Оба кубика из сплава золота с платиной весом 1,96 килограмма каждый висят в пустоте на высоте в 1,5 миллиона километров над Землей. Вместе с ними в космос пришлось отправить еще почти две тонны вспомогательной техники: она позволила кубикам достигнуть самого совершенного состояния невесомости, какое только возможно. Кубики ни с чем не соприкасаются, и только лазерный луч проверяет, что расстояние между ними составляет неизменные 38 сантиметров.

Кубики — главный полезный груз аппарата LISA Pathfinder, который запустило в декабре 2015 года Европейское космиче­ское агентство. Обычно мало кто может без запинки сказать, где сейчас тот или иной космиче­ский аппарат, будь то «Вояджеры» или МКС, и уверенно ткнуть пальцем в нужную точку неба, но в случае с LISA Pathfinder это проще простого. Если вы отыскали на небе Солнце, то задача решена. Космиче­ский аппарат — исчезающе маленькая черная точка на его фоне (которую, конечно, не разглядеть ни в один телескоп: все-таки до конструкции размером с автомобиль в четыре раза дальше, чем до Луны, и в 3750 раз дальше, чем до МКС). Место прописки LISA Pathfinder — специальная точка на прямой, соединяющей Землю и Солнце, где силы притяжения двух небесных тел в точности уравновешивают друг друга. Астрономы называют ее «точкой Лагранжа L1».

Слово Pathfinder в названии (с англий­ского «тот, кто прокладывает путь») означает, что опыты с кубиками на самом деле только репетиция по-настоящему крупного космического эксперимента, запланированного, если ничего не сорвется, на 2034 год. Физики надеются создать и развернуть в космосе самый большой в мире научный прибор: лазерный интерферометр LISA в форме треугольника, каждая сторона которого имеет длину в миллион километров. Его название расшифровывается так: LI — это лазерный интерферометр, SA — космическая антенна.

Зачем ученым такой размах? Чтобы ловить самые необычные волны: гравитационные волны Эйнштейна. Когда теорию относительности Эйнштейна пробуют доступно объяснить за полчаса, обычно эти объяснения сводятся к той ее части, которую он придумал в 1905 году в 26-летнем возрасте. Идея, что пространство и время — две стороны одной медали; утверждение, что ничего не движется быстрее скорости света; наконец, знаменитая формула E=mc2 — это все 1905 год, первый подход к снаряду.

Общая теория относительности, самая важная для современной физики, появилась на свет только через десять лет: 25 ноября 1915 года Эйнштейн выступил перед Прусской академией наук с докладом о своих новых уравнениях, описывающих искривленное пространство-время. На следующий год он стал выяснять, какие необычные эффекты из этих уравнений следуют. Летом 1916-го гравитационные волны и были впервые названы по имени — пока еще как чисто умозрительная возможность.

Выписать уравнения — полдела, надо еще попробовать их решить. В отличие от тех уравнений, которые дают на контрольной в седьмом классе, решений у физических уравнений вроде эйнштейновских бывает бесконечно много. И все они могут описывать реальные явления, непохожие друг на друга.

Например, ток в розетке и свет в окне — разные решения одних и тех же уравнений Максвелла для электромагнитного поля, выведенных в середине XIX века. Электрический ток — это движение зарядов под действием силы в металле, а свет — волны, которые распространяются в пустоте, и между ними на первый взгляд не может быть ничего общего.

До Максвелла для физиков было обычным делом заводить на каждый случай по формуле: одну для тока в прямом проводе и одну для тока в катушке. Отдельно для магнитной подковы и отдельно для отклонения стрелки компаса. К 1862 году 31-летний шотландец Джеймс Клерк Максвелл свел все разнообразие электрических и магнитных явлений к четырем универсальным уравнениям. Причем уравнения эти не только единообразно описывали новые явления, но и подсказывали, что из частностей ученые проглядели. Самым громким предсказанием были электромагнитные волны, и изобретение радио с рентгеном было следствием чисто теоретических предсказаний Максвелла.Читать дальше >>>