Журнал «Юный техник»: Юный техник, 2005 № 02

Это, если вдуматься, крайне загадочное обстоятельство никто не мог объяснить долгое время. И даже сегодня объяснения все еще далеки от идеала. Эйнштейн тоже не стал вникать в суть явления, а просто посчитал его за аксиому. И пошел дальше, поставив довольно простой мысленный эксперимент.

Представим себе лифт с человеком, висящий в шахте, рассуждал ученый. Человек начинает ронять разные предметы на пол лифта и убеждается в их одновременном падении. Теперь вознесем лифт в космическое пространство и придадим ему ускорение с помощью ракеты, увлекающей его вверх. Человек опять роняет предметы и видит, что они, как и в предыдущем случае, падают одновременно. Таким образом, он не имеет никакой возможности выяснить, продолжает ли лифт висеть в шахте неподвижно или плавно движется вверх с ускорением силы тяжести!

Вывод отсюда таков, считает Эйнштейн, что гравитационное притяжение и движение вверх с соответствующим ускорением суть один и тот же процесс! В этом, кстати, и заключается знаменитый принцип эквивалентности в физике.

Однако Эйнштейн не успокоился и на этом. Он решил несколько усложнить ситуацию с лифтом. «Повесим на его внутренней боковой стенке фонарь, отбрасывающий узкий луч света на противоположную стенку, — продолжил он свои рассуждения. — Пока лифт неподвижен, луч фонаря идет по прямой до противоположной стенки. Но когда лифт увлекается ракетой вверх в космос, луч фонаря пересекает кабину и попадает на противоположную стенку несколько ниже, чем в первый раз! И это неудивительно, поскольку, пока луч пересекает кабину лифта, тот успеет сдвинуться вверх»…

Однако пассажир лифта вряд ли сможет верно истолковать происходящее. Поскольку он, как уже говорилось выше, не в силах определить, двигается лифт или стоит на месте, то, даже заметив, что «зайчик» от луча пополз вниз, должен прийти к странному выводу. Он решит, что луч света почему-то искривился!

А если так, продолжал свои рассуждения Эйнштейн, значит, в природе могут существовать условия, когда законы геометрической оптики окажутся нарушены. Угол падения будет не равен углу отражения, параллельные прямые где-то пересекутся…

В общем, свойства окружающего нас пространства-времени, решил Эйнштейн, весьма относительны. В зависимости от тех или иных конкретных условий, классические законы в них могут искажаться.

Какое-то время на рассуждения Эйнштейна смотрели как на своеобразную забаву теоретика. Ситуация мало изменилась и к 1916 году, когда на основании своих предыдущих мысленных экспериментов Альберт Эйнштейн разработал сначала специальную, а потом и общую теорию относительности.

Известный французский физик Поль Ланжевен как-то даже заявил, что рассуждения Эйнштейна в принципе способна понять едва ли дюжина людей во всем мире.

Однако в 1919 году, во время полного солнечного затмения, астрономам удалось зарегистрировать траекторию луча от дальней звезды, проходившего около поверхности Солнца. И они заметили, что луч… искривился. Стало быть, Эйнштейн прав: в природе могут существовать условия, приводящие к искажению законов геометрической оптики!

С той поры время от времени экспериментаторы продолжают ставить разные опыты в подтверждение этой теории. Не так давно, например, обнаружено хоть и незначительное, но все-таки изменение орбит двух маленьких искусственных спутников Земли.

Почему это событие всполошило физиков? Ведь изменение орбиты, к примеру, регулярно происходит с МКС — каждые сутки высота ее орбиты падает в среднем на 12 км вследствие торможения о верхние слои атмосферы. Однако в том-то и дело, что данные спутники типа LAGEОS (лазерные геодинамические сателлиты) были специально выведены на орбиту высотой 5900 км, где никакая атмосфера на них воздействовать не может. Тем не менее, орбиты спутников, как выяснилось, смещаются каждый год на 2 м. Причем у обоих одинаково, так что случайное воздействие исключено. Заметить столь небольшие изменения удалось благодаря тому, что поверхность спутников LAGEОS покрыта особыми зеркалами — ретрорефлекторами, которые способны возвращать лазерные лучи обратно на Землю, в то самое место, откуда они были посланы. Измеряя время, которое затрачивает каждый луч на возвращение от спутника, позицию последнего можно определить с точностью до нескольких миллиметров.