Космос Эйнштейна. Как открытия Альберта Эйнштейна изменили наши представления о пространстве и времени

Когда-нибудь NASA и ЕКА разместят серию аналогичных лазерных детекторов в открытом космосе. NASA планирует запустить три спутника под общим названием LISA («Лазерная интерферометрическая космическая антенна»)[29]. Они должны обращаться вокруг Солнца примерно на орбите Земли, образовав равносторонний треугольник (со стороной около 5 млн км). Система будет настолько чувствительной, что сможет регистрировать колебания в одну долю из миллиарда триллионов (соответствующую сдвигу в одну сотую атомного диаметра); с ее помощью ученые получат возможность зарегистрировать первичные гравитационные волны от Большого взрыва. Если все пойдет хорошо, LISA поможет разобраться в событиях, происходивших в первую триллионную долю секунды после Большого взрыва. Возможно, это будет самый мощный из космологических инструментов, исследующих рождение Вселенной. Это важно; считается, что LISA поможет получить первые экспериментальные данные о конкретной природе единой теории поля – теории всего.

Еще одним инструментом науки, введенным с подачи Эйнштейна, стали гравитационные линзы. Еще в 1936 г. Эйнштейн доказал, что близлежащие галактики могут, как гигантские линзы, фокусировать свет далеких объектов. Прошло немало десятилетий, прежде чем предсказанное Эйнштейном явление линзирования было обнаружено в реальности. Первый прорыв произошел в 1979 г., когда при наблюдении квазара Q0957+561 астрономы обнаружили, что пространство вокруг него искривляется и работает как линза, концентрируя свет.

В 1988 г. имело место первое наблюдение «кольца Эйнштейна» от радиоисточника MG1131+0456, и после этого насчитывается еще около двадцати наблюдений, в основном фрагментов колец. В 1997 г. первые полные замкнутые кольца Эйнштейна наблюдали с помощью телескопа «Хаббл» и британского комплекса радиотелескопов MERLIN («Многоэлементная связанная радиоинтерферометрическая сеть»). Наблюдая отдаленную галактику 1938+666, они обнаружили вокруг нее характерное кольцо. «На первый взгляд оно казалось искусственным, и мы подумали, что это какой-то дефект изображения, но затем поняли, что видим перед собой идеальное кольцо Эйнштейна!» – сказал доктор Иэн Браун из Университета Манчестера. Астрономы Великобритании, в восторге от этого открытия, дали картинке название «бычий глаз»[30]. Колечко, надо сказать, крохотное. Его размер составляет всего одну угловую секунду, что примерно соответствует мелкой монете, если рассматривать ее с расстояния три километра. Однако это прямое подтверждение предсказания, сделанного Эйнштейном несколько десятилетий назад.

Один из крупнейших прорывов в общей теории относительности произошел в области космологии. В 1965 г. два физика – Роберт Вильсон и Арно Пензиас – при помощи рупорного радиотелескопа в Нью-Джерси, принадлежащего Лаборатории Белла, зарегистрировали слабое микроволновое излучение из космоса. Эти исследователи никогда не слышали о новаторской работе Гамова и его учеников и случайно, сами того не понимая, поймали космическое излучение Большого взрыва. (Согласно легенде, они подумали, что видят помехи от птичьего помета, которым была усеяна в ту пору антенна их радиотелескопа. Позже физик из Принстона Роберт Дикке верно идентифицировал это излучение как микроволновое фоновое излучение Гамова.) Пензиас и Уилсон за свое открытие были удостоены Нобелевской премии.

Годы спустя специализированный космический аппарат COBE («Исследователь космического фона»), запущенный в 1989 г., дал нам подробнейшую картину микроволнового реликтового излучения, имеющего, как выяснилось, чрезвычайно гладкое распределение. Когда физики под руководством Джорджа Смута из Калифорнийского университета в Беркли тщательно проанализировали все, даже самые слабые «морщинки» на этом гладком фоне, они получили замечательную фотографию реликтового излучения Вселенной в возрасте всего лишь около 400 000 лет. Средства массовой информации ошибочно назвали эту картину «лицом Бога». (На этой фотографии запечатлено не лицо Бога, а «младенческое состояние» Большого взрыва.)