Гравітаційні хвилі, Нобелівська премія і витік мізків у Польщі — інтерв\'ю з українським фізиком

Опубликованно 25.11.2017 00:50

Поясніть спочатку, що таке гравітаційні хвилі і чому вони з\'являються?

Це слабкі викривлення простору-часу, які рухаються зі швидкістю світла. Вони були передбачені Ейнштейном загальної теорії відносності. Коли їх вдалося засікти, це в черговий раз підтвердило теорію.

Вони з\'являються, якщо щось рухається з прискоренням. Наприклад, якщо ви махнули рукою, то це породжує гравітаційну хвилю, тільки дуже слабку, яку не можна зловити приладами. А ось зафіксовані хвилі були сильніші, хоч і рекордно слабкі з точки зору техніки. Їх джерело — космічний, в даному випадку — тісні подвійні системи. У них обертаються один навпроти одного два об\'єкта, наприклад, дві чорні діри. При цьому вони можуть втрачати свою енергію і, зрештою, впасти на одного друга — це саме те, що спостерігалося (було зафіксовано зіткнення двох чорних дір — ред.).

Також причиною гравітаційних хвиль можуть бути вибухи наднових або якесь періодичне обертання космічного об\'єкта, таких як пульсари. Усі вони видають хвилі в різному діапазоні, хоча причина їх появи — однакова.

Яка історія досліджень цих хвиль?

В принципі, до цього відкриття ніхто з серйозних людей не сумнівався, що існують гравітаційні хвилі. Всі інші передбачення підтверджувалися з високою точністю. Самі хвилі спочатку зловити не могли, але за рахунок випромінювання вивчили орбіту пульсара, яка виявилася точно такий, як передбачав Ейнштейн.

Вперше зловити їх намагалися американці Джозеф Вебер і Джон Уілер. Вони зробили спеціальну бочку з детекторами, які повинні були реагувати на гравітаційні хвилі певної частоти. Але проблема була в тому, як сказано вище, що стандартними методами їх не зафіксувати. Можна побудувати бочку і чекати, що раз в 1000 років щось прилетить. Але чим воно більш "отаке", тим воно рідше прилітає. Основна проблема — не зловити сигнал, а довести, що це саме гравітаційна хвиля. Вебер сигнал зловив, але довести не зміг.

Київська бочка для "лову" гравітаційних хвиль

У Радянському Союзі в підвалі Інституту теоретичної фізики побудували таку ж, як у американців, бочку, створену на одному з київських заводів. Начебто вдалося отримати сигнал, але знову ж все вперлося в неможливість довести його походження.

Вже в кінці XX століття, в 1993 році, за "нові можливості для вивчення гравітації" Нобелівську премію отримали Рассел Халс і Джозеф Тейлор-мол. Тоді слово "гравітація" вперше з\'явилося в номінаціях на Нобелівську премію. Сам Ейнштейн отримав свою нагороду зовсім за інше, тоді його теорія відносності ще не була підтверджена.

Як сьогодні фіксують гравітаційні хвилі?

У всьому світі є кілька спеціальних гравітаційних обсерваторій проекту LIGO.

Вперше сигнали саме гравітаційних хвиль були зафіксовані в 2015 році, незалежно друг від одного до двох вже поліпшених наукових обсерваторіях Advanced LIGO в США і однієї європейської.

Американські розташовані на двох кінцях США, відстань між ними — 3000 км. Наявність трьох обсерваторій дозволяє більш точно визначити, з якого напрямку на небесній сфері прийшов сигнал. Це називається "часом запізнювання".

Вчені припустили, що джерелом стало зіткнення двох масивних чорних дір загальною масою в 3 маси Сонця. Частина енергії, рівна ще кільком сонячним масам, пішла у відкритий космос у вигляді гравітаційних хвиль. Цей "залишок" і був у підсумку зафіксовано в LIGO.

Але хитрі вчені повідомили про відкриття далеко не відразу, приурочивши його до сторіччя статті, де ці хвилі були описані Альбертом Ейнштейном. І після цього вже ніхто не сумнівався, що їм дадуть Нобелівську премію.

У майбутньому хочуть запустити в космос спеціальний супутник, щоб зловити хвилі набагато більшої довжини. Зараз його проектують, старт намічений на 2034 рік.

Проект LISA

За задумом проекту, супутник повинен буде літати по певній орбіті, обмінюючись безперервно лазерними променями і ловити викривлення простору-часу на вкрай низьких частотах, излученные спочатку існування Всесвіту. Тестовий супутник LISA Pathfinder був запущений в 2015 році.

З якої частини Всесвіту ці хвилі могли прийти?

Телескоп, налаштований на уловлювання гамма-випромінювання, зафіксував його сплеск через 0,4 секунди після приходу гравітаційних хвиль. Питання в тому, що обертання двох чорних дір розганяє всі навколо, як в міксері, і такого типу випромінювання там просто не могло бути. Якщо все ж таки прийняти, що гамма-випромінювання прийшло звідти ж, звідки і гравітаційні хвилі,то їх джерело міг перебувати в сузір\'ї Кита або Риб.

Як йдуть справи з вивченням цих хвиль в Україні?

В Україні мало хто займається темою гравітаційних хвиль, і українських вчених поки немає в міжнародній кооперації по цій темі, хоча є кілька поляків. Тема поступово розвивалася, але для захисту своїх робіт людям доводилося їздити до Москви або Мінська — в Україні не вистачало фахівців. Напевно, перший, хто захищав докторську дисертацію з гравітації в Україні, це був я, і то один мій опонент був з Литви.

Зараз ситуація істотно просунулася, але я не можу сказати, що Україна з цього питання входить в число провідних країн по теорії відносності. Крім того, важлива кооперація, а вона передбачає гроші на поїздки, відрядження і дослідження. В цьому аспекті у поляків ситуація суттєво краща, ніж у нас, вони зрозуміли важливість переходу від соціалістичної до сучасної науці.

Як ви вважаєте, чи є зараз в колишніх соцкраїнах претенденти на Нобелівську премію з фізики?

Претенденти є. Але по-перше, багато результати були отримані ще в СРСР. Люди,які їх отримали, вже давно можуть бути в Штатах. Тому що серйозною наукою потрібно займатися в серйозних місцях. Що стосується соцкраїн, то, може, вирішать дати Андрію Лінде за теорію інфляції. Можуть спливти зовсім старі результати, як вийшло з Габором (Денеш Габор отримав нагороду у 1971 році за відкриття голографії ще в 1947 — ред.). Той же Капіца отримав премію вже досить похилого віку, він просто відмовлявся її ділити з ким-небудь.

Зі свіжих результатів ніяких, тягнуть на Нобелівську премію, немає. Тим більше, в Україні.

Результати, отримані Геймів і Новоселовим (Костянтин Новосьолов та Андрій Гейм отримали премію в 2010 році за експерименти з графеном — ред.) були отримані ними вже на Заході. У нас для такого потрібно мати і відповідне середовище, і фінансування, і зовсім іншу організацію процесу.

Головна проблема — наука ніде не є засобом заробітку. В СРСР наука була одним з небагатьох серйозних соціальних ліфтів, тому що фізики були потрібні для атомної бомби, для радарів, для надзвукової авіації. Наприклад, після вибуху американцями атомної бомби зарплата всіх радянських фізиків, що працювали у цьому ж напрямку, була підвищена в чотири рази. Після розпаду Союзу, ясна річ, система відчутно девальвувалася.

Змінюється ставлення до науки в Україні?

У нашій країні організація наукового процесу не дуже швидко, але змінюється. Проблема в тому, що немає розуміння західної системи та її фінансування. Вартість наукової публікації в Україні раз на 30 менше, ніж у США. Тому вченим простіше виїхати, ніж працювати в Академії Наук на невеликий відсоток від зарплати, тому що грошей на всіх не вистачає.

Друга проблема — падіння рівня освіти, як шкільної, так і вищої. З мого досвіду читання лекцій та іспитів я можу зробити висновок, що після реформи освіти знання нових студентів з фізики та математики стають все гірше і гірше. Відбувається істотне падіння рівня освіти. На виході ми маємо людей, менш придатних для наукової роботи.

В системі вищої освіти криється третя проблема для розвитку науки. Кілька викладачів можуть читати один і той же предмет, і кожному підуть годинник, а інакше треба когось звільняти. І зрозуміло, що рівень викладання у всіх різний. Що робити розумному студенту, який розуміє, що в Україні можливостей немає? Їхати за кордон, в ту ж Польщу. Поляки дуже охоче беруть наших студентів. Технологічна база і ставлення там набагато краще. І навряд чи вони пізніше повернуться. Особливо це стосується тих, хто планує займатися експериментальною фізикою. Фізикам-теоретикам в цьому плані легше. Але ось що робити, якщо людині потрібна сучасна установка для проведення дослідів? Він подивиться навколо і поїде туди, де ця установка є.

Наука для України — питання виживання, оскільки без неї ми будемо платити податок на дурість.

Будуть реалізовуватися ідіотські ідеї. Не буде правильною і адекватною експертизи. Адже вчені часто можуть консультувати з цілого ряду питань, навіть виходять за рамки їх наукових інтересів.

Наприклад, я знаю історію про фізика з Прінстона. Він консультував за великі гроші велику корпорацію. Ця корпорація придумала проект на мільярди доларів. На зборах фізик на основі найпростіших принципів довів його неспроможність і проект згорнули. Вчений врятував корпорацію від витрачання мільярдів доларів даремно. Ось вам практична користь від фізиків. Але без грошей цього не досягти.

Категория: Разные новости

Гравітаційні хвилі, Нобелівська премія і витік мізків у Польщі — інтерв\'ю з українським фізиком