Роман Подольный - Чем мир держится?

Все трудности запуска и оборудования должны быть с лихвой оправданы результатами. «Солнечный зонд» выяснит структуру гравитационного поля Солнца, даст точнейшие сведения не только о форме Солнца, но и о его «содержании» — человечество получит о внутреннем строении своей звезды сведения, которые пока никаким другим способом получить нельзя. Он займется и проверкой гравитационных теорий, в том числе общей теории относительности. В столь мощном гравитационном поле такие ее предсказания, как смещение частоты света в поле тяготения, и другие, можно проверить с немыслимой на Земле степенью точности. Наконец, тут станет возможным проверить, изменяется ли со временем— как утверждает гипотеза английского физика П. Дирака — гравитационная постоянная.

Солнечная система стала самым популярным полигоном для испытания общей теории относительности, но все-таки только одним из многих полигонов.

Соединение теории гравитации с астрофизикой было неизбежно, и оно состоялось уже довольно давно.

Если мала масса Земли, маловата масса Солнца, орбиты планет вокруг него не очень удачно расположены для наблюдений, то, как справедливо заметил Р. Дике: «К счастью, наша Вселенная содержит такое множество объектов и эти объекты так разнообразны по своим размерам, что находчивый экспериментатор может рассчитывать найти в ней уже готовые и действующие приборы, дающие фундаментальную информацию о природе тяготения».

Здесь, как видим, наблюдение приравнивается к эксперименту, а уверенность ученого в том, что Вселенная не оставит его без необходимой информации, поистине великолепна. Но, думается, даже этот оптимист никак не мог рассчитывать на прибор, который сравнительно недавно космос любезно предложил ученым.

В 1974 году природа поднесла астрофизике, космологии и общей теории относительности подарок неслыханной ценности. В сугубо научной работе В. Б. Брагинского и В. Н. Руденко об этом говорится именно так — как о приятнейшем сюрпризе: «Природа дарит нам релятивистскую лабораторию с готовым инструментом для ее исследования».

Ну, а как иначе назвать открытие двойной звезды, в которой, правда, один из двойников не виден ни в оптическом, ни в радиодиапазоне, зато другой представляет собой пульсар, посылающий радиоволны строго определенной длины? Открыт радиомаяк в космосе! Отделяют его от Земли пять тысяч парсеков — более шестнадцати тысяч световых лет. Масса его приблизительно равна солнечной, а размеры, как полагается нейтронной звезде, чрезвычайно малы — радиус пульсара примерно десять километров. Обычными методами, применяемыми при исследовании двойных звезд, было определено время полного оборота пульсара на его орбите — оно оказалось равно примерно семи с половиной часам. Значит, звезда-спутник расположена очень близко к радиомаяку, и их гравитационное взаимодействие огромно.

Каким было первое фактическое доказательство верности общей теории относительности? Им было смещение перигелия Меркурия. Точка наибольшего удаления спутника от звезды называется периастром. Смещение периастра пульсара, вычисленное теоретически, составило три угловых градуса в год — это вместо сорока трех угловых секунд в столетие у Меркурия! Наблюдения дали такую величину: 3,6±1,6 градуса. Совпадение блестящее.

Давно уже бьются ученые над тем, как проверить предсказание Эйнштейна, касающееся вращения оси гироскопа, находящегося в гравитационном поле вращающегося тела. Разрабатываются проекты запуска специальных спутников Земли, ведь Земля тоже вращающееся тело. Но этот эффект так тонок, что пока нельзя считать пригодным для его обнаружения ни один из предложенных конкретных проектов.

А в космической «релятивисткой лаборатории» роль гироскопа выполняет сам пульсар, роль вращающегося центра тяготения — его невидимый спутник. Тут тоже есть свои сложности, нужно провести очень точные и долгие наблюдения, сделать очень трудные расчеты, но все это куда дешевле, чем запускать специальный спутник-гироскоп.

Многое еще обещает дать естественный радиомаяк в двойной звезде для теории гравитации. Но и современная теория гравитации может многое подсказать астрофизикам, изучающим эту систему.

Общая теория относительности здесь «выступает не как гипотеза, нуждающаяся в проверке, а как критический тест астрофизической модели пульсара» (В. Б. Брагинский, В. Н. Руденко).

Уже по наблюдаемому смещению периастра можно сказать, что звезда-спутник невелика по размерам и, значит, тоже представляет собой весьма плотное космическое тело Будь этот спутник нормальных звездных размеров, смещение периастра было бы в пятьдесят раз больше.