Знание-сила, 1998 № 03 (849) - страница 16

Если Альберт Эйнштейн был прав, то вращающаяся планета должна искривлять пространство — время. Чтобы заметить этот крошечный эффект, необходим совершенный гироскоп. Да еще совершенный телескоп и совершенный вакуум на расстоянии километров в шестьсот. А вдобавок — целая жизнь.

Что и говорить, эксперимент впечатляющий. Но и готовились нему немало — сорок лет. Теперь его подготовка вступила в завершающую стадию: между декабрем 1999 года и октябрем 2000 года на орбиту будет выведен гравитационный зонд В, который проведет самую точную проверку теории Эйнштейна.

Теория Эйнштейна объясняет само устройство окружающего нас пространства и времени, связывает материю и энергию.

Уже 29 мая 1919 годя, всего через три года после появления теоретической работы Эйнштейна, она была проверена экспериментально: во время солнечного затмения было обнаружено, что путь луча света от звезд искривляется в мощном гравитационном поле нашего светила.

С тех пор существование кривизны пространства — времени проверили и подтверждали многократно и с возрастающей точностью. Но, как отмечал американский нобелевский лауреат китайского происхождения профессор Янг из университета Стонн Брук в Нью-Йорке, «торжествующее шествие теории Эйнштейна приводит к тому, что все меньше физиков стремятся ее проверять, забывая, что движение науки происходит как раз опровержением самых общепринятых истин». Не надо забывать, что из теории Эйнштейна было проверено одно- единственное следствие — искривление пространства — времени. А ведь есть и другие.

Через два года после появления статьи Эйнштейна, в 1918 году, два австрийских физика, Джозеф Леиз и Ганс Тирринг, пришли к выводу, что из теории Эйнштейна следует эффект «увлечения» за собой пространства — времени вращающимся телом. Если вы когда-нибудь мешали тесто при помощи миксера или же размешивали густой мед или варенье, то можете себе представить, как вязкая густая жидкость следует за вращающимся в ней телом. Вот так же массивное тело при вращении должно «тянуть» за собой и пространство — время. Эффект сильнее всего виден у самой Земли и спадает по мере удаления от поверхности.

Чтобы зарегистрировать подобное «увлечение», и необходим гироскоп. Его придумал в середине XIX века французский физик Жан-Бернар Леон Фуко, для того чтобы продемонстрировать вращение Земли. Гораздо более известный нам с вами маятник Фуко в Исаакиевском соборе Санкт-Петербурга служит тон же цели. Удивительное свойство маятника и гироскопа состоит в том, что они сохраняют плоскости своего вращения даже при перемещении опоры. Этот эффект невольно использует при езде любой велосипедист.

Так вот, еще в 1959 году Леонард Шнфф, профессор физики американского университета в Стенфорде, предложил вывести на околоземную орбиту такой гироскоп и направить его ось на какую-нибудь заметную звезду. С течением времени это направление будет сохраняться, а пространство — время, увлекаемое вращением Земли, будет потихонечку «уползать» в сторону. Ось гироскопа отойдет от своего направления на звезду.

Эффект напоминает то, что происходит с солнечными часами. Мы с вами никак не можем почувствовать вращение Земли, но если построить простейшие солнечные часы, то очень скоро станет ясно, что есть вращение: каждый следующий день Солнце встает чуть в другой точке небосвода.

Главное отличие «увлечения» пространства — времени в том, что это совершенно крошечный, буквально бесконечно малый эффект.

По расчетам Шиффа, совершенный гироскоп (то есть практически без трения в осях) на орбите высотой 600—700 километров над Землей за год должен уводить свою ось на семь десятитысячных долей градуса от первоначальной ориентации на звезду в том случае, если есть эффект «увлечения».

Гравитационный зонд В с самого начала планировался как сочетание гироскопа и телескопа. Гироскоп вращается и сохраняет направление своей оси, а телескоп смотрит строго на звезду. Вначале оба направления строго совпадают, но со временем из-за эффекта «увлечения» они должны постепенно расходиться. Сложность эксперимента в том, что за год отклонение одной оси от другой будет меньше человеческого волоса. На зонде не должно быть атмосферы, электрического поля, магнитного поля — ничего, что могло бы хоть как-то воздействовать на сверхчувствительный прибор.