Umělcova koncepce zkrouceného časoprostoru kolem Země. Obrazový kredit: NASA. Klikni pro zvětšení
Je Země ve víru časoprostoru?
Brzy poznáme odpověď: Fyzikální experiment NASA / Stanford s názvem Gravity Probe B (GP-B) nedávno dokončil rok shromažďování vědeckých údajů na oběžné dráze Země. Výsledky, jejichž analýza bude trvat další rok, by měly odhalit tvar časoprostoru kolem Země - a případně vír.
Čas a prostor jsou podle Einsteinových teorií relativity tkané dohromady a vytvářejí čtyřrozměrnou strukturu nazvanou „časoprostor“. Obrovská masa Země tuto látku utlumuje, podobně jako těžký člověk sedící uprostřed trampolíny. Gravitace, říká Einstein, je jednoduše pohybem předmětů sledujících zakřivené linie jamky.
Pokud by Země byla nehybná, byl by to konec příběhu. Ale Země není stacionární. Naše planeta se točí a rotace by měla mírně kroužit důlky a táhnout ji do 4-dimenzionální víry. To je to, co GP-B šel do vesmíru zkontrolovat
Myšlenka experimentu je jednoduchá:
Umístěte rotující gyroskop na oběžné dráze kolem Země, přičemž osa rotace směřuje k nějaké vzdálené hvězdě jako pevný referenční bod. Osa gyroskopu bez vnějších sil by měla navždy směřovat na hvězdu. Pokud je ale prostor zkroucený, měl by se směr osy gyroskopu časem unášet. Zaznamenáním této změny směru ve vztahu k hvězdě bylo možné změřit zvraty časoprostoru.
V praxi je experiment nesmírně obtížný.
Čtyři gyroskopy v GP-B jsou nejdokonalejší koule, jaké kdy lidé vytvořili. Tyto koule velikosti ping pong z taveného křemene a křemíku mají průměr 1,5 palce a nikdy se neliší od dokonalé koule o více než 40 atomových vrstev. Kdyby gyroskopy nebyly tak sférické, jejich osy rotace by se kolísaly i bez účinků relativity.
Podle výpočtů by zkroucený časoprostor kolem Země měl způsobit, že se osy gyrosu přesouvají za rok jen o 0,041 sekundy. Arcsekunda je 1/3600. stupně. Aby bylo možné tento úhel přiměřeně dobře měřit, GP-B potřeboval fantastickou přesnost 0,0005 vteřin. Je to jako změřit tloušťku listu papíru drženého na hraně na 100 mil daleko.
Vědci GP-B vynalezli zcela nové technologie, aby to bylo možné. Vyvinuli družici „bez přetažení“, která by se mohla otřít o vnější vrstvy zemské atmosféry, aniž by narušila gyroskopy. Přišli na to, jak zabránit pronikání magnetického pole Země z kosmické lodi. A vytvořili zařízení k měření rotace gyroskopu - aniž by se dotkli gyroskopu.
Stažení experimentu bylo mimořádnou výzvou. Na lince bylo hodně času a peněz, ale zdá se, že to dokázali vědci GP-B.
„Při experimentu nedošlo k žádným větším překvapením,“ říká profesor fyziky Francis Everitt, hlavní vyšetřovatel GP-B na Stanfordské univerzitě. Nyní, když je sběr dat kompletní, říká, že nálada mezi vědci GP-B je „hodně nadšení a také realizace, že před námi je spousta drsné tvrdé práce.“
Probíhá pečlivá a důkladná analýza dat. Vědci to udělají ve třech fázích, vysvětluje Everitt. Nejprve se podívají na údaje z každého dne celoročního experimentu a zkontrolují, zda nejsou v nich nesrovnalosti. Dále rozdělí data na zhruba měsíční kousky a nakonec se podívají na celý rok. Tímto způsobem by vědci měli být schopni najít jakékoli problémy, kterým by mohla jednodušší analýza chybět.
Nakonec vědci z celého světa data prozkoumají. Everitt říká: „chceme, abychom byli našimi nejpřísnějšími kritiky.“
V sázce jsou vysoké. Pokud detekují vír, přesně podle očekávání, jednoduše to znamená, že Einstein měl opět pravdu. Ale co když ne? V Einsteinově teorii by mohla být chyba, malý rozpor, který ohlašuje revoluci ve fyzice.
Nejprve však existuje spousta údajů k analýze. Zůstaňte naladěni.
Původní zdroj: NASA News Release
