Zakrzywienie czasoprzestrzeni, zwolnienie czasu, powstrzymanie światła ... Przewidywania obu opracowanych przez Alberta Einsteina teorii względności wydają się bardzo odległe od codziennego życia. A jednak - bez nich nie działałoby wiele współczesnych urządzeń, w tym system nawigacji satelitarnej GPS.

Czy jednak Einstein nigdy się nie mylił, a w swych wzorach zawarł dokładny opis czasoprzestrzeni? A może są one tylko przybliżeniem lepszej, dokładniejszej teorii? By to sprawdzić, fizycy nieustannie testują przewidywania wielkiego uczonego. Niedawno na posiedzeniu Amerykańskiego Towarzystwa Fizycznego ogłoszono pierwsze wyniki takich testów przeprowadzonych przez niezwykłe obserwatorium satelitarne - Gravity Probe B.

Idea tego eksperymentu została wymyślona niemal czterdzieści lat temu, jednak udało się go zrealizować dopiero dziś, głównie dlatego, że wcześniej nie istniały odpowiednio precyzyjne urządzenia. Koszt Gravity Probe osiągnął niebagatelną sumę 760 mln dolarów, a przy okazji jego budowy powstało nie tylko wiele wykorzystywanych dziś technologii, ale i 92 doktoraty oraz kilkanaście prac magisterskich.

To niezwykłe obserwatorium satelitarne znalazło się na orbicie w 2004 r. Jego zadaniem było sprawdzenie, czy wynikające z teorii Einsteina efekty rzeczywiście zachodzą. Pierwszy polega na tym, że masywne ciało, w wypadku Gravity B jest to Ziemia, powinno lekko deformować otaczającą je przestrzeń (a mówiąc ściślej, czasoprzestrzeń). Drugi z efektów miałby polegać na tym, że jeśli takie masywne ciało się obraca, powinno lekko pociągać za sobą przestrzeń, tak jak obracająca się w miodzie kuleczka zakręcała wokół siebie miód.

Oznacza to, że umieszczony w próżni wskaźnik wycelowany w stronę odległego punktu, np. dalekiej gwiazdy, powinien z czasem lekko się obrócić i odsunąć od kierunku ku gwieździe. Oczywiście kąty, o jakie przesunąłby się ów wskaźnik, są naprawdę maleńkie: pierwszy efekt (zakrzywienie czasoprzestrzeni) skrzywiłby w ciągu roku wskaźnik o 6,6 sekundy łuku, drugi przesunąłby go w prostopadłym kierunku o 0,039 sekundy. By zmierzyć tak symboliczne przesunięcia, na wokółziemską orbitę wysłano cztery żyroskopy - utrzymujące stały kierunek rotacji wirujące kulki.

Supergładkie kulki o średnicy równej niecałym czterem centymetrom były tak wypolerowane, że gdyby je powiększyć do rozmiarów Ziemi, występujące na ich powierzchni górki i doliny miałyby wysokość nie większą niż 2,4 metra. Prócz kulek na pokładzie satelity znajdował się 35-centymetrowy teleskop nieustannie wycelowany w jeden punkt na niebie: odległą o 300 lat świetlnych gwiazdę w gwiazdozbiorze Pegaza. W tym samym kierunku były początkowo skierowane osie obrotu kulek wirujących z ogromną prędkością 4320 obrotów na minutę.

Gravity Probe B przez rok zbierało dane, które teraz od półtora roku analizują badacze. Jak się okazało - kulki rzeczywiście zmieniły swe położenie wraz z całą czasoprzestrzenią. Zmierzone dzięki zjawiskom nadprzewodnictwa i magnetyzmu zmiany osi obrotu żyroskopów potwierdziły z dokładnością 1 proc. pierwszy z przewidzianych przez Einsteina efektów.

Drugi, aż 170 razy słabszy, wymaga dalszej analizy, która potrwa do końca bieżącego roku. Jeśli nie chcemy czekać tak długo, możemy spróbować sami przeanalizować te dane - zebrane przez Gravity Probe B wyniki pomiarów NASA udostępni już w czerwcu. Czy końcowe wyniki badań w pełni potwierdzą teorię Alberta Einsteina? A może pojawi się jakaś niezgodność, która z czasem doprowadzi uczonych do stworzenia jeszcze doskonalszego modelu wszechświata? W nauce niczego nie można uznać za pewne, a teoria opisująca zachowanie czasu i przestrzeni będzie jeszcze poddawana niejednej ciężkiej próbie.













Reklama