Общая теория относительности (ОТО), выдвинутая Альбертом Эйнштейном в 1915 г., является геометрической интерпретацией гравитационного взаимодействия. В самом деле, притяжение здесь перестает быть «силой» в обычном, ньютоновском, смысле слова и становится деформацией пространства-времени. Как тяжелый шар, положенный на растянутую простыню, прогибает ее, заставляя второй шарик скатываться вниз, как будто его притягивает центр этой ямы, так и масса (или энергия) создает деформацию (искривление) пространства-времени, отклоняя траектории других массивных тел и частиц, а также лучей света.
Если шар в центре простыни не лежит спокойно, а, скажем, движется по кругу, то такое его движение будет вызывать периодические деформации простыни, которые будут распространяться волнами от центра к ее краям. Примерно также – волнами – разбегаются гравитационные искажения пространства-времени, вызванные движением массивных тел, особенно крупных и плотных, таких как черные дыры или нейтронные звезды. Гравитационные волны, как следствие принципов ОТО, были предсказаны Эйнштейном уже через год после публикации теории, однако охота за ними потребовала целого столетия неимоверных теоретических и экспериментальных усилий.
За это время ОТО стала общепринятой теоретической концепцией гравитации и перестала нуждаться в дополнительных «доказательствах». Самые разные следствия этого геометрического взгляда на гравитацию проверены многократно, включая замедление времени в гравитационном поле; существование гравитационных линз; массивных скоплений галактик, отклоняющих прямую траекторию фотонов излучения от расположенного за линзой источника; орбитальное движение звезд в двойных системах и многое другое. Многие из этих следствий находят и практическое применение, например, в глобальной спутниковой навигации, однако обнаружить гравитационные волны оказалось намного сложнее, чем представлялось поначалу.
Дело выглядело настолько запутанным, что несколько десятилетий спустя даже Эйнштейн продолжал сомневаться в их существовании и пытался (безуспешно) опровергнуть свои собственные более ранние выкладки. Существование гравитационных волн удалось доказать лишь в конце XX в., после того как Рассел Хале и Джозеф Тейлор изучили орбитальное движение двойной нейтронной системы PSR В1913+16 и показали, что звезды в ней сближаются, теряя энергию в полном соответствии с предсказаниями ОТО, – за счет излучения гравитационных волн. В 1993 г. Хале и Тейлор получили за эту работу Нобелевскую премию. Но «настоящую» гравитационную волну удалось «увидеть» и зарегистрировать лишь в конце 2015 г. И пока что лишь одну.
