Александр Полнарёв: Гравитационные волны — новый канал изучения Вселенной

Ольга Орлова

Оль­га Орло­ва

В июне 2016 года участ­ни­ки экс­пе­ри­мен­та LIGO объ­яви­ли о реги­стра­ции уже вто­ро­го всплес­ка гра­ви­та­ци­он­ных волн. Уче­ные заго­во­ри­ли о наступ­ле­нии новой эры в аст­ро­но­мии. Что это зна­чит для чело­ве­че­ства? На поро­ге каких откры­тий мы сто­им? Об этом — бесе­да Оль­ги Орло­вой с Алек­сан­дром Пол­на­рё­вым.

Александр ПолнарёвАлек­сандр Пол­на­рёв, аст­ро­фи­зик-кос­мо­лог. Родил­ся в Москве в 1949 году. Окон­чил МФТИ. Там же защи­тил кан­ди­дат­скую дис­сер­та­цию. Уче­ник ака­де­ми­ка Зель­до­ви­ча. В 1988 году полу­чил сте­пень док­то­ра физи­ко-мате­ма­ти­че­ских наук. Рабо­тал в ИКИ РАН, Аст­ро­кос­ми­че­ском цен­тре ФИАН им. Лебе­де­ва. Про­фес­сор Лон­дон­ско­го уни­вер­си­те­та коро­ле­вы Марии.

— Здрав­ствуй­те, Алек­сандр Гри­го­рье­вич. Спа­си­бо, что при­шли.

— Я очень счаст­лив.

— Гра­ви­та­ци­он­ные вол­ны были заре­ги­стри­ро­ва­ны в 2015 году, но резуль­та­ты опуб­ли­ко­ва­ны уже в 2016-м. И даже объ­яви­ли, что уда­лось заре­ги­стри­ро­вать вто­рой всплеск. Нали­цо уже систе­ма важ­ней­ших резуль­та­тов. Неко­то­рые экс­пер­ты гово­рят, что это откры­тие срав­ни­мо с откры­ти­ем элек­тро­маг­нит­ных волн в XIX веке. Поче­му такое вни­ма­ние уче­ные это­му уде­ля­ют?

— Если срав­ни­вать элек­тро­маг­нит­ные вол­ны с гра­ви­та­ци­он­ны­ми, то при­ло­же­ния будут потом. Мог ли Макс­велл знать о мобиль­ных теле­фо­нах, когда писал свои урав­не­ния, из кото­рых сле­до­ва­ло, что есть элек­тро­маг­нит­ные вол­ны? Или об Интер­не­те, кос­ми­че­ской свя­зи, радио­астро­но­мии, инфра­крас­ной аст­ро­но­мии? Когда мы гово­рим о гра­ви­та­ци­он­ных вол­нах, то на пер­вом месте — это ужас­но инте­рес­но. Это новый канал изу­че­ния Все­лен­ной. Но в прин­ци­пе, я могу себе пред­ста­вить при­ло­же­ние в дале­ком буду­щем.

— Вы хоти­те ска­зать, что это откры­тие может как-то изме­нить нашу жизнь через сто лет?

— А может, через тыся­чу. Но я тоже думаю, что через сто.

— Но, судя по тому, как всё раз­ви­ва­ет­ся, навер­ное, быст­рее.

— Навер­ное, быст­рее.

— Но если гово­рить об этом сей­час и сего­дня, в чем зна­че­ние это­го откры­тия?

— Две чер­ные дыры, вра­ща­ясь, ста­ли излу­чать гра­ви­та­ци­он­ные вол­ны. В тео­рии Эйн­штей­на про­стран­ство не абсо­лют­но, как в нью­то­нов­ской тео­рии. Оно, как желе, может виб­ри­ро­вать, дефор­ми­ро­вать­ся, дро­жать. И когда две чер­ные дыры начи­на­ют сли­вать­ся, то есть при­бли­жать­ся друг к дру­гу, про­стран­ство начи­на­ет виб­ри­ро­вать. Это ухо­дит в бес­ко­неч­ность, как вол­ны про­стран­ства-вре­ме­ни, как вол­ны кри­виз­ны. Как рябь на поверх­но­сти воды, но это само про­стран­ство так осцил­ли­ру­ет.

Когда они были срав­ни­тель­но дале­ко и сиг­нал был сла­бый, но уже детек­ти­ру­е­мый, уче­ные смог­ли опре­де­лить мас­сы этих двух чер­ных дыр. Потом они сли­лись. Полу­чи­лась дру­гая чер­ная дыра, кото­рая коле­ба­лась. И на тех же часто­тах, на кото­рых она коле­ба­лась, она излу­ча­ла гра­ви­та­ци­он­ные вол­ны. Часто­ты зави­се­ли от мас­сы чер­ной дыры. И на пер­вом эта­пе, и на послед­нем (все­го два эта­па, но я гово­рю о нача­ле и о кон­це) уда­лось опре­де­лить мас­сы изна­чаль­ных чер­ных дыр и мас­су окон­ча­тель­ной чер­ной дыры. И выяс­ни­лось, что куда-то делись три сол­неч­ных мас­сы.

— Это мно­го?

— Очень мно­го. Соглас­но тео­рии Эйн­штей­на, мас­са и энер­гия про­сто свя­за­ны коэф­фи­ци­ен­том. То, что E = mc2, в кур­се люди, даже не зна­ю­щие тео­рию отно­си­тель­но­сти или вооб­ще физи­ки. Посчи­та­ем энер­гию в три сол­неч­ных мас­сы, умно­жен­ных на ско­рость све­та, а потом раз­де­лим полу­чен­ную вели­чи­ну на вре­мя окон­ча­тель­но­го послед­не­го всплес­ка (все­го 20 мил­ли­се­кунд). Делим энер­гию на это корот­кое вре­мя и полу­ча­ем то, что назы­ва­ет­ся све­ти­мо­стью: сколь­ко энер­гии излу­ча­ет­ся за еди­ни­цу вре­ме­ни в послед­ний этап эво­лю­ции двой­ной систе­мы. Эта све­ти­мость пре­вос­хо­дит све­ти­мость всех звезд во всей наблю­да­е­мой Все­лен­ной в 50 раз. Это самое гран­ди­оз­ное собы­тие в аст­ро­но­мии, кото­рое мы когда-либо виде­ли.

— Поэто­му теперь гово­рят о том, что насту­па­ет новая эра в аст­ро­но­мии — гра­ви­та­ци­он­но-вол­но­вая? А чем она прин­ци­пи­аль­но отли­ча­ет­ся от преды­ду­щей, что нача­лась с Гали­лея? Наблю­да­тель­ная?

— Мож­но и так поста­вить вопрос. Новая эра не отли­ча­ет­ся. Она допол­ня­ет преж­нюю. Я смот­рю — здесь окно, здесь окно. Все­го три окна. Пред­по­ло­жим, было бы толь­ко одно. Обзор мень­ше.

— Мы полу­чи­ли новое окно во Все­лен­ную?

— Совер­шен­но вер­но.

— И мы теперь можем видеть то, что рань­ше не виде­ли?

— Абсо­лют­но точ­но. При­ве­ду при­мер. Пред­ставь­те, что в цен­тре какой-то очень актив­ной галак­ти­ки или ква­за­ра нахо­дит­ся чер­ная дыра. Допу­стим, всё окру­же­но сло­ем пыли и газа так, что видеть в элек­тро­маг­нит­ных вол­нах ниче­го не уда­ет­ся. А в гра­ви­та­ци­он­ных вол­нах мы всё уви­дим. Опре­де­лим мас­су чер­ной дыры, а если там их две, опре­де­лим мас­сы обе­их.

— Когда был заре­ги­стри­ро­ван пер­вый всплеск осе­нью 2015 года и сей­час вто­рой, о кото­ром объ­яв­ле­но, -это вооб­ще раз­ные чер­ные дыры?

— Абсо­лют­но раз­ные.

— Полу­ча­ет­ся, теперь, когда эти про­цес­сы про­ис­хо­дят, каж­дый раз мы смо­жем с помо­щью LIGO или дру­гих детек­то­ров это видеть?

— Да. На пресс-кон­фе­рен­ции, посвя­щен­ной вто­ро­му откры­тию, уче­ные из LIGO дали некую при­кид­ку, что они уви­дят в сле­ду­ю­щий пери­од наблю­де­ний (Run). Они начи­на­ют сей­час новый Run. В преды­ду­щем, столь пло­до­твор­ном Run’е, они обна­ру­жи­ли первую в исто­рии чело­ве­че­ства пару чер­ных дыр. А фак­ти­че­ски обна­ру­же­но три чер­ных дыры. Две — в нача­ле. И тре­тья, кото­рая полу­чи­лась в резуль­та­те про­цес­са. С новым откры­ти­ем, соот­вет­ствен­но, шесть. Сле­ду­ю­щий Run будет длить­ся при­мер­но пол­го­да, немнож­ко доль­ше, чем преды­ду­щие цик­лы, но соиз­ме­ри­мо. Они уве­ли­чат точ­ность на 20–25%. Это озна­ча­ет, что такие же собы­тия мож­но уви­деть в боль­шем объ­е­ме. Чем выше чув­стви­тель­ность, тем даль­ше тот же про­цесс мож­но видеть во Все­лен­ной. Чем боль­ше объ­ем, с кото­рым мы наблю­да­ем такие явле­ния, тем боль­ше веро­ят­ность собы­тий. По при­кид­кам LIGO, ожи­да­ет­ся (конеч­но, еще нуж­но везе­ние), что за сле­ду­ю­щие пол­го­да они обна­ру­жат при­мер­но восемь таких собы­тий. Если каж­дое собы­тие — три чер­ных дыры (две вна­ча­ле и одна в кон­це), зна­чит, будет уже 30 чер­ных дыр. Это мно­го — целый спи­сок, целый ката­лог. Дей­стви­тель­но нача­ло новой обла­сти аст­ро­но­мии.

— Сей­час аст­ро­фи­зи­ки полу­чи­ли очень бога­тый мате­ри­ал. Они его будут осмыс­лять. По тем резуль­та­там, кото­рые полу­чи­ли и кото­рые уже поня­ли, порт­рет Все­лен­ной не меня­ет­ся кар­ди­наль­но? Это ско­рее под­твер­жда­ет то, как уже видят аст­ро­фи­зи­ки Все­лен­ную?

— Как мини­мум под­твер­жда­ет. Мы нико­гда не виде­ли чер­ных дыр. Очень стран­ное у них соче­та­ние масс. Поэто­му уче­ные сей­час уже начи­на­ют пере­осмыс­ли­вать моде­ли обра­зо­ва­ния чер­ных дыр. Вооб­ще, для меня жизнь делит­ся на две части: до откры­тия чер­ных дыр и после. Совер­шен­но дру­гое виде­ние мира. Они суще­ству­ют теперь. И гра­ви­та­ци­он­ные вол­ны, и чер­ные дыры суще­ству­ют как реаль­ная часть аст­ро­но­мии.

— И это оправ­да­ние мно­гих жиз­ней и мно­гих сил.

— Да, и мно­гих дру­гих жиз­ней.

— Ведь гра­ви­та­ци­он­ные вол­ны иска­ли несколь­ко групп на про­тя­же­нии более полу­ве­ка…

— Мож­но счи­тать, что с нача­ла 1960-х.

— Дей­стви­тель­но, неко­то­рые люди поста­ви­ли на кар­ту всю свою жизнь. Кто-то не дожил, кто-то, как Бра­гин­ский, дожил, но вско­ре и умер, узнав об этом.

— Он не узнал, я думаю.

— Нет, он узнал. Его род­ствен­ни­ки под­твер­ди­ли, что он это осо­знал.

— Очень хоро­шая инфор­ма­ция!

— Для него это было очень важ­но. Но мно­гие не дожи­ли. Все-таки за таки­ми вели­ки­ми откры­ти­я­ми все­гда сто­ит вели­кая цепоч­ка заблуж­де­ний. Они ведь тоже быва­ют не менее пло­до­твор­ны­ми?

— Не то что­бы заблуж­де­ний. Неко­то­рые попыт­ки были омра­че­ны, или попыт­ка не зафик­си­ро­ва­на. Напри­мер, Вебер в 1969 году на сво­ем твер­до­тель­ном детек­то­ре, с чув­стви­тель­но­стью при­мер­но в 100 млн раз хуже, чем совре­мен­ный детек­тор LIGO, объ­явил, что обна­ру­жил гра­ви­та­ци­он­ные вол­ны. Был неко­то­рый бум. Потом ока­за­лось, что это не гра­ви­та­ци­он­ные вол­ны. Ходи­ли раз­ные, в том чис­ле вполне смеш­ные, гипо­те­зы, что это было. Я бы воз­дер­жал­ся. Если гра­ви­та­ци­он­ные вол­ны дей­стви­тель­но суще­ство­ва­ли на том уровне, о кото­ром объ­явил Вебер, это озна­ча­ло бы, что из цен­тра Галак­ти­ки каж­дый год уно­сит­ся несколь­ко сол­неч­ных масс. Очень мно­го. Это зна­чит, что Галак­ти­ка бы столь­ко не жила, сколь­ко она сей­час живет. И тогда мно­гие тео­ре­ти­ки, вклю­чая меня, тогда еще сту­ден­та, бро­си­лись бы объ­яс­нить этот фено­мен. Но потом выяс­ни­лось, что ниче­го не про­изо­шло. А после­ду­ю­щие пол­ве­ка пока­за­ли, как дале­ко нам до реаль­но­го откры­тия.

Совсем недав­но, в мар­те 2014-го, было ощу­ще­ние, что откры­ли гра­ви­та­ци­он­ные вол­ны. Точ­нее, отпе­чат­ки древ­них кос­мо­ло­ги­че­ских релик­то­вых гра­ви­та­ци­он­ных волн на нашем все­ми люби­мом релик­то­вом излу­че­нии (CMB, cosmic microwave background). Кста­ти, первую рабо­ту по тео­ре­ти­че­ско­му пред­ска­за­нию я сде­лал в 1985 году.

Любо­пыт­но, как это рас­со­са­лось. Даже не рас­со­са­лось. Экс­пе­ри­мен­та­то­ры сде­ла­ли заме­ча­тель­ную рабо­ту. Они достиг­ли нуж­ной чув­стви­тель­но­сти, дей­стви­тель­но обна­ру­жи­ли тот тип поля­ри­за­ции, кото­рый харак­те­рен для кос­мо­ло­ги­че­ских гра­ви­та­ци­он­ных волн. Как теперь понят­но, не толь­ко для них. Были, конеч­но, дру­гие эффек­ты, гра­ви­та­ци­он­ные лин­зы. Но ока­за­лось, что глав­ный враг, ими­ти­ру­ю­щий кос­мо­ло­ги­че­ские гра­ви­та­ци­он­ные вол­ны, — желез­ная пыль, что само по себе инте­рес­но. Мы не зна­ли о ней. Пыль обра­зу­ет­ся в резуль­та­те дав­них взры­вов сверх­но­вых и таки­ми обо­лоч­ка­ми рас­про­стра­ня­ет­ся по Галак­ти­ке. Пото­му что из сверх­но­вых звезд, в них мно­го желе­за. И они в маг­нит­ном поле Галак­ти­ки ори­ен­ти­ру­ют­ся как стрел­ки маг­нит­но­го ком­па­са, созда­вая неко­то­рую струк­ту­ру, кото­рую изме­ри­ли.

— Но в 1980-е годы у нас не было воз­мож­но­сти… Когда речь шла о пред­ска­за­ни­ях, мы же не пред­став­ля­ли себе состав этой пыли. Не было тех­ни­че­ской воз­мож­но­сти это опре­де­лить.

— Совер­шен­но вер­но. Никто не знал, даже участ­ни­ки зна­ме­ни­то­го экс­пе­ри­мен­та BICEP на Южном полю­се, кото­рые устро­и­ли пресс-кон­фе­рен­цию по пово­ду это­го откры­тия. Резуль­та­ты о пыли были опуб­ли­ко­ва­ны поз­же мис­си­ей «Планк» — они име­ли соот­вет­ству­ю­щие изме­ре­ния. После того как BICEP объ­явил о сво­ем «откры­тии». Вна­ча­ле каза­лось — борь­ба и вой­на. Но потом, как мне извест­но, они очень мир­но ста­ли сотруд­ни­чать. И сей­час помо­га­ют друг дру­гу.

— Вы вспо­ми­на­ли свою рабо­ту 1985 года. Это тео­ре­ти­че­ское пред­ска­за­ние кос­мо­ло­ги­че­ских гра­ви­та­ци­он­ных волн, кос­мо­ло­ги­че­ских релик­то­вых отпе­чат­ков. Вы же в то вре­мя были уче­ни­ком Зель­до­ви­ча.

— Да, конеч­но. Он сфор­му­ли­ро­вал эту зада­чу.

— Как Вы дума­е­те, како­ва была бы его реак­ция на откры­тия послед­них двух лет и на реги­стра­цию гра­ви­та­ци­он­ных волн?

— Очень лег­ко могу пред­ста­вить, в каком он был бы вос­тор­ге. Если гово­рить о кон­крет­ном откры­тии LIGO, никто не пони­мал, на каком уровне оно про­изой­дет. Но все жда­ли и гово­ри­ли при­мер­но так. Если LIGO с достиг­ну­той чув­стви­тель­но­стью не обна­ру­жит гра­ви­та­ци­он­ные вол­ны, это может быть даже еще боль­шим откры­ти­ем. Тогда бы при­шлось пере­смат­ри­вать все наши пред­став­ле­ния о гра­ви­та­ции и про­чем. На таком уровне сиг­на­лы долж­ны быть. И они есть.

Иссле­до­ва­те­ли вдох­нов­ле­ны фак­том, что по край­ней мере в одном диа­па­зоне гра­ви­та­ци­он­ные вол­ны откры­ты. Они уже совер­шен­но по-дру­го­му вос­при­ни­ма­ют свою дея­тель­ность, по-дру­го­му ста­вят свои зада­чи. Удва­и­ва­ют­ся уси­лия, энту­зи­азм, энер­гия по поис­ку гра­ви­та­ци­он­ных волн в дру­гих диа­па­зо­нах. А их четы­ре. Один диа­па­зон — антен­ны типа LIGO. Дру­гой покро­ет­ся кос­ми­че­ски­ми антен­на­ми буду­ще­го. Сей­час завер­шен полет Pathfinder’а — это про­то­тип буду­ще­го про­ек­та LISA. Резуль­та­ты заме­ча­тель­ные, пока­зы­ва­ют, что лазер­ная интер­фе­ро­мет­рия в кос­мо­се воз­мож­на.

— Будет лег­че моти­ви­ро­вать, полу­чать под­держ­ку на новые аст­ро­фи­зи­че­ские про­ек­ты. Когда вы предъ­яв­ля­е­те исто­рию успе­ха, понят­но, поче­му уче­ным госу­дар­ство и обще­ство могут дове­рять.

— Вполне точ­но.

— У вас есть сей­час хоро­ший джо­кер в кар­мане.

— Да.

— Мно­гие Ваши кол­ле­ги, кото­рые сфор­ми­ро­ва­лись как уче­ные в совет­ский пери­од, ощу­ща­ли себя в то вре­мя не про­сто интел­лек­ту­аль­ной, но и соци­аль­ной эли­той обще­ства. В совре­мен­ной Рос­сии они тако­вы­ми себя не ощу­ща­ют. И с горе­чью об этом гово­рят. В раз­ных стра­нах по-раз­но­му. Ска­жи­те, в Бри­та­нии как себя ощу­ща­ют уче­ные? Это эли­та?

— Уче­ные в Бри­та­нии мень­ше все­го обес­по­ко­е­ны этим вопро­сом.

— Очень хоро­ший при­знак.

— Напри­мер, если чело­век не уче­ный, а биз­нес­мен, он ста­ра­ет­ся соблю­дать все­воз­мож­ные регла­мен­ты в одеж­де, пове­де­нии и т. д., ина­че это может суще­ствен­но повли­ять на успех его биз­не­са, а уче­ные как-то мень­ше бес­по­ко­ят­ся…

— Уж в нау­ке точ­но никто не встре­ча­ет по одеж­ке. Нигде и нико­гда.

— Совер­шен­но вер­но. Если чело­век чув­ству­ет в себе науч­ный заряд и твор­че­скую силу и может делать дей­стви­тель­но хоро­шие рабо­ты. По гам­бург­ско­му сче­ту я бы не раз­ли­чал уче­ных бри­тан­ских, япон­ских, рос­сий­ских. Я бы гово­рил так: люди, полу­чив­шие хоро­ший резуль­тат, талант­ли­вые уче­ные, ода­рен­ные уче­ные, гени­аль­ные уче­ные или про­фес­си­о­наль­ные уче­ные, кото­рые хоро­шо или пло­хо дела­ют свою рабо­ту. Такое раз­де­ле­ние, мне кажет­ся, куда более про­дук­тив­но или осмыс­лен­но.

— Тем не менее сей­час в Рос­сии раз­ра­ба­ты­ва­ют­ся про­грам­ма с уча­сти­ем сра­зу несколь­ко госу­дар­ствен­ных ведомств. Агент­ство стра­те­ги­че­ских ини­ци­а­тив, Рос­сий­ская вен­чур­ная ком­па­ния и дру­гие. Про­грам­ма по воз­вра­ту 15 тыс. наших сооте­че­ствен­ни­ков-уче­ных из-за рубе­жа. Не то что­бы насиль­но. Пока еще речь об этом не идет, будем наде­ять­ся. О депор­та­ции такой при­ну­ди­тель­ной речи нет. Как Вы к это­му отно­си­тесь?

— Я думаю, что если от это­го уче­ным будет дей­стви­тель­но хоро­шо, то очень поло­жи­тель­но.

— А есть такая веро­ят­ность?

— Навер­ное. Рос­сий­ские уче­ные, кото­рые уеха­ли в раз­ные стра­ны, они тоже по-раз­но­му живут и по-раз­но­му устро­е­ны. Неко­то­рые счаст­ли­вы, неко­то­рые нет.

— Если бы к Вам обра­ти­лись, Вы бы как сре­а­ги­ро­ва­ли?

— Преж­де все­го, конеч­но, озна­ко­мил­ся бы и отнес­ся к это­му пред­ло­же­нию серьез­но и вни­ма­тель­но.

— Мно­го­обе­ща­ю­ще зву­чит. Думаю, созда­те­ли про­грам­мы возь­мут Вас на замет­ку. Теперь они и Вас посчи­та­ют. Спа­си­бо боль­шое.

Если вы нашли ошиб­ку, пожа­луй­ста, выде­ли­те фраг­мент тек­ста и нажми­те Ctrl+Enter.

Связанные статьи

Оценить: 
Звёзд: 1Звёзд: 2Звёзд: 3Звёзд: 4Звёзд: 5 (Пока оценок нет)
Загрузка...
 
 

Метки: , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , ,

 

Добавить комментарий

Ваш e-mail не будет опубликован. Обязательные поля помечены *