Эксперименты, которыми проверялась теория относительности

Подпишись на нас:

Вряд ли какое-нибудь научное открытие вызывало столько споров, как теория относительности созданная Альбертом Эйнштейном. Даже основанная Максом Планком квантовая физика не вызвала столько дебатов, поскольку описываемые ей объекты были частью микромира. Эйнштейн же замахнулся на макромир, правда в необыкновенных условиях.

Эксперименты, которыми проверялась теория относительности
Чтобы подтвердить теорию относительности Эйнштейна было проведено множество различных опытов и экспериментов. Источник изображения: gazeteyeniyuzyil.com

До появления научной работы германского физика мир представлялся вполне понятным и прекрасно описывался общей теорией относительности созданной сэром Исааком Ньютоном. Идеи Эйнштейна перевернули человеческие знания с ног на голову - понять, что время может замедляться было практически невозможно. Странным кажется и изменение геометрических размеров тел, при приближении их скорости движения к световой. Понять, почему скорость света является предельной для движения материальных тел тоже сложно, а искривление пространства под действием огромных тяготеющих масс и вовсе кажется нонсенсом.

Понять научные выкладки Альберта Эйнштейна сложно даже маститым ученым. Неудивительно, что сразу на его теорию относительности обрушился громадный массив критики. Любая теория требует экспериментального подтверждения. И попытки это сделать предпринимались неоднократно. Правда все они не дали абсолютного доказательства правоты Эйнштейна, но разобраться в экспериментах стоит.

Изменение перигелия Меркурия

Эксперименты, которыми проверялась теория относительности
Последовательное смещение перигелия Меркурия. Источник изображения: spacegid.com

В 1859 году была зафиксирована дополнительная скорость движения перигелия Меркурия, который смещался примерно на 43 угловые секунды в течение века. Объяснить это с точки классической физики не удавалось. Предполагали, что внутри орбиты Меркурия движется еще одна планета Вулкан, обнаружить которую в телескоп не удается из-за ее близости к Солнцу. Только после появления теории относительности Эйнштейна удалось объяснить прецессию орбитального движения Меркурия искривлением пространства, вызванным гравитацией нашего светила.

Отклонение лучей света гравитационным полем

Эксперименты, которыми проверялась теория относительности
Отклонение луча в поле Солнца. Источник изображения:: Е.М. Балдин. Краткая физическая энциклопедия.

Из курса школьной физики известно, что в вакууме лучи света двигаются по прямой. На самом деле, свет избирает не кратчайший, а практически всегда с ним совпадающий экстремальный путь. Вблизи звезд, согласно Эйнштейну, меняется сама геометрия пространства, следовательно, траектория луча, проходящего возле Солнца, должна искривляться. В обычной ситуации подобное искривление обнаружить невозможно, но при солнечном затмении отклонение луча от прямолинейности можно зафиксировать.

В 1919 году происходило полное затмение, причем Солнце должно было проходить поблизости крупных звезд. Под руководством А. Эддингтона было отправлено 2 британские экспедиции - в Собрал (Бразилия) и остров Принсипи (возле побережья Африки). Отчет, обобщающий результаты экспедиций утверждал, что полученные результаты полностью согласуются с теорией Эйнштейна.

Измерения 1922 года также совпадали с результатами предсказанными в рамках общей теории относительности.

В 1979 году Денис Уолш из университета Манчестера открыл 2 квазара, отстоящие между собой на 6 угловых секунд. Однако, после анализа и совместной работы еще с 2 учеными, было решено, что квазар только один, а изображение раздвоилось после прохождения его лучей возле гравитационной линзы, созданной полем тяготения галактики, встретившейся на пути лучей. Эта галактика появилась на снимках, после отделения красных и голубых лучей. Это подтверждает работу немецкого физика.

Красное смещение спектра небесных тел

Эксперименты, которыми проверялась теория относительности
Красное смещение. Источник изображения: infourok.ru

В 1923-26 годах проводился ряд опытов по исследованию спектра Солнца. Другим подобным объектом исследований стал самый крупный в Солнечной системе спутник, входящий в систему Сатурна, Титан. Исследования спектра этих небесных тел ясно показали наличие красного смещения, что подтверждало выкладки Альберта Эйнштейна.

Отражение радиосигнала от Венеры

В 1964 году физик Массачусетского технологического института Ирвин Шапиро предложил оригинальный способ подтверждения теории Эйнштейна. Его идея заключалась в посылке радиосигналов к Меркурию или Венере в момент верхнего соединения этих планет с Землей. В то время техника не позволяла провести подобный эксперимент, но ученый с коллегами нашел выход. Специалисты проанализировали большой массив радиолокаций поверхности Венеры, при этом были учтены всевозможные отклонения связанные с воздействием планет, а также с альбедо и особенностями поверхности Утренней звезды. Результаты полностью совпали с вычислениями, основанными на общей теории относительности.

Отклонение гироскопов

В 2008 году завершилась миссия американского орбитального аппарата Gravity Probe B, вращавшегося на орбите на высоте 600 километров над поверхностью Земли. Целью 16 месяцев работы этого аппарата была экспериментальная проверка теории относительности. НАСА ради опыта пошло на крупные траты - вся миссия обошлась в 700 000 000 долларов.

Идея эксперимента была на редкость красивая - ось, свободно вращающегося гироскопа (если на него не действуют никакие внешние силы), будет сохранять свое направление вечно. 4 идеально отполированных шарика из кварца поместили в звуконепроницаемый термостат, имевший внутри практически полный вакуум, да еще охлажденный практически до абсолютного нуля. Отклонение во вращении могло наблюдаться только из-за гравитационных вихрей, порожденных нашей планетой.

Ученым удалось зафиксировать отдельные проявления искривления пространства и замедления времени. Беда была в том, что эти эффекты никогда не проявлялись одновременно. Специалисты полагают, что сказывались относительно небольшие земные расстояния.

Эксперименты, которыми проверялась теория относительности
Источники изображения: read01.com

Часть ученых полагает, что теория относительности этими экспериментами была подтверждена, другая часть настаивает на корректировке выкладок Эйнштейна.

Противники теории относительности вообще уверены, что эксперименты доказывают теорию суперструн, и наличие не обнаруженных пока носителей гравитации - гравитонов. Причем, гравитоны должны двигаться быстрее скорости света.

P.S. Кроме описанных в статье экспериментов по доказательству теории относительности было и несколько других. Беда ВСЕХ проведенных опытов в том, что ЧЕТКОГО ДОКАЗАТЕЛЬСТВА ИСТИННОСТИ ТЕОРИИ ОТНОСИТЕЛЬНОСТИ НЕ ДАЛ НИ ОДИН ИЗ НИХ. Практически всегда полученные результаты, вроде бы укладывающиеся в теорию относительности, не выходили за рамки общей погрешности измерений - а потому, строго говоря, и доказательствами считаться не могут.

В случаях, когда погрешность измерений была меньше зафиксированных отклонений, однозначного доказательства так же нет. Результаты этих экспериментов могут объясняться наличием неких частиц или взаимодействий пока не открытых наукой и существующих только на бумаге.

Если вам понравилась статья, то поставьте лайк и подпишитесь на канал Научпоп. Наука для всех. Оставайтесь с нами, друзья! Впереди ждёт много интересного!


Следующее: Российская бронетехника получит защиту от высокоточного оружия

Предыдущее: SuperTank: новая портативная 138-ваттная зарядка для любых устройств

Интересное: Не только немцы хотели вывести сверхчеловека. Эксперименты над людьми в 20 веке





Поделиться!