ГЛАВА 16. ГРАВИТАЦИОННЫЕ ВОЛНЫ В КОСМОЛОГИИ
§ 1. Введение
Гравитационные волны, предсказанные общей теорией относительности, распространяются со скоростью света, характеризуются определенной плотностью энергии и потоком импульса [см., например, Зельдович, Новиков (1971)] или — в хаотическом наборе волн — плотностью энергии и давлением. Отличительная особенность гравитационных волн — их слабое взаимодействие с обычным веществом и между собой.
Сенсационные сообщения Вебера (1969) об открытии гравитационных волн, испущенных ядром нашей Галактики, по-видимому, не подтвердились более поздними опытами. Тем не менее эти сообщения чрезвычайно усилили интерес к различным аспектам гравитационных волн и, в частности, к вопросу об их космологической роли.
Мы уже неоднократно упоминали, что во Вселенной могут существовать космологические гравитационные волны с самого начала расширения. Они не имеют каких-либо источников, точнее, их источником являлось сингулярное состояние. Спектр их может быть, вообще говоря, произвольным. Это могут быть как высокочастотные гравитационные волны, скажем, с длиной волны того же порядка, что и у реликтового электромагнитного излучения, так и гораздо более низкочастотные, с длиной волны порядка размеров скоплений галактик и больше.
Не состоит ли Вселенная в основном из гравитационных волн? Не может ли плотность гравитационных волн (плотность энергии, деленная на квадрат скорости света) превышать в настоящее время
ость обычного вещества или, по крайней мере, плотность электромагнитного излучения?
Каков спектр гравитационных волн? Слабое взаимодействие с веществом не позволяет дать прямой экспериментальный ответ на поставленные вопросы. Поэтому в данной главе мы будем 
ждать косвенную информацию, т. е. судить о гравитационном излучении, заполняющем Вселенную, по различным астрофизическим проявлениям. Перечислим различные эффекты:
1) Влияние гравитационного излучения на общее расширение Вселенной и в особенности на возраст Вселенной.
2) Влияние гравитационного излучения (через скорость расширения) на закон роста возмущений, связь с теорией образования галактик.
3) Влияние гравитационного излучения на нуклеосинтез на весьма ранней стадии, при температуре порядка 
также косвенно, через изменение температуры в процессе расширения, но на стадии более ранней, чем в пп. 1), 2).
4) Передача энергии от гравитационных волн галактикам в скоплении или самим скоплениям.
5) Влияние гравитационных волн на распространение реликтового излучения. Для длинных волн этот подход наиболее информативен. Точность измерения такова, что в области длинных волн удается доказать космологическую малость плотности энергии гравитационного излучения, по крайней мере в указанной части спектра.
Теория в свою очередь приводит к некоторым предсказаниям о гравитационном излучении. Следует рассмотреть такие проблемы:
6) Тепловое коротковолновое гравитационное излучение, аналогичное электромагнитному реликтовому излучению; первым стоит вопрос об установлении термодинамического равновесия вблизи сингулярности.
7) Длинноволновое излучение и его связь с другими типами возмущения метрики, в частности с адиабатическими возмущениями плотности.
8) Генерация гравитационных волн в галактиках и в ядрах галактик.
Для такого полного рассмотрения вопросов, связанных с космологической ролью гравитационного излучения, необходимо напомнить фундаментальные классические результаты, касающиеся гравитационных волн, а именно:
9) Общие выражения и числовые оценки стандартной теории.
Ю) Результаты, относящиеся к эволюции гравитационных волн в расширяющейся Вселенной.
Перечисленные 10 пунктов в основном исчерпывают содержание данной главы. Общий вывод, хотя и неокончательный, скорее неутешителен для любителей сенсаций; устанавливается ряд неравенств, ограничивающих плотность гравитационного излучения. Однако ударение следует сделать на тех областях спектра, которые остаются неизученными в настоящее время. В предлагаемой главе намечается программа дальнейших исследований и обсуждаются пути и методы исследования.
Порядок расположения следующих параграфов не соответствует расположению перечисленных 10 пунктов.
