Je Země ve víru časoprostoru?
Brzy budeme znát odpověď: Fyzikální experiment NASA/Stanford s názvem Gravity Probe B(GP-B) nedávno dokončil rok shromažďování vědeckých dat na oběžné dráze Země. Výsledky, jejichž analýza bude trvat další rok, by měly odhalit tvar časoprostoru kolem Země - a možná i víru.
Čas a prostor jsou podle Einsteinových teorií relativity protkány dohromady a tvoří čtyřrozměrnou tkaninu nazývanou „časoprostor“. Ohromná hmota Země prohlubuje tuto látku, podobně jako těžký člověk sedící uprostřed trampolíny. Gravitace, říká Einstein, je prostě pohyb objektů sledujících křivky prohlubně.
Kdyby Země stála, byl by to konec příběhu. Ale Země nestojí. Naše planety se otáčí a rotace by měla prohlubeň mírně zkroutit a stáhnout ji do čtyřrozměrného víru. To je to, co GP-B šel do vesmíru zkontrolovat
Myšlenka experimentu je jednoduchá:
Umístěte rotující gyroskop na oběžnou dráhu kolem Země tak, aby osa rotace směřovala k nějaké vzdálené hvězdě jako pevný referenční bod. Osa gyroskopu bez vnějších sil by měla i nadále směřovat ke hvězdě – navždy. Ale pokud je prostor zkroucený, směr osy gyroskopu by se měl v průběhu času posunout. Zaznamenáním této změny směru vzhledem ke hvězdě lze změřit zkroucení časoprostoru.
V praxi je experiment nesmírně obtížný.
Čtyřgyroskopy v GP-B jsou nejdokonalejší koule, jaké kdy lidé vyrobili. Tyto pingpongové koule z taveného křemene a křemíku mají průměr 1,5 palce a nikdy se od dokonalé koule neliší o více než 40 atomových vrstev. Pokud by gyroskopy nebyly tak sférické, jejich rotační osy by se kývaly i bez vlivu relativity.
Podle výpočtů by zkroucený časoprostor kolem Země měl způsobit, že osy gyroskopů se posunou pouze o 0,041 úhlové sekundy za rok. Oblouková sekunda je 1/3600 stupně. Aby bylo možné tento úhel změřit přiměřeně dobře, potřeboval GP-B fantastickou přesnost 0,0005 obloukových sekund. Je to jako měření tloušťky listu papíru drženého okrajem 100 mil daleko.
GP-Bresearchers vynalezli zcela nové technologie, aby to bylo možné. Vyvinuli družici „bez přetažení“, která by se mohla otírat o vnější vrstvy zemské atmosféry, aniž by narušila gyroskopy. Přišli na to, jak udržet pronikavé magnetické pole Země mimo kosmickou loď. A vymysleli zařízení na měření rotace gyra-- aniž by se gyra dotkli.
Ukončení experimentu bylo výjimečnou výzvou. Bylo na lince spousta času a peněz, ale zdá se, že vědci GP-B to udělali.
"Nedošlo k žádnému velkému překvapení" ve výkonu experimentu, říká profesor fyziky Francis Everitt, hlavní řešitel pro GP-B na Stanfordské univerzitě. Nyní je toto přijímání dokončeno, říká, že nálada mezi vědci GP-B je "hodně nadšení a také si uvědomujeme, že je před námi spousta tvrdé práce."
Probíhá pečlivá a důkladná analýza dat. Vědci to udělají ve třech fázích, vysvětluje Everitt. Nejprve se podívají na data z každého dne celoročního experimentu a zkontrolují nesrovnalosti. Dále rozdělí data na zhruba měsíční části a nakonec se podívají na celý rok. Když to uděláte tímto způsobem, vědci by měli být schopni najít jakékoli problémy, které by jednodušší analýza mohla minout.
Nakonec budou data zkoumat vědci z celého světa. Everitt říká: "Chceme, abychom byli našimi nejpřísnějšími kritiky."
Sázky jsou vysoké. Pokud detekují vír, přesně podle očekávání, znamená to jednoduše, že Einstein měl opět pravdu. Ale co když ne? V Einsteinově teorii může být chybná, drobná nesrovnalost, která předznamenává revoluci ve fyzice.
Nejprve je však třeba analyzovat mnoho dat. Zůstaňte naladěni.
