"Когда черные дыры сталкиваются, они звучат". Игорь Перников — о книге ученого-астрофизика Жанны Левин
Черные дыры исполняют блюз. Почему именно блюз? Во-первых, это хорошая метафора: жизнь астрофизиков, которые их изучают, порой складывалась весьма драматично и печально — как раз в блюзовом стиле. А во-вторых, современная наука буквально заставляет черные дыры звучать. Но можем ли мы их услышать, на что похож подобный звук и что нового он может рассказать нам о свойствах и устройстве Вселенной? Об этом и многом другом можно узнать из книги ученого-астрофизика Жанны Левин "Блюз черных дыр и другие мелодии космоса", о которой Игорь Перников рассказывает в рамках совместного проекта премии "Просветитель" и "Горького".
В 2019 году в интернете появилось и быстро завирусилось изображение силуэта сверхмассивной черной дыры в центре галактики М87 (автору этих строк, например, запомнилась шутка про заваленный горизонт событий). Такому результату предшествовала далеко не шуточная работа: американский ученый-астрофизик, популяризатор науки и писатель Жанна Левин подчеркивает, что для того, чтобы получить это изображение, человечеству потребовалась без малого сотня лет. Вокруг этой истории и строится повествование в ее книге "Блюз черных дыр и другие мелодии космоса", недавно вышедшей на русском языке.
Давайте сразу поговорим о том, что же перед нами за книга. Безусловно, формально ее можно отнести к жанру научно-популярной литературы, однако сразу стоит отметить, что им она не ограничивается: кроме доступного объяснения не самых очевидных загадок Вселенной и научных открытий XX века, в ней есть и жизненные истории совершавших эти открытия физиков. Так что книга в определенный момент превращается в настоящий биографический роман о непомерных амбициях и предательстве, который, впрочем, заканчивается довольно благополучно, а именно — вручением Барри Бэришу, Райнеру Вайссу и Кипу Торну Нобелевской премии в области физики за создание детектора LIGO и открытие гравитационных волн. В этом отношении сказывается литературный талант автора: предшествующий "Блюзу" роман Левин "Мечты безумца о машинах Тьюринга" был отмечен несколькими литературными наградами.
Все вышеперечисленное, безусловно, можно отнести к достоинствам книги, но эти достоинства в определенном смысле могут оказаться и недостатками: если изучение черных дыр не входит в область ваших интересов и вы не собираетесь посвятить свою жизнь науке, то книга может быстро вам наскучить. Чтобы этого не произошло, автор не только погружается в драматичные жизнеописания все новых героев-физиков, но и не забывает про колорит эпохи и особенности различных исторических периодов. Например, отечественному читателю может быть интересна история взаимоотношений советских и американских физиков, которым во время холодной войны удивительным образом удавалось работать вместе.
Что до части научно-популярной, в которой объясняется смысл и значение тех или иных связанных с черными дырами открытий, то здесь также можно выделить две особенности. С одной стороны, в книге Левин многие из них изложены довольно поэтично. Собственно, подобная "поэзия" содержится и в названии книги, ведь основная ее метафора — Вселенная как музыкальный инструмент, который люди последние полвека стараются расслышать в, казалось бы, абсолютной тишине безразличных космических глубин. Интересно, что на сходной метафоре строится и принцип работы LIGO — детектора гравитационных волн, которые нельзя увидеть, но можно услышать, поэтому первые эксперименты по их обнаружению были связаны с попытками их озвучить, наподобие того, как звукосниматель захватывает колебания гитарной струны:
"Огромная энергия, которая выделяется в результате такого столкновения [двух черных дыр], имеет чисто гравитационную природу и распространяется в окружающем пространстве в виде гравитационных волн. Оказавшийся поблизости астронавт не увидел бы ровным счетом ничего. Зато пространство вокруг него (и то, которое занимает его тело) стало бы искривляться — периодически сжиматься и растягиваться. Находясь достаточно близко к сливающимся черным дырам, астронавт мог бы услышать гравитационные волны. В абсолютной темноте он услышал бы, как звучит пространство-время. (Не будем принимать во внимание возможность смерти от черной дыры.) Гравитационные волны подобны звуковым колебаниям, но для их распространения не нужна материальная среда. Когда черные дыры сталкиваются, они звучат".
А с другой стороны, при описании многих сложных астрофизических событий ясность иногда как будто приносится в жертву эффектному образу, поэтому для большего понимания зачастую приходится заходить в интернет и разбираться самостоятельно. Например, в следующем фрагменте описание весьма впечатляет, но трудно понять, что же именно за тень имеется в виду:
"По мере дальнейшего сжатия свет уже не может вырваться наружу, словно пространство‐время вокруг такого объекта расширяется быстрее, чем распространяется свет. Поверхность, представляющая собой рубеж невозврата (так называемый горизонт событий), определяется самóй геометрией пространства‐времени. С образованием черной дыры горизонт событий как бы отбрасывает темную тень. Черная дыра — это больше не звезда. Даже не материя. Раздавленное вещество исчезает совсем, оставляя в качестве своей тени горизонт событий. Черная дыра не представляет собой ничего, кроме собственной тени".
Радует, что подобные нарочито упрощенные описания встречаются не так уж часто. А чтобы резюмировать все вышеперечисленное, выскажем предположение, что книга лучше всего подойдет тем, кто только собирается связать свою жизнь с наукой, но пока что определился не до конца. Ведь, имея перед глазами примеры удачных и не очень биографий ученых на фоне совершенных ими открытий, принять подобное решение, вероятно, будет куда проще. С другой стороны, и расширить собственные знания о мире никогда не будет лишним.
И совсем уж в завершение отметим, что первый зарегистрированный с помощью LIGO сигнал двух сливающихся черных дыр был получен совсем недавно — в сентябре 2015 года. А в декабре того же года Жанне Левин пришло конфиденциальное письмо от Дэвида Рейце, директора LIGO. В нем сообщалось, что оба интерферометра LIGO зарегистрировали сигнал, соответствующий слиянию двух черных дыр с массой около тридцати масс Солнца. По этому поводу Левин пишет:
"Это столкновение представляет собой самое мощное событие из когда‐либо зарегистрированных человеком, начиная с Большого взрыва. Мощность гравитационной волны в сто миллиардов триллионов раз превосходит светимость Солнца. Детекторы зарегистрировали четыре последних витка черной дыры с массой, в 29 раз превосходящей массу Солнца, в паре с другой черной дырой — с массой, в 36 раз превосходящей массу Солнца. Две черных дыры, находящиеся на расстоянии друг от друга всего в несколько сотен километров, вращались вокруг общего центра тяжести почти со скоростью света. Как только они соприкоснулись, их горизонты событий, искаженные в результате их сближения, слились, образовав новую черную дыру с массой, более чем в 60 раз превышающей массу Солнца".
Ученые шли к этому результату очень долго. Истории этой эпопеи и посвящен "Блюз черных дыр" (заметим, что ближе к концу книги становится понятно, почему в ее названии упомянут именно "блюз", а не любой другой музыкальный стиль: истории многих ученых оказались весьма печальными). Но само подтверждение существования гравитационных волн — это только начало. Как замечает Левин, возможно, что слышимая Вселенная окажется столь же богата и разнообразна, как и Вселенная видимая, а гравитационные волны откроют нам доселе невообразимые особенности бытия. За подробностями отсылаем непосредственно к книге "Блюз черных дыр и другие мелодии космоса".