Шепот Эйнштейна в Солнечной системе

Чуть больше года пройдет, прежде чем физики смогут получить результаты уникального эксперимента NASA на земной орбите – "Gravity Probe B", цель которого – проверить теорию Эйнштейна. 15 месяцев ученые, вместе с той частью человечества, которой небезразличны время и пространство, будут ждать результатов опыта. Сокращенно его называют GP-B.

90 лет прошло с тех пор, как Альберт Эйнштейн опубликовал общую теорию относительности. По некоему таинственному совпадению, эксперимент NASA завершается в год Эйнштейна – а может быть, в этом вовсе нет ничего странного – 100 лет назад увидела свет специальная теория относительности, а ее гениальный автор получил докторскую степень в Университете г. Цюриха, чуть позже появилась работа об исследовании фотоэффекта, за которую Эйнштейн и получил Нобелевскую премию в 1921 году. За специальной теорией относительности, которую физики-любители, "непосвященные" еще кое-как могли понять, последовала общая теория относительности, и вот тут всем, кто надеялся, что релятивистская механика, хоть и заумь, но все-таки не ровня теории сэра Исаака Ньютона, всем, кто прежде "схватывал на лету", пришлось нелегко. Они закусили губу. Они скорчили гримасы. И по сей день до конца разобраться в выкладках Эйнштейна способен только истый "человек науки".

И вот теперь, спустя почти век, NASA решило положить конец спорам вокруг теории: точнейшие, прецизионные приборы на сверхсовременных спутниках покажут, верны ли предсказания Эйнштейна, действительно ли пространство-время около нашей планеты искривляется, или ученый, который описал все это, не выходя из дома, ошибся?

"Это потрясающий опыт для всех нас, - говорит Фрэнсис Эверитт, ведущий исследователь GP-B. – Теперь, когда мы собрали данные, нам потребуется еще как минимум 15 месяцев, чтобы все перепроверить – десять, сто, тысячу раз, если потребуется".

Несмотря на то, что общая теория относительности Эйнштейна в современной физике стоит во главе угла, она до сих пор не получила экспериментального подтверждения. Вот что думает об этом физик Кайп Торн: "Современная астрономия, которая занимается черными дырами и ворошит целые галактики в поисках жизни, уже давно привыкла, что со Вселенной можно общаться только на языке относительности, причем нужно кричать во всю глотку, чтобы тебя услышали. Здесь же, в крохотной Солнечной системе, этот мощный глас превращается в жалкий шепот – столь незначительны в наших краях эффекты, предсказанные Эйнштейном".

Опыт NASA на первый взгляд по-дурацки прост: нужно всего-то вывести на орбиту Земли спутник с телескопом и сверхточными гироскопами. Затем, перед тем, как приступить собственно к эксперименту, необходимо выбрать какую-нибудь точку – предположим, очень далекую звезду - ориентировать по ней ось гироскопа и телескоп и больше ничего не трогать, только ждать.

Согласно теории Эйнштейна, искривление пространства-времени за год даст о себе знать, и первыми это должны зарегистрировать гироскопы: их оси отклонятся от первоначального положения на 6614 угловых миллисекунд под действием гравитационного поля Земли, и на 41 угловую миллисекунду под действием вращения планеты.

Эти отклонения – следствия эффектов общей теории относительности. Первое (более заметное) вызвано так называемым геодезическим эффектом – искривлением времени около планеты. Второе, едва заметное, - эффектом "захвата системы отсчета", природа которого несколько сложнее, поскольку искривление времени происходит еще и потому, что Земля вращается вокруг своей оси.

Стоит заметить, что кажущаяся простота эксперимента скорее заслуживает названия "совершенство", поскольку детали гироскопов имеют почти идеальную сферическую форму – они даже занесены в Книгу Гиннесса, так что ничего "более шарообразного" у человека нет. А уж про сплюснутую старушку Землю и говорить не приходится – она давно перестала быть эталоном шарообразности, однако в эксперименте NASA является главным реквизитом.