Наблюдения и озарения или Как физики выявляют законы природы

Новые взгляды, конечно, принимались не сразу. К известной эпитафии А. Поупа на смерть Ньютона: «Был этот мир глубокой тьмой окутан. /Да будет свет! И вот явился Ньютон», — добавляли строки: «Но сатана недолго ждал реванша./ Пришел Эйнштейн — и стало все как раньше» (перевод С. Маршака).

В последующем все эти эффекты не раз проверялись со все возрастающей точностью — соответствие ОТО было полным.

Отклонение света в гравитационном поле объясняет такое интересное наблюдение. В 1960 г. были открыты мощные далекие источники электромагнитного излучения, квазары (сокращение от английского обозначения — квазизвездные источники радиоизлучения), которые, по-видимому, представляют собой активные ядра далеких галактик. Сейчас обнаружено много квазаров, но удивительно то, что среди них имеются пары (и даже одна четверка), почти абсолютно одинаковые и расположенные очень близко друг к другу. Поэтому возникло предположение (1979), что такие пары — это один квазар, излучение которого по пути к нам проходит через область мощного гравитационного поля и преломляется в нем, давая два (или даже четыре) изображения — т. е. могут существовать гравитационные «линзы».

Один их самых интересных и важных для космологии выводов ОТО состоит в том, что чем сильнее гравитационное поле, тем медленнее течение времени. Этот эффект был проверен прямым методом: брались две пары одинаковых часов и одни из них поднимали на гору Плато Роза (в Италии, близ Турина) — оказалось, что часы на вершине, в более слабом поле, уходили вперед на 30 наносекунд в день (опыт неоднократно перепроверяли, согласие с ОТО было полным).

Эффект Мессбауэра, о котором мы будем говорить, позволил достаточно легко проверить и такое предсказание ОТО: если свет распространяется в гравитационном поле, то должна меняться его энергия, т. е. частота электромагнитного излучения. (Этим способом точность предсказаний ОТО проверена вплоть до величины в 0,04 %.)

Согласно принципу относительности, скорость распространения гравитационного поля не должна превышать, в своей системе отсчета, скорости света. Как же будут распространяться изменения такого поля? Естественно предположить, что такой процесс должен быть волновым.

Но зарегистрировать эти водны очень сложно: гравитационное поле во много раз слабее электромагнитного, а быстро сдвинуть большие массы невозможно. Основные надежды при этом возлагаются на анализ таких явлений, как вспышки звезд: в нескольких местах Земли в тщательно экранированных подземельях подвешены многотонные однородные болванки (гравитационные антенны) — если они одновременно «вздрогнут» во всех лабораториях на разных континентах и это явление можно будет увязать, скажем, со взрывом сверхновой или столкновением пульсаров, то станет возможным пересчитать скорость и интенсивность гравитационных волн. (Описание фактического открытия существования гравитационных волн, как и другие подтверждения предсказаний ОТО отложим до главы о космологии и астрофизики.)

Отступление II Научные школы

Ученый, ты объясняешь нам науку, но кто объяснит нам твое объяснение?

Дж. Г. Байрон