Как проявляется гравитация?
Мы стоим на Земле, ходим по ней и падаем на нее благодаря гравитации. Гравитация обеспечивает вращение Луны вокруг Земли, вызывая при этом приливы, и вращение Земли вокруг Солнца, обеспечивая смену времен года.
Но все это — вполне заметные человеку эффекты, связанные с законом всемирного тяготения Исаака Ньютона. Существуют же и другие эффекты, не заметные человеку без измерительных приборов, связанные с гравитацией. Эти эффекты были предсказаны Альбертом Эйнштейном в его «Общей теории относительности». О них мы и поговорим в этой статье.
Чем массивнее объект, тем более мощное поле тяготения он создает вокруг себя,
Искривление времени заключается в том, что чем ближе часы находятся к источнику гравитации (например, звезде или планете), тем более медленно они идут (по нашим оценкам, поскольку, если бы мы двигались вместе с часами, мы бы не заметили замедления времени). В самом экстремальном случае это можно показать на примере черной дыры. Когда часы подлетают достаточно близко к черной дыре, они полностью останавливаются. И с нашей точки зрения такие часы будут падать на черную дыру бесконечно долго.
На Земле, например, в результате гравитационного поля Солнца, разница между показаниями часов, расположенных на экваторе и на полюсах, за сутки достигает величины порядка 15 нс. Что и регистрируют современные приборы. Теория относительности Эйнштейна многократно доказывалась экспериментально. Но в свое время А. Эйнштейн получил Нобелевскую премию не за теорию относительности, а за открытие закона фотоэффекта, поскольку Нобелевскую премию вручают за экспериментально доказанные факты. А в то время теория относительности оставалась лишь теорией, хотя и произвела кардинальные изменения в физике. Кстати, за достижения в математике Нобелевскую премию не вручают.
Также скорость хода часов меняется с высотой. На высоте 10 км часы идут быстрее, чем на поверхности Земли, но разница намного меньше, чем 15 нс.
Здесь можно сказать пару слов о парадоксе близнецов. Сам феномен: когда один близнец улетает на корабле, долго летает и затем возвращается на Землю, он будет моложе, чем его брат, оставшийся на Земле. И суть парадокса: когда один близнец летит на корабле в одну сторону, его брат одновременно «летит на Земле» с такой же скоростью в противоположном направлении, ввиду относительности движения. Поэтому братья находятся в равноправных условиях. И не понятно, почему один должен стареть быстрее другого. Эта задача решается, если учесть гравитационное влияние. И действительно, брат, оставшийся на Земле, постареет быстрее.
Гравитационное взаимодействие — самое дальнодействующее из всех известных. Оно «держит всю Вселенную вместе» и является самым важным в астрономии. Многие физики занимаются проблемой поиска гравитационных зарядов.