Если вам не посчастливится оказаться неподалеку от черной дыры или нейтронной звезды, то у вас появится возможность почувствовать на себе, как мощные силы гравитации деформируют саму основу пространственно-временного континуума. Здесь же, на Земле, вы нигде не найдете столь сильных гравитационных деформаций пространства и времени, тем не менее, даже те крошечные деформации, вызываемые земной гравитацией уже сейчас поддаются измерениям. И недавно ученые-физики из американского Национального института стандартов и технологий и университета Колорадо установили своего рода рекорд - они измерили гравитационные искажения времени в масштабе всего одного миллиметра.
Для упомянутых выше измерений ученые применили специально разработанные для этого атомные часы, позволившие им измерить временные параметры световых волн при прохождении ими дистанции в 1 миллиметр. Измеренные различия очень и очень малы, они равны 0.76 миллионной части от одной триллионной части процента. Измеренным различием является так называемый эффект гравитационного красного смещения, явление, вызываемое воздействием гравитации на частоту двух идентичных волн по сравнению друг с другом.
Несмотря на столь малое значение гравитационного красного смещения, факт наличия этих различий никого не удивляет. В конце концов, те же самые эффекты предсказываются в рамках Общей теории относительности Альберта Эйнштейна.
Отметим, что немногим более десятилетия назад ученым удалось измерить различия в частоте света, излучаемого атомами, которые были разделены расстоянием в 30 сантиметров по вертикали. В своих последних исследованиях ученые использовали новый тип оборудования, что позволило увеличить точность проводимых измерений. На порядок были уменьшены размеры вакуумной камеры, внутрь которой были помещены атомы стронция в количестве 100 тысяч штук. Затем эти атомы были охлаждены практически к температуре абсолютного нуля, что позволило избавиться от теплового движения и связанных с этим тепловых шумов.
После этого ученые произвели измерения и анализ света, излучаемого из точек вершины и основания "стопки" атомов, постепенно вводя коррекции для любых эффектов и явлений, не имеющих отношения к гравитации по своей природе. И после 92 часов непрерывных наблюдений и измерений им удалось получить результат, которые более-менее вписывается в рамки, определяемые Общей теорией относительности.
Степень различия частот волн света при гравитационном красном смещении столь мала, что ее измерения уже приближаются к фундаментальным физическим пределам, за которыми станет невозможно увеличивать точность измерений далее. Полученное сейчас значение красного смещения имеет точность, в 100 раз превосходящую точность предыдущих подобных измерений.
И в заключение отметим, что данные эксперименты и измерения проводились не только ради научного интереса и получения дополнительных подтверждений правоты Альберта Эйнштейна. Все дело заключается в том, что некоторые современные инструменты, электронные и еще более точные квантовые микроскопы, к примеру, стали обладать такой разрешающей способностью, что эффекты гравитационного красного смещения от земной гравитации уже начали существенно влиять на результаты их работы. И, естественно, знание количественных значений этих эффектов позволит ученым компенсировать сами эффекты и их влияние, получая от научного оборудования тот максимум данных, которой оно может обеспечить в теории.
