототипа, и при разработке алгоритмов для анализа гипотетических данных командой Рая была проявлена невероятная изобретательность. Один студент занимался поиском взрывающихся звезд, другой – столкновениями черных дыр. И хотя чувствительность прибора была на шесть порядков грубее, чем требовалось для обнаружения этих источников, у них существовали планы на будущее. “Однако ребятам внушали мысль о том, что необходимо получить физический результат”. Рай и его ученики просто не могли делать научные утверждения. Они были не в состоянии внести свой вклад в современную астрофизику.

Рай никогда не верил, что интерферометр, способный обнаружить астрофизические источники, мог быть небольшого размера. Он слишком хорошо знал физические ограничения, проявлявшиеся в виде шумов прибора. Сменяя один другого, его аспиранты занимались снижением уровня шумов, чтобы довести уровень фона до уровня ожидаемого сигнала. И все же уровень фона оставался в сотни тысяч или даже в миллионы раз выше, чем любые ожидаемые сигналы из космоса. В ходе этих исследований прогнозируемый размер реального детектора неуклонно увеличивался. Рай знал, что у него никогда не будет возможности построить еще один прототип. Он хотел заниматься наукой и работал, не обращая внимания на то, что твердила ему интуиция. Он не понаслышке знал, что такое впустую затраченные усилия, головная боль и кошмары управления персоналом. Но наука требовала от него большой масштабный проект, и он был просто обязан создать огромное устройство – не в полтора метра, и не в три, и даже не в сорок. Единственным решением являлось строительство аппарата длиной в несколько километров. “Мне не нравятся большие установки. Но он [эксперимент] был возможен только при наличии большого объекта. Иного пути не было. Этого требовал научный подход. Я никогда не верил в то, что реально работающий детектор может быть небольшого размера”.

Приближался конец 1970-х. Рай работал с прототипом почти десять лет и за это время выжал из своей маленькой модели все, что можно. Он отправился в Вашингтон, намереваясь поговорить с Ричем Айзексоном – тот курировал в Национальном научном фонде направление гравитационной физики и был единственным человеком, кто мог решить судьбу проекта. Фонд уже выделил какие-то скромные средства на развитие установок нового поколения. Эти деньги достались Древеру (Калифорнийский технологический институт) и – небольшая их часть – Раю (МТИ). Рая пугала сама мысль о расширении проекта. В своей маленькой лаборатории он и его люди могли делать все вручную. Расширение же проекта обещало стать дорогим и трудоемким. Но эксперимент требовал больших земельных участков, расположенных на значительном удалении от Калтеха и МТИ, требовал наличия более сложной установки – короче говоря, все в новом проекте предполагало существенное увеличение масштаба. Так что Раю непременно следовало найти с Национальным научным фондом общий язык.

Программный директор Рич Айзексон был “очень честным, и его невозможно было обвести вокруг пальца, когда разговор заходил о гравитационных волнах. Почему невозможно? Да потому, что он сам работал в этой области”. Айзексон был одним из первых, кто с помощью убедительных расчетов сумел доказать, что энергия может быть потеряна за счет образования гравитационных волн. Айзексон – и как ученый, и как официальное лицо Национального научного фонда – был глубоко заинтересован в поддержке этого проекта со стороны ННФ: ведь никто другой даже не намеревался оказать ему помощь. Гравитация как дисциплина находилась вне зоны компетенции Департамента энергетики, Министерства обороны и даже НАСА. Айзексон же разглядел привлекательные для Национального научного фонда перспективы нового научного направления и понял, что может появиться многообещающий бренд гравитационно-волновой астрофизики, а главное, откроется возможность для изучения явлений Вселенной, невидимых в телескопы. Конечно, наблюдение гравитационных волн было делом рискованным и к тому же технологически почти неосуществимым, но, с другой стороны, в случае успеха это стало бы одним из наиболее фундаментальных достижений современной науки.