ГАМЛЕТ: О боже! Заключите меня в скорлупу ореха, и я буду мнить себя повелителем бесконечности, только избавьте меня от дурных снов.
Уильям Шекспир, «Гамлет» (пер. Б. Пастернака) 14 сентября 2015 года, в 9 часов 50 минут и 45 секунд утра по Гринвичу вы на миг стали чуточку выше.
Гребень гравитационной волны, которая вас омыла, путешествовал по космосу, искривляя само пространство, на протяжении 1,3 миллиарда лет, – с момента слияния двух черных дыр, масса каждой из которых в 30 раз превышала массу Солнца. Хотя вы, скорее всего, ничего не заметили. В конце концов, ваш рост увеличился менее чем на миллионную ширины протона, однако от внимания физиков из лазерно-интерферометрической гравитационно-волновой обсерватории (LIGO) это не укрылось. Первое обнаружение гравитационных волн стало кульминацией многолетних поисков, потребовавших разработки новых технологий и создания самого чувствительного оборудования в истории экспериментальной физики. Выявление этой ряби на ткани пространства-времени послужило окончательным подтверждением общей теории относительности Эйнштейна.
Еще более важно, что это открытие ознаменовало начало новой эры астрономических наблюдений. Оно позволило взглянуть на Вселенную совершенно по-другому. Теперь вместо сбора света или высокоэнергетических частиц, испущенных удаленными объектами, мы могли почувствовать вибрацию самого пространства и впервые получить представление об отдаленных космических катастрофах, способных сотрясти самые основы реальности.
С момента этого первого открытия гравитационно-волновая астрономия продолжала поставлять нам сведения о катастрофических слияниях черных дыр и нейтронных звезд, а также позволяла нам с беспрецедентной точностью изучать работу гравитации. Однако гравитационные волны способны подсказать ответы и на более фундаментальные вопросы. Они могут не только дать нам новое представление о форме и происхождении нашей Вселенной, но и намекнуть на то, что может находиться за ее пределами, – на то, что может в итоге ее уничтожить.
Невыносимая слабость гравитации
Мы давно знаем, что с гравитацией что-то не так. Она работает слишком хорошо.
До сих пор общая теория относительности Эйнштейна с блеском выдерживала все испытания. На протяжении десятилетий физики пытались отыскать какое-нибудь отклонение, из-за которого простые[70] уравнения теории Эйнштейна могут перестать работать. В каких-нибудь экстремальных условиях, например на краю черной дыры или в центре нейтронной звезды, эти уравнения должны дать сбой. До сих пор мы ничего не находили, но мы уверены, что ищем не напрасно.
Для этого у нас есть веские основания. По сравнению с другими силами гравитация кажется весьма странной. Она выглядит совершенно иначе с математической точки зрения, и она слишком слабая. Разумеется, когда речь идет о массе, достаточной для формирования галактики или черной дыры, гравитация кажется довольно сильной. Но в повседневной жизни она представляет собой самую слабую из всех сил, с которыми вы имеете дело. Каждый раз, когда вы поднимаете кофейную чашку, вы преодолеваете гравитационное притяжение целой планеты. Для того чтобы гравитация начала хотя бы конкурировать с ядерными силами, удерживающими атомы вместе, необходимо сжать массу Солнца до размера города.
Но сравнение сил – это еще не все. Идея о том, что все фундаментальные взаимодействия могут представлять собой различные аспекты одного и того же явления на чрезвычайно высоких уровнях энергии, как правило, считается ключом к истинному пониманию, как работает физика. Мы надеемся разработать некую всеобъемлющую «теорию всего», которая объединяет гравитацию с остальными силами, действующими на элементарные частицы, и объясняет, ну, в общем… все.
