Райнер Вайсс получил 0,56 миллиона долларов за метод, лежащий в основе обнаружения гравитационных волн, хотя и предложил его на десять лет позже коллег из СССР. Как ему это удалось?
Сегодня Нобелевскую премию по физике присудили Р. Вайссу, Б. Бэришу и К. Торну. Причём половину премии отдали именно первому, объясняя это тем, что он сыграл ключевую роль во всём проекте LIGO, открывшем гравиволны в феврале 2016 года. И действительно: Вайсс предложил оптический метод регистрации таких волн с помощью лазера и интерферометра Майкельсона. Однако у этого решения Нобелевского комитета есть проблема: высказанная в 1972 году Вайссом идея ещё в 1962 году была изложена Герценштейном и Пустовойтом. Тем не менее советских физиков обошли с премией совершенно правильно. Почему? Попробуем разобраться.
Как мы все знаем, гравитационные волны — это рябь пространства-времени, случающаяся, когда два или более массивных тела резко ускоряются друг рядом с другом. Альберт Эйнштейн предположил их существование — по сути, открыл, только в уме, а не в природе — ещё в 1916 году. Однако техники, способной поспеть за мыслью величайшего учёного прошлого века, тогда ещё не существовало. Кажется, что заметить волну пространства-времени просто: она то сокращает, то удлиняет пространство, через которое движется. Однако вместе с пространством сокращаются и удлиняются все глаза и все приборы, которые в нём помещаются. Если удлинить рулетку настолько же, насколько и измеряемый ею объект, то заметить изменения в нём будет непросто. Чтобы понять, что случилось, нужно сравнить, как изменятся длины каких-то объектов на большом удалении друг от друга.
Это кажется очевидным сегодня, но полвека назад не было известно почти никому. Американская наука создала целый класс детекторов гравиволн — цилиндр Вебера. Здоровенные металлические болванки, подвешенные в вакууме, были изготовлены во множестве экземпляров — они до сих пор разбросаны по всему миру. Одна беда: никаких гравиволн ими найти не удалось, поскольку для компактных предметов рябь пространства-времени слишком слаба, изменения длины на малых расстояниях просто не получается измерить существующей техникой.
Было предложено и другое решение проблемы. В 1962 году, практически сразу после изобретения лазера, способного генерировать когерентные пучки световых волн, М.Е. Герценштейн и В.И. Пустовойт написали статью, в которой резонно указали: методы Вебера (на их основе он только через пять лет сделает свой детектор) неперспективны. Взамен они предложили использовать интерферометры Майкельсона и лазер.
В таких интерферометрах пучок света распространяется в двух длинных трубах (плечах), из которых откачан воздух. Лазерный луч светоделительной пластинкой делится на два луча, каждый из которых в конце “своей” трубы отражается от зеркала и возвращается к светоделительной пластинке. “Вернувшиеся” лучи в обычных условиях должны накладываться друг на друга и взаимно подавляться. Если же через интерферометр пройдёт гравиволна, то реальная длина одного из его плеч изменится. Это не увидеть, приложив к нему линейку, потому что линейку от волны тоже “сожмёт”. Но, поскольку второе плечо при этом растянет, отражённый от второго зеркала луч вернётся к светоделительной пластинке не одновременно с первым. В итоге гашения наложением не будет — часть света просочится через светоделитель обратно и сработает установленный за светоделительной пластинкой фотодетектор.
Хитрая схема сопровождалась не выводом в стиле “Все на строительство детектора!”, а осторожным замечанием “Технически опыты с интерферометром по обнаружению… гравитационных волн… весьма сложны”, ведь из труб надо откачивать воздух и так далее. Эта осторожность — первая причина, по которой Нобелевку-2017 справедливо отдали не Герценштейну с Пустовойтом. Эти учёные сами отметили: их метод от 10 миллионов до 10 миллиардов раз чувствительнее, чем метод Вебера. Но если Вебер потратил ещё много лет своей жизни на воплощение своей нечувствительной схемы — а вместе с ним потратила много времени и денег вся западная наука, — то Герценштейн и Пустовойт решили, что их задача как теоретиков выполнена, и нажимать на это направление не стали. В итоге детекторов типа LIGO в СССР не построили. Ну а после 1991 года, понятное дело, об этом не приходится даже мечтать, благо на науку и технологии мы тратим меньше, чем Бразилия.
Само собой, работу советских физиков на Западе никто не прочёл, хотя информация о ней и вышла на английском языке. Как мы неоднократно писали, картина эта типичная, точно так же было и с теорией образования Луны и много с чем ещё. Поэтому только через 10 лет, в 1972 году, американский физик Райнер Вайсс переоткрыл то, что уже давно было известно за океаном. Правда, Вайсс не делал в конце своей работы осторожных замечаний про технические сложности откачки воздуха. В США пусть медленно, но поступательно развивали это направление, и к середине 2010-х идеи Вайсса — намного лучше проработанные технически, но принципиально всё те же — воплотили в жизнь в детекторе LIGO.
Возникает вопрос: правильно ли то, что премию дали ему, а не тому, кто предложил прорывной метод первым? Попробуем ответить на это сравнением. Первым вывести человека в космос на ракетах предложил Сирано де Бержерак, живший в XVII веке. А первое предложение посадить первую ступень ракеты на хвост и тем самым сделать её многоразовой сделали разработчики наших боевых ракет (проект”Россиянка”, 2007 год, ГРЦ им. Макеева). Однако первым вывел человека в космос на ракете некто Королёв, а предложение макеевцев первым реализовал некто Маск. Должны ли мы считать де Бержерака важнее Королёва для истории космонавтики? Должны ли мы считать “закрытых” разработчиков-макеевцев важнее Маска? На наш взгляд — нет.
Мало быть умным, надо ещё иногда и превращать свои мысли в действия. С последним у нас получается не всегда. Если бы наше государство в 1962–2006 годах строило свою LIGO, как американцы в 1972–2016 годах, Нобелевский комитет волей-неволей отдал бы премию кому надо. Если бы макеевцы убедили руководство страны в том, что они правы, Маск в 2016 году не отнял бы у нас рынок коммерческих запусков. В общем, совершенно верно отмечает один наш политик: “Если бы у бабушки были внешние половые органы дедушки, она была бы дедушкой, а не бабушкой. Поэтому что там говорить”.
Пожалуй, это самое точное изложение причин того, почему Вайссу заслуженно отдали Нобелевку Герценштейна и Пустовойта.
Источник: “Life”
