Группа ученых подтвердила два постулата Общей теории относительности Альберта Эйнштейна. При помощи научного космического аппарата Gravity Probe B исследователи на практике доказали, что любой массивный объект, например наша планета, искривляет пространство и время вокруг себя, а кроме того на практике было доказано, что воронка пространства-времени вращается вместе с объектом, в частности с Землей.
Оба постулата были доказаны за счет точного наблюдения с околоземной орбиты за одной единственной звездой IM Pegasi, когда Gravity Probe B вращался по полярной орбите вокруг Земли. По словам ученых, в процессе замеров они зафиксировали отклонение положений гироскопов. В том случае, если пространственно-временная воронка не существовала или была бы неподвижной, то гироскопы сохраняли бы свое положение сколь угодно долго.
Время и пространство, согласно Общей теории относительности Альберта Эйнштейна, вместе образуют 4-мерную материю под названием "пространство-время". По Эйнштейну, любое массивное тело обязательно искривляет "пространство-время" вокруг себя. И чем объект массивнее, тем сильнее искривление. Примерно похоже на то, как если бы тяжелый человек встал на трамплин, то последний обязательно бы прогнулся под ним, т.е. искривился. А гравитация, по Эйншетйну, это ничто иное, как простое движение, возникающее в результате этого искривления и ведущее в центр воронки.
Если бы Земля была абсолютно стабильным и неподвижным объектом, то здесь было бы все просто, но наша планета движется и возникающее вращение должно также вращать и воронку пространства-времени, образуя некое подобие 4-мерного водопада.
Идея эксперимента довольно проста: поместив на орбиту Земли вращающийся гироскоп (Гироскоп представляет собой симметричное тело, которое вращается вокруг свободной оси. Гироскопы применяются для автоматического управления движением самолетов, судов, ракет и др) со скоростью вращения, равной вращению некоторого далекого от Земли объекта, например звезды IM Pegasi. В данном случае скорость столь удаленного объекта будет так мала, что можно говорить о том, что гироскоп неподвижен, несмотря на то, что находится на орбите Земли. Если пространство действительно искривляется, то и направление гироскопа должно измениться. Более того, измеряя это искривление по отношению к звезде, можно измерить силу искривления пространства-времени.
В теории все логично и просто, но вот на практике этот эксперимент чрезвычайно сложен.
В проекте участвовали четыре почти идеальных сферических гироскопа. Эти гироскопы сделаны из кварца и кремния и имеют примерно 3см в диаметре, причем сделаны они с такой точностью, что от идеального шара их отличает не более 40 атомарных слоев. По словам ученых, если бы они не были сферическими, то могли бы колебаться даже без эффекта относительности.
Искривленное пространство-время вокруг Земли заставило гироскопы отклониться на 0,041 арксекунд в год (1 арксекунда - это 1/3600 градуса). Для точного измерения угла гироскопам потребуется фантастическая точность в 0,0005 арксекунд. По словам ученых, это примерно также сложно как измерить толщину листа бумаги с расстояния 180 километров.
Для того, чтобы этот проект стал возможен ученым пришлось даже изобрести несколько новых технологий. Среди них спутник со свободной тягой, который может двигаться вне зависимости от верхних слоев атмосферы Земли, не нарушая таким образом работу гироскопов.
Источник: CyberSecurity
|
