Ученые подвергли теорию относительности Альберта Эйнштейна самой жесткой на сегодняшний день проверке в условиях реальной действительности. И она ее выдержала.
Теория, которая была опубликована почти столетие назад, уже выдержала все испытания, которым ее подвергали. Но ученые пытались найти в ней слабое звено, которое могло бы подвести к совершенно другой трактовке.
Например, основы теории гравитации Эйнштейна несовместимы с квантовой теорией, которая объясняет окружающий мир на атомном и элементарном, т.е. внутриатомном уровне.
Представьте себе, что согласно теории Эйнштейна черной дыре «уготованы бесконечно сильные гравитационные поля и плотность. А это абсурдно», считает Паулу Фрейре (Paulo Freire), астрофизик из Радиоастрономического института имени Макса Планка в Германии и один из руководителей исследования, отчет о котором опубликован в журнале Science.
Таким образом, ученые проверяют общую теорию гравитации не потому, что считают ее ошибочной, а потому, что они убеждены, что обоснования этой теории не окончательны – точно так же предложенное Ньютоном представление о гравитационной силе впоследствии вытеснила теория Эйнштейна.
Согласно общей теории относительности Эйнштейна, объекты имеющие массу, вызывают искривление пространства-времени, которое может восприниматься нами как гравитация. Как следует из теории относительности Эйнштейна, пространство-время представляет собой четырехмерную материю, соединенную в одно целое пространством и временем.
Например, шар для боулинга может образовать вмятину в бетонном полу, и эта вмятина меняет прямолинейное движение маленького шарика на этом же бетонном полу. Точно так же масса Солнца искажает пространство-время вокруг него. Тело с меньшей массой, например, Земля, вращается по траектории в этом искаженном пространстве, которую мы называем ее орбитой.
Доктор Фрейре и его коллеги провели проверку теории Эйнштейна в условиях космической лаборатории на расстоянии 7 тысяч световых лет от Земли, где две экзотические звезды вращаются одна вокруг другой. Одна из них, известная как белый карлик, представляет собой остывающие остатки некогда более яркой звезды. Другая звезда – это пульсар, который вращается со скоростью 25 оборотов в секунду. И хотя диаметр этого пульсара составляет всего 12 миль, он весит в два раза больше Солнца.
«Если на таком небольшом пространстве тело имеет такую большую массу, то оно обладает чрезвычайно большой гравитационной силой», - комментирует Чарльз Уэнг (Charles Wang), специалист по теоретической физике из Университета города Абердин в Шотландии, не принимавший участия в исследовании.
Гравитационные силы на поверхности пульсара в 300 миллиардов раз больше, чем гравитация Земли. Условия там приближаются к жестким и запредельным, при этом преодолевается сила черной дыры, которая поглощает даже свет.
«Мы проводим проверку теории Эйнштейна в таком месте, в котором он раньше никогда не проверялась», - говорит доктор Фрейре.
Пара, состоящая из пульсара и белого карлика, излучает гравитационные волны, и эта система из двух звезд постепенно теряет свою энергию. В результате звезды будут приближаться друг к другу и начнут вращаться быстрее. Согласно теории Эйнштейна время полного обращения звезд – необходимое, чтобы совершить оборот вокруг друг друга – должно сокращаться приблизительно на восемь миллионных секунды в год.
Для проведения точных измерений системы из двух звезд доктор Фрейре и его коллеги использовали несколько телескопов. Полученные ими результаты полностью совпали с прогнозами, составленными на основе теории Эйнштейна.
Несмотря на то, что основы тории Эйнштейна пока остаются незыблемыми, «данное исследование имеет огромное значение, благодаря тем методам наблюдений, которые астрономы используют для выявления новых экстремальных условий и ситуаций», - рассказывает доктор Уэнг.
Теория Эйнштейна была впервые – причем, наглядно и весьма сенсационно – подтверждена во время солнечного затмения через четыре года после ее опубликования, в результате чего он мгновенно стал знаменитым. Когда Эйнштейна спросили, чтобы он почувствовал, если бы его теория не нашла подтверждения, он ответил: «Тогда мне было бы жаль господа бога, теория-то все равно верна».
