Современные отголоски будущей гравитационной симфонии

В прошлом веке астрономические наблюдения наконец охватили весь электромагнитный спектр излучения - от радиоволн до гамма-лучей. Космические аппараты, добравшись других небесных тел, наделили астрономов чутьем прикосновения. Наконец, наблюдения заряженных частиц и нейтрино, выпускают далекие космические объекты, дали астрономам аналог обоняния. Но до сих пор у них нет слуха. Звук не проходит через космический вакуум. Зато он не является препятствием для волн иного рода - гравитационных, которые тоже приводят к колебанию предметов. Вот только зарегистрировать эти призрачные волны пока не удалось. Но астрономы уверены, что когда-нибудь найдут «слух» и услышат симфонию Вселенной. Вскоре после создания теории относительности Эйнштейн обнаружил, что его теория свидетельствует о существовании гравитационных волн. Он получил формулы, описывающие интенсивность этого излучения и энергию, которую оно относит. Гравитационные волны до сих пор не было зарегистрировано экспериментаторами, хотя те очень стараются. На это есть уважительная причина - излучения очень слабое. Большая масса и малый радиус орбиты способны увеличить мощность излучения. Хотя гравитационные волны в прямом опыте (подобному опыта Герца для электромагнитного излучения) еще не наблюдались, уже появилось название: гравитационно-волновая астрономия. И это не только название, заготовлена заранее, уже ведутся теоретические и экспериментальные исследования.

 

История науки показывает, что развитие фундаментальных областей физики чревато непредсказуемыми последствиями. Когда-то найсми-ших физические умы, глядя, как электричество расталкивает легчайшие лепестки или заставляет дергаться лягушачью лапку, не могли предположить, что благодаря тем самым электрическим силам на Земле будет перемещаться огромный массив грузов и информации. Смахните рукой - и по всей Вселенной побегут гравитационные волны. Они расходятся почти от любого движущегося предмета, но настолько малы по своей величине, что их регистрация составляет трудную техническую проблему. Все дело в слабости гравитационного взаимодействия - оно на 40 порядков (!) Уступает электрическом. Чтобы создать достаточно сильную для регистрации гравитационную волну, нужно заставить двигаться с приближенными к световым скоростей очень большие массы, сравнимые с массой зрение.

 

Часто говорят, что гравитационные волны - это возмущения поля тяготения, распространяющиеся в пространстве. Такое определение является правильным, но неполным. Согласно общей теории относительности, тяготение возникает из-за искривления пространства-времени. Волны тяготения проявляют себя как колебания гравитационного поля, поэтому их часто образно называют пространственно-временными рябью. Гравитационные волны были теоретически предусмотрены еще Эйнштейном. В существовании их физики мало кто сомневается, но они все еще ждут своего первооткрывателя.

 

В качестве источника гравитационных волн правят любые движения материальных тел, приводящих к неоднородной изменения силы тяжести в окружающем пространстве. Тело, движущееся с постоянной скоростью, ничего не излучает, поскольку характер его поля тяготения не меняется. Для выпуска волн тяготения необходимые ускорения, но не любые. Цилиндр, вращающийся вокруг своей оси симметрии, испытывает ускорение, однако его гравитационное поле остается однородным и волны тяготения не возникают. А вот если раскрутить этот цилиндр вокруг другой оси, поле станет периодически меняться, и от цилиндра по сторонам побегут гравитационные волны.