Теорию относительности Эйнштейна проверят в космосе. Фотолента
На этой неделе НАСА запустил на орбиту "Гравитационный зонд", на котором будут поставлены опыты по проверке представлений Эйнштейна о пространстве и времени и влиянии на них гравитации. Это основополагающая для современного научного мировоззрения теория, без нее рухнет мировая гармония. Но окончательной экспериментальной проверки теория относительности Эйнштейна за 90 лет своей славной истории до сих пор не получила. Более того, в последнее время некоторые теоретики находят в теории Эйнштейна недоработки и пытаются создать другую картину мира. Споры может рассудить только эксперимент.
Самый загадочный парадокс в мире связан с именем Эйнштейна. Парадокс следующий: теорию относительности не понимает почти никто, но ее автора знают абсолютно все. Это не физика, а сплошная метафизика. Не важно, что ценность теории Эйнштейна была недоступна абсолютному большинству населения планеты сто лет назад и еще через сто лет ситуация не изменится. Недавно в Англии провели опрос на тему "Кого бы вы хотели клонировать?". На первом месте оказался Эйнштейн - 20% голосов. Заметно от него отстали Христос - 12%, Моцарт - 8%, Элвис Пресли - 7%. (Любопытно, кто бы стал символом "вечного" человека, если бы такое анкетирование провели в России, - наверное, политики и писатели.)
Итак, 17 апреля 2004 года запущенная с авиабазы Ванденберг в Калифорнии ракета "Дельта-2" вывела на орбиту спутник "Гравитационный зонд". На его борту находятся 4 сферы-гироскопа, с помощью которых можно определить, оказывает ли вращение Земли воздействие на пространство и время. Сферы заключены внутрь звуконепроницаемого и охлажденного почти до абсолютного нуля термоса - сосуда Дьюара, который защищает их от внешнего воздействия. Столь большая вакуумная полость на орбиту никогда не выводилась. Не было в истории человечества и столь идеально отполированных шариков диаметром в 4 см каждый. Сделанные из девственно чистого кварца и покрытые тончайшей пленкой ниобия сферы вращаются в электромагнитном подвесе со скоростью 10 тысяч оборотов в минуту. Вращение будет продолжаться, пока летает зонд - 16 месяцев.
Идея эксперимента по измерению кривизны пространства лежит на поверхности. Идея была высказана более 40 лет назад, на заре космической эры. Но время замедлилось - набор необходимых для успеха технологий появился только в XXI веке. А когда появились технологии, возникло самое сильное в мире препятствие, основанное на притягательной силе денег, которые на этот эксперимент никак не выделял конгресс. Так или иначе, аппарат, обошедшийся в $700 млн, уже на высоте 640 км.
Эксперимент основан на свойстве гироскопа сохранять при отсутствии возмущений направление оси вращения. Это свойство знакомо даже детям по игрушке "юла", или же "волчок", а в технике используется для поддержания ориентации космических станций, на которых всегда имеется дюжина больших гироскопов. На борту зонда гироскопы изолированы от нежелательных воздействий: ни температурных, ни звуковых перепадов, ни дефектов поверхности. Однако если теория относительности верна, то тяжелая Земля искривляет пространство, наподобие того, как скручивается ветер при урагане. И это искривление будет влиять на гироскопы внутри зонда, что обнаружится по наклону осей вращения. И это изменение можно будет зарегистрировать на микронном уровне. Предположение об искривлении пространства-времени под воздействием гравитации тяжелых объектов и было высказано Эйнштейном.
Гравитация вездесуща, ее воздействие испытывают все живые и неживые тела. Благодаря гравитации яблоки падают на землю, даже если под деревом не сидит Ньютон, а планеты не убегают от Солнца, даже если на них еще не рожден свой Эйнштейн. Но это не мешает гравитации быть загадочной. По словам профессора Калифорнийского технологического института Кипа Торпа, который наследовал кафедру теоретической физики после знаменитого Ричарда Фейнмана, ученые наблюдают два из трех теоретически предсказанных Эйнштейном аспектов гравитационного искажения пространства-времени. Было зафиксировано искривление пространства (лучи вблизи массивных астрономических объектов) и было - замедление времени (хотя космонавты летают со столь малыми скоростями, что не замечают этого эффекта). Но никогда не наблюдалось искажения одновременно и пространства, и времени. Тем более трудно это сделать на малых "земных" расстояниях. Но без этого понять, как устроена Вселенная и какова природа материи, невозможно. Кстати, именно в Стэнфорде еще в 1959 году была высказана идея этого эксперимента, НАСА согласилось поставить его еще в 1964 году.
- Сейчас мы не имеем права рассуждать о том, верна или нет теория Эйнштейна, - говорит ведущий специалист НАСА по этому проекту Френсис Эверитт. - Мы должны быть честными экспериментаторами. И я надеюсь, что из многих попыток проверить теорию относительности наш эксперимент вызовет у ученых наибольшее доверие. Но результат я предсказать не берусь.
Итак, если эксперимент на "Гравитационном зонде" подтвердит формулы Эйнштейна, то никаких потрясений в ученом мире не произойдет. Самым загадочным объектом будут по-прежнему считаться "черные дыры", засасывающие внутрь себя все звездные объекты. "Черные дыры" - это прямое следствие теории относительности, крайнее проявление искривления пространства-времени. Каждый объект во Вселенной либо пропадает в "черной дыре", либо сам ею становится. Такая диалектика.
Если результаты опыта не совпадут с прогнозами теории относительности, придется искать какую-то новую теорию. Наверное, сам Эйнштейн тому не слишком бы удивился: он рассматривал квантовую механику и теорию относительности как временное описание мира до той поры, пока удастся получить полное описание реальности. Пытаясь вырваться из противоречий теории относительности, Эйнштейн даже придумал некую "силу отталкивания", существование которой по последним теориям становится все более вероятным.
Быть может, "Гравитационный зонд" найдет аргументы в пользу парадоксальной теории суперструн, которая находит все больше сторонников в научном мире. Эта теория предсказывает существование новой частицы гравитона - вроде светового фотона. Во Вселенной с гравитонами число измерений больше, чем мы привыкли, но они существуют в свернутом виде. Как объясняет член-корреспондент РАН Алексей Старобинский, эти дополнительные измерения свернуты в виде круга и в них очень тяжело зайти. И мы из своего убогого трехмерного мирка просто не в состоянии увидеть всю прелесть многомерного мира. Кстати, в теории суперструн гравитация через дополнительные измерения распространяется быстрее скорости света, не нарушая принципов теории относительности. По мнению Алексея Старобинского, масштабы дополнительных измерений мизерны, но 2-3 из них все же могут иметь большие размеры, хотя сейчас все это выглядит совершеннейшей фантастикой.
Но вероятнее всего точность измерений на зонде окажется не столь высокой, чтобы удалось вынести окончательный вердикт о правильности теории относительности. Примерно так случилось с многообещающим экспериментом Копейкина-Фомалонта по измерению скорости распространения гравитации, поставленном в 2003 году в США.
Но все это физика. А с метафизических позиций авторитету Эйнштейна ничего не угрожает. И нет никакой разницы, прав Эйнштейн или не прав. Все равно Эйнштейн неподражаем.
Теорию относительности Эйнштейна проверят в космосе. Фотолента
ПРИ ИСПОЛЬЗОВАНИИ
МАТЕРИАЛОВ САЙТА ССЫЛКА НА САЙТ
ОБЯЗАТЕЛЬНА
