Существуют ли гравитационные волны?

Статья написана Павлом Чайкой, главным редактором журнала «Познавайка». С 2013 года, с момента основания журнала Павел Чайка посвятил себя популяризации науки в Украине и мире. Основная цель, как журнала, так и этой статьи – объяснить сложные научные темы простым и доступным языком

Существуют ли гравитационные волны? Мне кажется, что пока еще рано категорически откинуть знак вопроса в конце этой фразы. Правда, стоящий перед теоретической физикой вопрос следует сформулировать несколько иначе: способно ли изменение кривизны пространства переносить энергию? Эйнштейн и Эддингтон, казалось бы, не только положительно ответили на этот вопрос, но даже дали формулу для вычисления такой энергии. Чего же, кажется; больше? Но вот один из виднейших учеников и последователей Эйнштейна, известный польский физик Инфельд ставит под сомнение возможность переноса энергии гравитационными волнами.

К этому выводу он пришел в результате сложных математических преобразований уравнений движения многих тел в общей теории относительности. Огромную роль в этой теории играет выбор системы координат. Здесь, пожалуй, не место вдаваться в подробное разъяснение, как это получается. Но, коротко говоря, существование гравиоволн не должно зависеть от того, с какой «точки зрения» их наблюдают. Так же, например, вес тела не меняется от того, в чем его выразить: в килограммах, фунтах или унциях (впрочем, на этом сходство и кончается).

Так вот, Инфельд пришел к выводу, что всегда можно подобрать такую систему координат, в которой энергия гравитационных волн окажется равной нулю. А следовательно, и в любой другой системе координат она тоже не должна отличаться от нуля (нуль килограммов равен нулю унций, нулю пудов, нулю тонн).

Ряд ученых не согласен с выводами Инфельда. Они считают, что дело обстоит гораздо сложнее. При переходе от одной системы координат к другой могут измениться не только единицы измерения. Скажем, если мы вместо системы отсчета, движущейся прямолинейно и равномерно, возьмем систему, двигающуюся ускоренно, например вращающееся тело, то появятся вполне реальные физические силовые поля, которых раньше не было — поле центробежной силы и силы Кориолиса. На Земле благодаря центробежной силе вес тел на поверхности планеты изменяется в зависимости от широты, сила Кориолиса тоже вызывает заметные природные явления, с ней приходится считаться при многих технических расчетах, например при создании турбин. Что-то в этом роде, возможно, и не учитывает Инфельд.

С другой стороны, и саму общую теорию относительности нельзя обвинить в том, что она в своем нынешнем состоянии не может дать исчерпывающие ответы на все вопросы, касающиеся гравитации. Широко распространенное мнение о «законченности» и «завершенности» теории относительности не правильно. Это великое творение человеческого разума можно уподобить прекрасному зданию, в котором есть, однако, некоторые недоделки. Теория относительности продолжает разрабатываться; конец разработки и развития любой теории может быть только началом конца самой теории, предвещающим возникновение новой, более совершенной.

Но даже, если на вопрос о существовании гравитационных волн будет дан четкий и ясный положительный ответ, если спорное утверждение превратится в неоспоримую истину, — и тогда останется под сомнением возможность искусственного получения и особенно использования гравитационных волн.

Умозрительно можно себе представить многое. Но фантастика фантастике рознь. Скажем, фотонные ракеты, о которых много говорят в последнее время, с точки зрения физика, в принципе вполне реальная вещь, хотя возможность их технического осуществления еще сомнительна.

В вопросе о получении и использовании гравитационных волн дело обстоит еще сложнее. Вращение или колебание макротела с нужной скоростью исключительно трудно. А в микромире гравитационные эффекты ничтожно малы по сравнению со всеми другими, в частности электромагнитными.

Всякое явление природы должно быть детально исследовано и познано человеком. Тут сомнений быть не может. Но не всегда и не всякое познанное явление можно использовать для наших практических нужд.

Автор: М. Ф. Широков.