Mākslinieka ideja par savītu kosmosa laiku ap Zemi. Attēla kredīts: NASA. Noklikšķiniet, lai palielinātu
Vai Zeme ir laika-laika virpulis?
Mēs drīz uzzināsim atbildi: NASA / Stenfordas fizikas eksperiments ar nosaukumu Gravity Probe B (GP-B) nesen noslēdzās ar zinātnes datu vākšanas gadu Zemes orbītā. Rezultātiem, kuru analīze prasīs vēl vienu gadu, vajadzētu atklāt kosmosa laika formu ap Zemi un, iespējams, virpuļplūsmu.
Laiks un telpa, saskaņā ar Einšteina relativitātes teorijām, ir austi kopā, veidojot četrdimensiju audumu, ko sauc par “telpas-laiku”. Milzīgā Zemes masa mazina šo audumu, līdzīgi kā smags cilvēks, kas sēž batuta vidū. Gravitācija, saka Einšteins, ir vienkārši objektu kustība, kas seko blāva izliektajām līnijām.
Ja Zeme būtu nekustīga, tas būtu stāsta beigas. Bet Zeme nav nekustīga. Mūsu planēta griežas, un griezienam vajadzētu nedaudz pagriezt pelmeni, ievelkot to četrdimensiju virpulī. Tas ir tas, ko GP-B devās kosmosā, lai pārbaudītu
Eksperimenta ideja ir vienkārša:
Ielieciet vērpjošo giroskopu orbītā ap Zemi ar vērpšanas asi kā fiksētu atskaites punktu vērstu pret kādu tālu zvaigzni. Žiroskopa asij, bez ārējiem spēkiem, jāturpina rādīt uz zvaigzni mūžīgi. Bet, ja telpa ir savīta, žiroskopa ass virzienam laika gaitā vajadzētu mainīties. Atzīmējot šīs virziena izmaiņas attiecībā pret zvaigzni, varēja izmērīt telpas-laika pagriezienus.
Praksē eksperiments ir ārkārtīgi grūts.
Četri GP-B žiroskopi ir perfektākās sfēras, kādas cilvēki jebkad ir izveidojuši. Šīs kausētā kvarca un silīcija galda tenisa lieluma bumbiņas ir 1,5 collas garas un nekad neatšķiras no perfektas sfēras vairāk kā par 40 atomu slāņiem. Ja žiroskopi nebūtu tik sfēriski, to vērpjošās asis spodrinātu pat bez relativitātes ietekmes.
Saskaņā ar aprēķiniem, savijtajam kosmosa laikam ap Zemi žiroskopu asīm gada laikā vajadzētu novirzīties tikai 0,041 loka sekundes. Loka sekunde ir 1/3600 no grāda. Lai samērā labi izmērītu šo leņķi, GP-B bija nepieciešama fantastiska 0,0005 loka sekunžu precizitāte. Tas ir tāpat, kā izmērīt papīra lapas biezumu, kas tiek turēts 100 jūdžu attālumā no malas.
Lai to panāktu, GP-B pētnieki izgudroja pilnīgi jaunas tehnoloģijas. Viņi izstrādāja “bez vilkšanas” satelītu, kas varētu ķerties pret Zemes atmosfēras ārējiem slāņiem, netraucējot žiroskopus. Viņi izdomāja, kā neļaut Zemei iekļūt magnētiskajā laukā no kosmosa kuģa. Viņi nokonfigurēja ierīci, lai izmērītu žiroskopa griešanos - nepieskaroties žiroskopam.
Eksperimenta pārtraukšana bija ārkārtējs izaicinājums. Līnijā bija daudz laika un naudas, bet šķiet, ka GP-B zinātnieki to ir izdarījuši.
“Eksperimenta laikā nebija lielu pārsteigumu,” saka fizikas profesors Fransisko Everits, Stenfordas universitātes GP-B galvenais pētnieks. Tagad, kad datu vākšana ir pabeigta, viņš saka, ka GP-B zinātnieku noskaņojums ir “liels entuziasms un saprotams arī tas, ka priekšā ir daudz smaga un smaga darba”.
Notiek rūpīga, rūpīga datu analīze. Zinātnieki to darīs trīs posmos, skaidro Everitt. Pirmkārt, viņi apskatīs datus no katras gadu ilga eksperimenta dienas, pārbaudot, vai nav pārkāpumu. Pēc tam viņi datus sadalīs aptuveni mēnesi garos gabalos un, visbeidzot, apskatīs visu gadu. Veicot to šādā veidā, zinātniekiem vajadzētu būt iespējai atrast visas problēmas, kuras varētu pietrūkt vienkāršākā analīzē.
Galu galā zinātnieki visā pasaulē pārbaudīs datus. Saka Everīts, “mēs vēlamies, lai mūsu visdziļākie kritiķi būtu mēs.”
Likmes ir augstas. Ja viņi precīzi, kā paredzēts, atklāj virpuli, tas vienkārši nozīmē, ka atkal Einšteinam bija taisnība. Bet ko tad, ja viņi to nedara? Einšteina teorijā varētu būt kļūda, neliela neatbilstība, kas izsludina fizikas revolūciju.
Pirmkārt, tomēr ir jāanalizē daudz datu. Sekojiet līdzi.
Oriģinālais avots: NASA ziņu izlaidums
