Карел Пацнер
Търсим космически цивилизации (35)

На Айнщайнова вълна

Ораторът свърши, събра бележките си и тръгна към своето място. Но после рязко се спря и се върна при микрофона. „Извинете — каза той с усмивка, — забравих да добавя, както всички останали оратори, че моята апаратура е по-чувствителна от всички останали …“ Стоте авторитетни учени оцениха с възторжени аплодисменти адресираната към самите тях хаплива шега на проф. В. Б. Брагински. На симпозиума за гравитационното излъчване и гравитационните вълни във Варшава по случай 500 години от рождението на Николай Коперник през септември 1973 г. най-изтъкнатите специалисти от цял свят обсъдиха възможността за приемане на гравитационни вълни от Вселената. Всички експериментатори, които представиха резултатите от своите опити, констатираха, че засега не са регистрирани никакви вълни, макар че са използували много чувствителни уреди.

Пионер в тази област е проф. Джоузеф Уебър от Мерилендския университет в Колидж Парк от САЩ. От 1958 г. той разработва апаратура за регистриране на фините колебания на гравитационните кълни въпреки песимизма и усмивките на колегите си. Може би той се стреми чрез изучаването на гравитационните вълни да допринесе за опознаване на Вселената и нейните закономерности, но няма съмнение, че това търсене може да го отведе на следа от разумни извънземни същества, владеещи излъчватели на гравитационни вълни — гравери.

Законите на притеглянето или гравитацията са открити през 1666 г. от прославения английски учен Исак Нютон. Той с разбирал гравитацията като сила, която привлича телата в зависимост от масата им. В своята теория на относителността, публикувана в 1916 г., Айнщайн допълва донякъде своя славен предшественик. Как е възможно притегателната сила да действува от разстояние между тела, които нямат никакъв контакт? Айнщайн долавя подобието с магнита — източник на магнитно поле, което влияе на околното пространство. Така и планетите, звездите, галактиките и всички останали тела създават около себе си особено гравитационно поле, на което се подчинява положението на всички тела. При възникване и изчезване на звезда се променя и състоянието на гравитационното поле — възникват гравитационни вълни. Само че според Айнщайн тези вълни са толкова слаби, че на Земята изобщо не могат да се регистрират. А 40 години по-късно на Уебър му хрумна, че може да опита да улови гравитони (както наричат частиците на гравитацията). През това време техниката се развила дотолкова, че и самият Айнщайн би се съгласил с тази идея. Но почти всички се изсмяха на мерилендския професор и той започна работа само с малка група ентусиасти.

Засега изоощо не знаем дали съществуват гравитони. Липсва ни какъвто и да бяло модел или план за тяхното изкуствено създаване… Затова най-целесъобразно ще бъде да се опитаме да ги уловим от Вселената — от звездите или галактиките. Това значи, че първо трябва да се конструира приемател. Как би трябвало да изглежда една „гравитационна антена“? Теоретично гравитоните би трябвало да предизвикват вибрации у еластичните тела. За да възникне такава вибрация, трябва резонаторната честота на тялото да съвпада с честотата на приеманите гравитационни вълни, както затрептява камертонът при резонанс с получавани звукови вълни. Същевременно теоретичните изследвания сочат, че чувствителността към гравитационните вьлни е толкова по-голяма, колкото е по-голям детекторът им. Най-голямото тяло, което можем да използуваме като детектор, е Земята. Ако измерваме нейните трептения, вероятно бихме установили и въздействието на гравитоните. Но вътрешните сеизмични и вътрешните метеорологични процеси са толкова силни и чести, че слабото трептене, причинено от гравитационните вълни, трудно може да бъде отделено от тях. И Луната е подходяща, но за съжаление тя е отдалечена от нас, а и би било трудно да се инсталира там приемателната апаратура. Не остава нищо друго, освен да построим собствени, по-малки детектори в лабораторни условия. Уебър и учениците му конструират различни регистрационни валяци. Накрая те избират алуминиевия тип с диаметър 1 м, дължина 1,5 м и тегло 3,5 т. Към това тяло се прикрепват кристали, които са много чувствителни към всички механични промени и пренасят данните в електронната памет. После валякът се разполага във вакуумен метален калъф. Накрая пет такива устройства бяха инсталирани в университетските лаборатории. Те трябва да се изолират от всички смущаващи влияния на земната сеизмография и движещите се машини и устройства. Но и тези мерки се оказват недостатъчни за отстраняване на нежелателното влияние на сеизмичните трусове. Затова мерилендските физици построяват на разстояние около 1000 км друг детектор на територията на Националната лаборатория Аргон близо до Чикаго. Двете части са свързани със специален кабел. Техните показания ще се записват от компютър. По определени критерии той ще подбира винаги онези сигнали, които ще раздвижват детекторите на двете места едновременно.

Първите опити предизвикват разочарование. Детекторите не са достатъчно чувствителни. Според изчисленията на теоретиците гравитационните вълни ще имат незначителна сила — те могат да причинят трептене с размери само една трилионна част от милиметъра! Уебър не се предава и продължава да усъвършенствува своята апаратура. Накрая той се уверява, че може да регистрира вълни с дължина 10 км. Предварителните изчисления показват, че сега детекторите могат да реагират и на такова рядко явление като например угасването на супернова звезда.

В началото на 1968 г. Уебър отново включи всички детектори. И за негов голям възторг те започнаха да трептят. Дори много често — не по-малко от веднъж седмично! За 214 дни работа на апаратурата валяците на детекторите затрептяха 118 пъти. Същевременно се оказа, че източник на гравитационни вълни е центърът на Млечния път — центърът на Галактиката, където и материята е най-плътна. Това е невероятен успех! С помощта на компютър Уебър и сътрудниците му провериха доколко детекторите могат да грешат и колко случайни трептения са могли да зарегистрират. Машината доказа, че тази вероятност е незначителна. От 118 записа само 18 може да бъдат случайни. При новите експерименти персоналът се стара да повлияе върху работата на гравитационните детектори с негравитационни външни влияния, но без резултат!

Заключението е: регистрациите не са резултат нито от земетресение, нито от електромагнитни смущения, нито от електрическо поле на космическо излъчване! Остава само едно — гравитоните!

По-късно физикът д-р Алан Й. Андерсон от Упсала — Швеция, разкрил, че гравитационните вълни могат да влияят и върху междупланетните сонди. Понеже по време на опитите на Уебър към Марс са летели сондите „Маринър-8“ и „Маринър-7“.

Той започна да изучава радарните измервания на тяхното положение. От 15 до 21 март 1969 г. Андерсон установи малки промени в скоростта — в един от случаите три милиметра в секунда. При това и двата дни станциите в Колидж Парк и Аргон бяха регистрирали сблъскване с гравитони. Това е още едно потвърждение за верността на наблюденията на Уебър! Но и тези изследвания не разсеяха всички резерви срещу опитите на мерилендския професор. Резултатите са прекалено еднозначни, повече от оптимистични — а всички проблеми около гравитационните вълни са деликатни… Според д-р Григар, „ако трептенията на валяците са причинени от излъчване на гравитационните вълни от ядрото на Галактиката, това означава, че за една година материя над 1000 пъти по-голяма от тази на нашето Слънце се е превърнала там в гравитони, или пък тамошното гравитационно излъчване е 10 000 пъти по-голямо от оптичното или радиоизлъчването. Ако го умножим по възрастта на нашата Галактика, т.е. над 10 милиарда години, ще получим толкова излъчена материя, колкото няма в цялата Галактика. Уебър предполага, че гравитационното излъчване не е задължително насочено от източника на всички страни равномерно, а може да бъде съсредоточено в размерите на Галактиката, където се намираме и ние. В такъв случай ние бихме получавали повече гравитони, отколкото ако нашата система беше вън от нея. Това е напълно възможно — и за пулсарите се смята, че излъчват само тесен сноп енергия.“

Експериментите на американските физици дадоха тласък за изучаване на гравитационните вълни по целия свят. През 1970 г. група англичани започнаха да приемат радиопулсации от центъра на Галактиката с помощта на пет радиотелескопа. Те смятаха, че е възможно гравитационното излъчване да се съпровожда с радиоизлъчване, но не регистрираха никакви сигнали. Това може да не е пряко свързано със значението на опитите на Уебър. Не е изключено съпровождащите радиовълни да са погълнати по дългия си път от междузвездната материя. Възможно е дори граверите или източниците на гравитационни вълни да не излъчват радиосигнали, макар и това да е крайно необичайно.

Междувременно започнаха да се конструират гравитационни детектори в Англия, СССР, Швеция, Израел и на други места в САЩ… Изглежда, че най-съвършен уред е предложил съветският теоретик акад. Зелдович — вероятно той е 10 милиарда пъти по-чувствителен от този на Уебър. Развитието на тези устройства трае много дълго време (5 до 10 г.) и изисква огромно търпение и грижи. Докато приемането на гравитационни вълни се регистрира от няколко лаборатории, обзаведени с принципно различни детектори, записите от Мерилендския университет не могат да се смятат за обективни. Това недоверие няма никаква лична окраска. То е израз на стремежа да се открие истината, неподправена от грешките на уредите и хората.

Първото непряко доказателство за съществуването на гравитационни вълни даде в края на 1978 г. групата на проф. Джоузеф Тейлър от университета в Масачузетс. С помощта на радиотелескопа в Еърциб Тейлър и сътрудниците му следяха излъчванията на един пулсар от съзвездието Орел, отдалечено от нас на 15 000 светлинни години. Оказа се, че този пулсар се движи около друго голямо небесно тяло, което явно също е пулсар. Айнщайн предсказа, че една такава система трябва да излъчва гравитационни вълни, които „изнасят енергията от орбитата“. А това ще доведе до приближаване на двата обекта и забавяне въртенето на пулсара. Измерванията, направени от Тейлър през 1974–1978 г., доказаха, че наблюдаваният пулсар е намалил незначително скоростта на въртенето си около съседа — с една десетохилядна от секундата за година. С оглед на неговата предполагаема маса, която е около 1,4 от масата на Слънцето, това отговаря точно на общата теория за относителността. За съжаление самите гравитационни вълни, излъчвани от тази система, са толкова слаби, че с нашите детектори не могат да се регистрират. И така, гравитационните вълни, които през 1968 г. още се изследваха от теоретиците, сега стават област на експериментаторите. А пред астрономите вероятно се открива ново широко поле за дейност.

Ф. Дайсън, който и по-рано обръщаше внимание, че гравитоните са пренебрегнати във вреда на науката, сега предложи нова забележителна хипотеза: главната и най-важна форма на енергията във Вселената е гравитационната енергия. „Основа на енергетичния поток във Вселената е гравитационният колапс на големите обекти, при който освобождаваната енергия се превръща в светлинна, топлинна енергия или енергия на кръговото движение …“ Според него звездите не се създават всяка поотделно, а със стотици и хиляди едновременно. „Възможно е животът в Галактиката да се подчинява на цикличен ритъм. В някои части на Галактиката звездите не се създават всяка поотделно, а със стотици и хиляди едновременно. Звездите и междузвездният прах се намират в продължение на стотици милиони години в покой. После някое сътресение или гравитационна вълна сгъстява газа и предизвиква гравитационен колапс …“ При тези процеси се създават новите звезди — отначало гигантски тела, а по-късно и много по-малки. И понеже нашата система е възникнала само преди 4,5 милиарда години, закономерно ние представляваме само едно малко зрънце от многото разумни светове във Вселената. Това отново ни връща назад — същества, много по-развити от нас, могат да излъчват послания в пространството чрез гравитационни вълни. А кога и човечеството ще овладее гравитоните? В своите футурологични предсказания от 1962 г. А. Кларк предрича откриването на гравитационните вълни през 1980 г., а овладяването на гравитоните — през средата на XXI век.

Друг информационен канал, който извънземните цивилизации биха могли да използуват и към чието подробно изследване са насочени усилията на физиците, както беше отбелязал Морисън, са неутрино или Q-вълните. Тази елементарна частица няма електрически заряди и е с необикновено малка маса, така че прониква необикновено лесно във всякаква материя и много трудно се открива. Физиците казват, че тези частици прелитат например през нашето земно кълбо безпрепятствено. Неутрино се създават при повечето реакции за възникване, превръщане и изчезване на останалите елементарни частици. Съществуването на тази частица бе предсказано през 1931 г. от немския физик Волфганг Паули. Едва четвърт век по-късно нейното съществуване бе установено експериментално при лабораторни опити. Но в природата тя и досега не е открита. От 1967 г. групата на физика д-р Рейбънд Дейвис се опитва да зарегистрира неутрино, излитащи от Слънцето. Специален детектор на неутрино беше инсталиран на дълбочина 1600 м на дъното на бившата златна мина Хоумстейк в Южна Дакота. Американските специалисти избраха мината поради това, че земните пластове ще спрат всички останали елементарни частици и би трябвало да пропуснат само неутрино. За съжаление Дейвис все още не е успял.

Засега теоретиците не могат да си обяснят този факт, понеже противоречи на досегашните ни познания. Според всички разсъждения и изчисления термоядрените процеси представляват същността на звездите — следователно при този вид реакции би трябвало да се освобождават неутрино. Възможно е термоядреният „котел“ на Слънцето да работи на цикли, които траят десетки милиони години, и точно сега да не произвежда неутрино. Астрономите наблюдават подобни цикли на активност, макар и по-кратки, и на повърхността на Слънцето. Предлагат се и физически обяснения на това странно явление, но това би довело до сериозни корекции в някои от законите на физиката. Когато се научим да регистрираме неутрино по-добре и по-сигурно, те могат да бъдат за нас идеален носител на съобщения — нямат електрически заряд, проникват без смущения и през огромни маси, като достигат огромни скорости. Реакторът, определен за предаване на космическите телеграми, ще трябва само незначително да се допълни. Към командния му пулт трябва да се инсталира уред, който да прекъсва потока от неутрино в ритъма на предаваната информация — например като морзовата азбука. Самите частици няма да се насочват към залите, а към определена точка на Вселената. Теоретически такъв неутринов предавател е възможен. Не можем да искаме от специалистите прогнози за създаването на такъв уред. Но както казва акад. В. Л. Гинзбург, „неутринната астрономия чука на вратата. Това е една от най-интересните нови области на научното познание, обещаваща ценни резултати, а може би и открития…“

Съветските астрофизици създадоха проект за регистриране на неутрино. През 1977 г. те включиха в експлоатация първата част на неутриновия телескоп в дълбок тунел в планината Андирин в Кавказ, а през следващата година — в изоставената солна мина край гр. Карл-Либкнехтовск на около 240 м под повърхността. Съветски специалисти вземат участие и в изграждането на неутринов детектор в Индия, в Андирин се завършва втората зала за новото устройство, което ще функционира на малко по-друг принцип от това в първата зала. Говори се за изграждането на неутринов телескоп под Мон Блан в едно отклонние на автомобилен тунел. А съветският специалист Г. Зацепин предложи устройствата за регистриране на неутриио да се изстрелят на Луната.

Нито една от групите за търсене не е постигнала успех, но серията неутринови телескопи от най-различен тип по целия свят дава надежда, че тези незабележими частици, пристигащи от Космоса, ще бъдат регистрирани с обективна точност, че ще бъдат изключена грешките на хора и апаратура и в крайна сметка теорията и наблюденията ще съвпаднат.

Досега говорихме за четири вида поле — електромагнитно, гравитационно и за така наречените силни и слаби взаимодействия на елементарните частици, при които реагират неутрино. Дали не е възможно и други частици да се използуват като носители на информация? За сьжаление всички досегашни експерименти с ускорителите изключват тази възможност. Останалите частици реагират така силно, че не могат свободно да излетят на по-голямо разстояние. Не е ли възможно в такъв случай да съществуват други канали за свръзка, които се използуват от чуждите цивилизации и за които човечеството засега не знае нищо? Д-р Григар смята, че „е много възможно да съществуват и други полета на взаимодействие. Не е ясно защо досега сме се запознали само с четири вида сили. Аз лично смятам, че с времето ще открием цяла редица — така, както днес познаваме цяла редица елементарни частици. Засега не може да се каже, че физиците или астрономите са по следите на някаква пета, качествено различна сила. Или ни липсват чувствителни детекторни устройства, или нашият мозъчен потенциал не е на достатъчно високо равнище, или и двете са несъвършени. Но това не е трагедия. Трябва да имаме предвид, те гравитацията е дефинирана като сила през XVI век, откриването на електромагнетизма — през миналия век, а през първите две трети на нашия век успяхме да идентифицираме вече два типа ядрени полета. Може би някои малко загадъчни явления във Вселената, които се опитваме да обясним по класическия начин и все не успяваме, са причинени от неизвестни физически полета. Струва ни се например, че във всички галактики, включително и в нашата, се освобождава повече материя, отколкото може да има там. А и квазерите излъчват много повече от полагаемата се енергия …“

Понякога се говори, че петото поле може да има биологически произход. На този въпрос реагира д-р В. Либъл: „Стигаме до убеждението, че това е по-скоро философски въпрос — за материята има определени сили за развой, физически още недостатъчно известни. От философска гледна точка този въпрос е сравнително разработен, но може би развойните сили трябва да се търсят и по-точно да се установяват. Всичко органично, което възниква, в крайна сметка е обусловено от принципа на развитието и естествения подбор в Дарвинов смисъл. Следователно цялата материя, на първо място въглеродната, на която се основава животът, е създадена от определени сили на развитието, и то от различен характер и степен. Въглеродната материя има ясно изразена и много голяма способност за развитие. Това като че ли е очевидно, но смятам, че над него трябва повече да се замислят физиците и физикохимиците съвместно с други специалисти — биолози, биохимици, биофизици, астрономи, философи … Те трябва да търсят тези «способности за развитие, сили и взаимодействия …»“

Следователно не е изключено да съществуват други физически полета, които могат да пренасят информация в космическото пространство, както и различни сили от биологичен характер, които досега не са изследвани. Това означава, че развитите същества от далечни светове могат да предават сигнали във Вселената или да си разменят информация по начин, който не подозираме. И тези вълни могат да се сблъскват със Земята — но ние не ги виждаме, не ги разбираме.