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 по гамбургскому счету мы беседуем с профессором Лондонского университета королевы Марии, доктором физико-математических наук Александром Полнаревым.


Здравствуйте, Александр Григорьевич. Спасибо, что пришли к нам в программу.

Александр Полнарев: Я очень счастлив.

О.О.: В этом году все астрофизики и космологи были потрясены известием, что гравитационные волны были зарегистрированы. Они были зарегистрированы в 2015 году, но результаты были объявлены уже в 2016 году. И даже второй всплеск гравитационных волн опять объявили, что удалось зарегистрировать. То есть идет уже такая система важнейших результатов. Расскажите, пожалуйста, теперь некоторые эксперты говорят, что это открытие сравнимо с открытием электромагнитных волн в XIX веке. В чем смысл этого открытия? Почему такое значение ученые этому уделяют, такое внимание?

А.П.: Если сравнивать электромагнитные волны с гравитационными волнами, 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? Он ничего этого не знал. Поэтому когда мы говорим о гравитационных волнах, то на первом месте – это ужасно интересно. Потому что это новый канал изучения Вселенной. Но в принципе я могу себе представить приложение в далеком будущем.

О.О.: То есть вы хотите сказать, что это открытие может как-то изменить нашу жизнь через 100 лет.

А.П.: А, может, через 1000. Но я тоже думаю, что через 100.

О.О.: Но судя по тому, как все развивается, наверное, быстрее.

А.П.: Наверное, быстрее.

О.О.: Хорошо. Но если говорить об этом открытии сейчас и сегодня, что такое для ученых, в чем значение этого открытия? Что произошло?


А.П.: Что произошло? Две черные дыры, вращаясь, стали излучать гравитационные волны, потому что в теории Эйнштейна пространство не абсолютно, как в ньютоновской теории. Оно, как желе, может вибрировать, деформироваться, дрожать. И поэтому 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 сравнительно слабый, но уже детектируемый, ученые смогли определить массы этих двух черных дыр. Потом они слились. И то, что получилось – это была другая черная дыра, которая колебалась.

О.О.: Уже вновь образованная.

А.П.: Да. Она колебалась. И частоты, на которых она колебалась, на тех же частотах она излучала гравитационные волны. И эти частоты зависели от ее массы. И на первом этапе, и на последнем (всего на самом деле два этапа, но я сейчас говорю о начале и о конце) удалось определить массы тех двух изначальных черных дыр и массу окончательной черной дыры. И выяснилось, что куда-то делись три солнечных массы.

О.О.: А это много?

А.П.: Это очень много. Потому что если мы возьмем три солнечных массы, согласно теории Эйнштейна еще самой изначальной, масса и энергия просто связаны коэффициентом. E = mc^2 знают люди, даже не знающие теорию относительности или вообще физики. Знаменитая формула Эйнштейна. Поэтому если мы посчитаем энергию в три солнечных массы, умноженных на скорость света, а потом просто разделим эту величину на время этого окончательного последнего всплеска, а это время всего 20 миллисекунд. Так вот, эти последние 20 миллисекунд – это система… Если мы поделили эту энергию, вы спросили – много ли это, я говорю – много. Объясняю, почему. Если мы делим эту энергию на это короткое время, мы получаем то, что называется светимостью, сколько энергии излучается за единицу времени в тот последний этап эволюции этой двойной системы.

Так вот, эта светимость превосходит светимость всех звезд вместе взятых во всей наблюдаемой Вселенной в 50 раз. Это самое грандиозное событие в астрономии, которое мы когда-либо видели.

О.О.: Поэтому теперь говорят о том, что у нас наступает новая эра в астрономии – гравитационно-волновая? А чем она принципиально отличается от предыдущей, той эры в астрономии, которая началась собственно с Галилея? Наблюдательная.

А.П.: Можно и так поставить вопрос. Она не отличается. Она ее дополняет. Я смотрю, здесь окно, здесь окно. Всего 3 окна. Предположим, было бы только одно. Обзор был бы меньше.

О.О.: То есть получается, что мы получили новое окно во Вселенную?

А.П.: Да, совершенно верно.

О.О.: И мы теперь можем видеть то, что раньше не видели?

А.П.: Абсолютно точно. Приведу пример. Представьте себе, что в центре какой-то очень активной галактики или квазара находится черная дыра. Допустим, все окружено каким-то слоем пыли и газа, что видеть в электромагнитных волнах ничего не удается, не видно. А, тем не менее, в гравитационных волнах мы просто все увидим. Мы определим массу черной дыры, или если там две черные дыры, мы определим массы обоих.

О.О.: Александр Григорьевич, скажите, пожалуйста. Когда был зарегистрирован первый всплеск осенью 2015 и сейчас второй, о котором объявлено, скажите, это вообще разные черные дыры?

А.П.: Абсолютно разные.

О.О.: То есть получается, что теперь, когда эти процессы происходят, то есть каждый раз мы сможем с помощью LIGO или каких-то других детекторов это видеть?

А.П.: Да. На пресс-конференции, посвященной второму открытию, ученые из LIGO дали некую прикидку, что они увидят в следующий Run. Они начинают сейчас новый Run. Тот период наблюдений (Run), который был столь плодотворен и они обнаружили первую в истории человечества пару черных дыр, фактически они обнаружили на самом деле три черных дыры. Две – в начале. И третью, которая получилась в результате процесса. То есть это всего три черных дыры. С новым открытием – соответственно, шесть. Так вот, они сказали, что следующий Run будет длиться примерно полгода. Это немножко дольше, чем предыдущие раны, но соизмеримо. И они увеличат точность на 20-25%. Что это означает? Это означает, что такие же события они теперь могут увидеть в большем объеме. Чем выше чувствительность, тем дальше тот же самый процесс можно видеть во Вселенной. Чем больше объем, с которым мы можем наблюдать такие явления, тем больше вероятность событий. По этим прикидкам ожидается (конечно, еще нужно везение), что за следующие полгода они обнаружат примерно 8 таких событий. Если каждое событие – это 3 черных дыры (2 в начале и 1 в конце), это значит уже 30 черных дыр будет. А 30 черных дыр – это много, это целый список, это целый каталог. Это действительно начало новой области астрономии.

О.О.: Скажите, пожалуйста, ведь когда определяются результаты, еще довольно долго обрабатываются, анализируются, потом пишутся статьи. И, конечно, сейчас астрофизики получили очень богатый материал. Они его будут осмыслять. Но пока по тем результатам, которые получили и которые уже поняли и определили, портрет Вселенной не меняется кардинально? То есть это скорее все-таки подтверждает то, как уже видят астрофизики Вселенную, или нет?


А.П.: То, что подтверждает – как минимум, это правильно. Как минимум, подтверждает. Мы никогда не видели черных дыр. Очень странное сочетание масс. Величина масс этих черных дыр довольно странная. Поэтому ученые сейчас уже начинают переосмысливать модели образования черных дыр. Вообще для меня моя жизнь делится на 2 части теперь: жизнь до открытия черных дыр и жизнь после. И совершенно другое видение мира. Не потому что что-то такое… Но они существуют теперь. И гравитационные волны существуют, и черные дыры существуют как реальная часть астрономии.

О.О.: И это оправдание многих жизней и многих сил.

А.П.: Да, и многих других жизней.

О.О.: Скажите, пожалуйста, ведь гравитационные волны искали несколько групп. И это был поиск на протяжении более полувека. Несколько десятков лет искали.

А.П.: Можно считать, что с начала 1960-х.

О.О.: Как раз примерно 50 лет с лишним. Это действительно некоторые люди поставили на карту всю свою жизнь. И кто-то не дожил, кто-то, как Брагинский, дожил, но тут же вскоре и умер, узнав об этом.

А.П.: Он не узнал, я думаю.

О.О.: Нет, он узнал.

А.П.: Узнал?

О.О.: Да. Его родственники подтвердили, что он это осознал.

А.П.: Это очень хорошая информация.

О.О.: Это правда. Для него это было очень важно. Но были люди, которые до этого не дожили. Все-таки такие великие открытия – за ними всегда стоит какая-то великая цепочка заблуждений. А ведь это же бывает не менее плодотворно?

А.П.: Не то, что заблуждений. Некоторые попытки были омрачены или попытка не была зафиксирована. История этого довольно интересная. Например, Вебер в 1969 году на своем твердотельном детекторе, который имел чувствительность примерно в 100 млн раз хуже, чем современный детектор LIGO, объявил, что он обнаружил гравитационные волны. Был некоторый бум. Потом оказалось, что это не гравитационные волны. Ходили очень разные, в том числе вполне такие смешные гипотезы, что это было. Я бы воздержался.

Если гравитационные волны на том уровне, на котором это открытие объявил Вебер, действительно существовали, это означало бы, что из центра Галактики каждый год несколько солнечных масс уносится. Это очень много. Это значит, что Галактика бы столько не жила, сколько она сейчас живет. И тогда многие теоретики, включая меня, бросились бы на попытки объяснить этот феномен. Я был тогда еще студентом. И потом выяснилось, что ничего этого не было. И последующие полвека, как вы отметили, показали, как далеко это было до реального открытия.

Но потом совсем недавно в 2014 году было такое ощущение в марте, что открыли гравитационные волны, точнее, отпечатки древних космологических реликтовых гравитационных волн на нашем всеми любимом реликтовом излучении (CMB, cosmic microwave background). Мы думали, что уже отпечатки того гравитационного излучения. Кстати, первую работу по теоретическому предсказанию я сделал в 1985 году. Но это неважно.

Любопытно, как это рассосалось. Даже не рассосалось. Экспериментаторы сделали замечательную работу. Они достигли нужной чувствительности, они действительно обнаружили тот тип поляризации, который характерен для космологических гравитационных волн, и только для них. Как мы теперь понимаем, не только для них. Были, конечно, другие эффекты. Это были гравитационные линзы. Но оказалось, что главный враг, который имитирует космологические гравитационные волны – это железная пыль. Это само по себе интересно. Мы не знали о такой пыли. Она образуется в результате взрывов сверхновых, которые произошли давно, и такими оболочками распространяется по галактике. Из-за того, что это все происходит из сверхновых звезд, в них много железа. А из-за того, что железо, они в магнитном поле галактики ориентируются, как стрелки магнитного компаса. И создают некоторую структуру, которую измерили.

О.О.: Но в 1980-е годы у нас же не было возможности… Просто тогда, когда речь шла о предсказаниях, то есть мы же не представляли себе состав этой пыли. У нас не было возможности это определить. Технически это же было невозможно.

А.П.: Совершенно верно. Дело в том, что в момент даже, когда этот знаменитый эксперимент BICEP на Южном полюсе, когда они устроили пресс-конференцию и прочее с этим открытием, они не знали, и, более того, никто не знал. Потому что эти результаты о пыли были опубликованы позже миссией "Планк". Они имели уже соответствующие измерения по этой пыли. И после того, как BICEP объявил о своем открытии, они тогда опубликовали. Это вначале казалось, как борьба и война. Но потом, как мне известно, они очень мирно стали сотрудничать. И сейчас они помогают друг другу.

О.О.: Александр Григорьевич, скажите, пожалуйста, вот вы вспоминали свою работу 1985 года. Это теоретическое предсказание космологических гравитационных волн, космологических реликтовых отпечатков. Но в то время вы же были учеником Зельдовича.

А.П.: Да, конечно. Это задача, которую он сформулировал.

О.О.: Он сформулировал эту задачу. Скажите, как вы думаете, какова была бы его реакция на открытия последних 2 лет и на регистрацию гравитационных волн.


А.П.: Очень легко могу себе представить, в каком он был бы восторге. Если говорить о конкретном открытии LIGO, ведь никто не понимал, на каком уровне оно произойдет. Но все ждали. И примерно к тому моменту, как это все произошло, очень многие люди говорили так. Если LIGO с той чувствительностью, которую она уже достигла, не обнаружит гравитационные волны, это может быть даже еще большим открытием, потому что тогда нам бы пришлось пересматривать все наши представления о гравитации и прочем. В каком-то смысле на таком уровне эти сигналы должны быть. И слава Богу, что они есть.

Поэтому сейчас, когда 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. Потому что если гравитационные волны существуют в этом диапазоне, то удваиваются усилия, энтузиазм, энергия по поиску гравитационных волн в других диапазонах. Вот, что сейчас происходит. А их 4. Один диапазон – это антенны типа LIGO. Другой диапазон покроется космическими антеннами будущего. Сейчас завершен полет Pathfinder’а – это прототип будущего проекта LISA. И результаты были замечательные, которые показывают, что лазерная интерферометрия в космосе возможна. Поэтому и в этом диапазоне мы ждем.

О.О.: Это означает, что, скорее всего, будет легче мотивировать, получать средства и поддержку на новые астрофизические проекты. Потому что когда вы предъявляете историю успеха, понятно, почему ученым государство и общество могут доверять.

А.П.: Это вполне точно.

О.О.: То есть у вас есть сейчас хороший джокер в кармане.

А.П.: Да.

О.О.: Многие ваши коллеги, кто сформировался как ученые в советский период, они ощущали себя, безусловно, в то время не просто интеллектуальной, но и социальной элитой общества. Сейчас в современной России, опять-таки, ваши коллеги, которые помнят те времена, они себя таковыми не ощущают. И с горечью об этом говорят. Это тяжело.

В разных странах это по-разному. Скажем, в Германии, если вы напишите на табличке, что вы доктор, то соседи с большим уважением реагируют на то, что рядом с ними живет доктор каких-то наук или университета.

В Америке это не так. В Америке доктор – это просто доктор. Блондин, брюнет, еще доктор. Это неважно. Скажите, в Британии как себя ощущают ученые? Это элита?

А.П.: Я бы сказал так. Ученые в Британии меньше всего обеспокоены этим вопросом.

О.О.: И это очень хороший признак.

А.П.: Например, если человек не ученый, а бизнесмен, то он старается соблюдать всевозможные регламенты в одежде, поведении и так далее, потому что это может существенным образом повлиять на успех его бизнеса, а ученые как-то меньше беспокоятся об этом. Потому что…

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

А.П.: Совершенно верно. Если человек чувствует в себе научный заряд и творческую силу, и может делать действительно хорошие работы. Я бы сказал так. По гамбургскому счету, я бы не различал ученых британских, японских, американских, 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. И такое разделение, мне кажется, куда более продуктивно или осмысленно, чем какое-либо другое.

О.О.: Тем не менее, сейчас в России разрабатывается программа. Разрабатывают ее сразу несколько государственных ведомств. Это Агентство стратегических инициатив, Российская венчурная компания и другие ведомства. Формируется программа по возврату 15 000 наших соотечественников из-за рубежа в Россию перевести ученых обратно. Не то, чтобы насильно. Пока еще речь об этом не идет, будем надеяться.

А.П.: Слава Богу.

О.О.: О депортации такой принудительной речи нет. Но все-таки есть такие планы. Как вы к этому относитесь?

А.П.: Ну, как? Я думаю, что если от этого ученым будет действительно хорошо, это очень положительно.

О.О.: А есть такая вероятность?

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

О.О.: А если бы к вам поступило подобное предложение, вы бы как среагировали?

А.П.: Я прежде всего, конечно, ознакомился бы к этому предложению и отнесся серьезно и внимательно.

О.О.: Это многообещающе звучит. Я думаю, что те создатели программы, которые посмотрят нашу передачу, они возьмут вас на заметку теперь. Теперь они и вас посчитают. Спасибо большое. У нас в программе был профессор Лондонского университета королевы Марии, доктор физико-математических наук Александр Полнарев.