Чем мир держится?
Шрифт:
Теперь (уже почти столетие) годичный параллакс и, соответственно, расстояние до звезды умеют определять еще и на основании изучения ее спектра, так называемым астрофизическим методом.
Арифов и Кадыев впервые обратили внимание на то, что при этих двух методах должны (должны!) получаться несколько разные результаты. Ведь луч звезды, согласно общей теории относительности, искривляется в поле тяготения Солнца. Значит, мы видим звезду не совсем на том месте, где она находится на самом деле, значит, ее параллакс первым, тригонометрическим, методом мы определяем не совсем правильно.
Между тем при астрофизическом
Ученые так и сделали — и средняя разница составила четыре тысячных доли секунды.
А затем они взяли звездный каталог на две тысячи двести восемьдесят девять звезд с указанием для каждой из них того и другого параллакса и выбрали из этих звезд сто тридцать пять, для которых тот и другой годичные параллаксы были определены с одной и той же степенью точности.
Ну и вот, все астрофизические параллаксы оказались больше, чем соответствующие тем же звездам тригонометрические, больше как раз на те предварительно вычисленные четыре тысячные секунды.
Так звездный каталог оказался сборником звездных подписей под теорией гравитации Эйнштейна.
В теории Ньютона свет движется с бесконечной скоростью, и на его частоту никак поле тяготения не действует. Согласно же общей теории относительности частота света и вообще электромагнитных волн должна в гравитационном поле изменяться. Причем если свет идет по направлению к центру тяготения, частота повышается, если от центра тяготения — понижается. Этот факт был проверен многократно, начиная с 1960 года.
В первых экспериментах фотоны, частицы света, заставляли «подниматься» на высоту двадцать два с половиной метра против земной силы тяжести в трубке, заполненной гелием и помещенной в шахту. При этом предсказания Эйнштейна были подтверждены с точностью до одного процента. Не так давно был поставлен эксперимент, в котором электромагнитные волны шли в гравитационном поле Земли от источника излучения до его приемника десять тысяч километров. Естественно, опыт ставился с участием космической ракеты. Результаты совпадали с предсказанием с точностью до четырех сотых процента.
Факты, полученные нами, должны быть верными; для гипотез, если они плодотворны, это необязательно, а будучи полностью подтвержденной, теория лишается оплодотворяющей силы. Она вызывает к жизни опыты, дающие новые факты, только до тех пор, пока мы сомневаемся в ее справедливости.
Подтвердили общую теорию относительности опыты по радиолокации планет и космических кораблей с Земли. Радиолуч, отраженный от спутника, находящегося на орбите Марса, запаздывает с приходом на Землю на двести миллионных долей секунды, если по дороге ему приходится пролетать вблизи Солнца. Задержка в экспериментах с точностью до двух процентов соответствует предсказаниям общей теории относительности.
Как видите, обо всех уже выполненных экспериментах приходится монотонно повторять: соответствует… отвечает… с точностью до стольких-то процентов (стольких-то миллиардных долей). Это хорошо, поскольку подтверждает, что работающие в гравитации физики руководствуются на сегодня правильной
А дальше… Мало того, что физики собираются повторять и повторять уже получившиеся опыты со все большей точностью. Они придумывают новые.
В этой книге уже не раз теория Эйнштейна сопоставлялась с теорией Максвелла. Причины тому носят не только исторический и философский характер, но и имеют глубокий физический смысл. У электромагнитного и гравитационного полей немало общих закономерностей. В том лишь беда, что снова и снова гравитационщики упираются лбом в слабость гравитационного воздействия.
Как все просто в электромагнетизме: возьмите две катушки, в которых протекает электрический ток, сблизьте их — и они будут притягиваться или отталкиваться в зависимости от взаимного направления токов. И для того, чтобы обнаружить такое притяжение или отталкивание, не обязательны даже приборы — «взаимодействие» катушек ощутят и оцепят руки, которые их держат.
Точно так же, если вращать два расположенных рядом шара в одну сторону, их гравитационное взаимодействие должно, по общей теории относительности, усилиться; если в разные стороны — ослабеть. Но усилиться или ослабеть на такую ничтожную величину, что большим сюрпризом для физиков было уже появление проекта опыта по ее обнаружению. Проект опубликован в 1977 году в американском журнале «Физикэл Ревью», его авторы — советский физик Брагинский и американцы Торн и Кейве. В этой же статье они рассматривают возможность повторения «на гравитационном материале» некоторых других классических для электромагнетизма опытов. И рассматривают, в общем, оптимистически. Тут нужны и высокий вакуум в камерах, и температура, близкая к абсолютному нулю.
Ах, как жалеют порою экспериментаторы, что живут в такой горячей Вселенной, на такой теплой Земле. Тепло — это ведь беспорядочные движения и колебания молекул, атомов, элементарных частиц. Эти-то беспорядочные движения и надо погасить, чтобы четко выделить единственно интересующие физиков в каждом данном опыте явления.
В области гравитации, как нигде, экспериментальная работа почти не отделима от наблюдательной.
Электромагнитное поле сравнительно большой мощности можно создать в лаборатории, лабораторных же концентраторов гравитации, увы, нет нигде, кроме фантастических рассказов. Нет пока способа создать мощное поле тяготения иначе, как объединив массу атомов в теле астрономического масштаба. Но где же у нас на Земле лаборатория, способная вместить такое тело?
Физика здесь должна становиться астрофизикой, переходить от измерения ничтожных долей сантиметра к парсекам и световым годам. Лаборатория расширяется порою до размеров Вселенной. Расстояния же до самых массивных и плотных тел Метагалактики пока слишком велики даже для астрофизики. Квазары, предполагаемые массы которых в миллиарды и триллионы раз больше солнечной, и слишком далеки и слишком мало известны. Поэтому самым надежным и дающим самую большую долю информации о тяготении прибором остается Солнце, несмотря на то, что масса кажется исследователям гравитации слишком небольшом, а тяготение слишком незначительным. Эффекты, следующие из общей теории относительности, проявляются здесь довольно слабо.