Британские газеты вновь полны сенсаций в отношении ученых. Теперь они пишут о том, насколько был прав Альберт Эйнштейн 100 лет назад, говоря, что время — понятие относительное: чем выше вы живете над уровнем моря, тем быстрее для вас проходит жизнь.
Теория относительности утверждает, что для неподвижных наблюдателей процессы у движущихся объектов замедляются. Известной иллюстрацией этого является мысленный эксперимент «парадокс близнецов». Предположим, что где-то на Земле живут два брата-близнеца. Один из них (путешественник) отправляется в космический полёт, второй (домосед) остаётся на Земле. С точки зрения домоседа часы движущегося путешественника имеют замедленный ход времени, поэтому при возвращении они должны отстать от часов домоседа. С другой стороны, относительно путешественника двигалась Земля, поэтому отстать должны часы домоседа. На самом деле братья равноправны — следовательно, после возвращения их часы должны показывать одно время. Тем не менее, согласно теории относительности, отставшими окажутся часы путешественника.<2>
С другой стороны, существует влияние гравитационного поля на ход часов, которое подтверждалось и многими экспериментами.
Например, в ходе некоторых одни часы помещали на вершине горы, а другие у ее подножия, и за некоторое время «набегала» разница во времени. Или же в ходе эксперимента по проверке «парадокса близнецов» оказывается: если у нас есть синхронизированные часы, одни из которых остаются на Земле, а другие помещены на борту самолета, то окажется, что на борту прошло больше времени, чем на Земле.
И это не противоречит классическому «парадоксу близнецов», поскольку тот не учитывает влияние неоднородного гравитационного поля, которое, разумеется, есть на нашей планете.
Поводом же для сенсации в исполнении британских газет стала опубликованная в новом номере Science статья физиков из Национального института стандартов и технологий (город Боулдер, США).
В ней авторы рассказали об успешных попытках зафиксировать разницу хода времени, обусловленную перепадом высоты величиной всего в один фут (то есть 33 см)!
Такой точности ученые добились, используя самые точные в мире часы, которые используют переходы иона алюминия с одного энергетического уровня на другой. Основанные на этом процессе часы дают погрешность не более 1 секунды за срок порядка 3,7 миллиарда лет, а это сравнимо с возрастом нашей планеты. Таким образом, «алюминиевые» часы являются более точными, чем предусмотрено современным стандартом измерения времени, основанном на распаде атома цезия.
В ходе экспериментов часы находились на расстоянии 75 метров друг от друга и были связаны оптоволоконным кабелем. <4>В одной серии экспериментов часы находились на высотах, отличающихся друг от друга на один фут, и более «высокие» часы шли быстрее. В другой серии экспериментов на ион алюминия оказывалось воздействие, эквивалентное его движению со скоростью порядка нескольких метров в секунду. Разница во времени между часами была зафиксирована в полном соответствии с «парадоксом близнецов».
Как нетрудно понять, разница, обусловленная перепадом высоты в 1 фут, слишком мала, чтобы человек воспринимал ее всерьез: за 79 лет она составит 90 миллиардных долей секунды.
Ученые полагают, что их часы могут использоваться в геофизике, геодезии, для измерения Земли и ее гравитационного поля, гидрологии и для космических экспериментов по проверке фундаментальных теорий физики. К тому же ученые надеются повысить точность своих часов еще в 10 раз.