Як виявляється гравітація?
Ми стоїмо на Землі, ходимо по ній і падаємо на неї завдяки гравітації. Гравітація забезпечує обертання Місяця навколо Землі, викликаючи при цьому припливи, і обертання Землі навколо Сонця, забезпечуючи зміну пір року.
Але все це - цілком помітні людині ефекти, пов'язані з законом всесвітнього тяжіння Ісаака Ньютона. Існують також і інші ефекти, які не помітні людині без вимірювальних приладів, пов'язані з гравітацією. Ці ефекти були передбачені Альбертом Ейнштейном в його "Загальної теорії відносності". Про них ми і поговоримо в цій статті.
Чим масивніше об'єкт, тим більш потужне поле тяжіння він створює навколо себе, тобто велику гравітацію. І, образно висловлюючись, сильніше викривляє просторово-часової континуум. Наприклад, промінь світла, будучи найкращим поданням прямій лінії, викривляється в полі тяжіння Сонця.
Викривлення часу полягає в тому, що чим ближче годинник знаходиться до джерела гравітації (наприклад, зірці або планеті), тим більш повільно вони йдуть (за нашими оцінками, оскільки, якби ми рухалися разом з годинником, ми б не помітили уповільнення часу). У самому екстремальному випадку це можна показати на прикладі чорної діри. Коли годинник підлітають досить близько до чорної діри, вони повністю зупиняються. І з нашої точки зору такий годинник будуть падати на чорну діру нескінченно довго.
На Землі, наприклад, в результаті гравітаційного поля Сонця, різниця між показаннями годин, розташованих на екваторі і на полюсах, за добу досягає величини порядку 15 нс. Що і реєструють сучасні прилади. Теорія відносності Ейнштейна багаторазово доводилася експериментально. Але свого часу А. Ейнштейн отримав Нобелівську премію нема за теорію відносності, а за відкриття закону фотоефекту, оскільки Нобелівську премію вручають за експериментально доведені факти. А в той час теорія відносності залишалася лише теорією, хоча і справила кардинальні зміни у фізиці. До речі, за досягнення в математиці Нобелівську премію чи не вручають.
Також швидкість ходу годинника змінюється з висотою. На висоті 10 км годинник йде швидше, ніж на поверхні Землі, але різниця набагато менше, ніж 15 нс.
Тут можна сказати пару слів про парадокс близнят. Сам феномен: коли один близнюк відлітає на кораблі, довго літає і потім повертається на Землю, він буде молодше, ніж його брат, який залишився на Землі. І суть парадоксу: коли один близнюк летить на кораблі в одну сторону, його брат одночасно "летить на Землі" з такою ж швидкістю в протилежному напрямку, зважаючи відносності руху. Тому брати знаходяться в рівноправних умовах. І не зрозуміло, чому один повинен старіти швидше іншого. Це завдання вирішується, якщо врахувати гравітаційний вплив. І дійсно, брат, який залишився на Землі, постаріє швидше.
Гравітаційна взаємодія - саме дальнодействия з усіх відомих. Воно "тримає весь Всесвіт разом" і є найважливішим в астрономії. Багато фізиків займаються проблемою пошуку гравітаційних зарядів.
