Тяжёлый предмет падает в пруд — и во все стороны бегут круги. Примерно так же любое движение массивного тела порождает рябь в ткани пространства: гравитационные волны. Но стоит попытаться описать эту рябь по законам микромира, как вычисления взрываются бесконечностями. Авторы новой работы нашли способ обуздать эти взрывы. Их идея проста: смотреть не на весь пруд, а только на круги, уходящие к далёкому берегу.
В физике такой «далёкий берег» — воображаемая сфера, которая окружает любую систему и ловит весь уходящий свет и гравитационные сигналы. Её называют световой бесконечностью. Учёные построили квантовое описание гравитации прямо на этой сфере — словно натянули на неё чувствительную сеть. Все взаимодействия частиц гравитации (гравитонов) рассчитываются через данные, записанные на сети. И каждый шаг расчёта даёт конечный, осмысленный ответ — без единой бесконечной поправки.
Проверка показала: построенные операторы излучения подчиняются тем же правилам, что и операторы прихода. Значит, весь процесс обратим и не теряет информацию. Единственная неприятность возникает при попытке описать гравитоны, летящие строго в одном направлении. Тут, как и в любой теории безмассовых частиц, проступают мягкие инфракрасные расходимости. Но они не портят ультрафиолетовую чистоту, достигнутую в работе. А в классическом пределе, для слабых полей, вычисления воспроизводят известный результат рассеяния гравитонов — теория не спорит с тем, что мы уже знаем.
Световая бесконечность — не просто математическая абстракция. Именно на ней записываются сигналы, которые принимают детекторы гравитационных волн: они ловят рябь, добежавшую до Земли из далёкого космоса.
В романе «Контакт» Карла Сагана инопланетяне передают чертежи машины, использующей гравитационные волны. Если квантовая гравитация станет понятной, такие машины перестанут быть чистой фантастикой.