Главная >> Введение в теорию относительности

§ 17. Отклонение световых лучей в поле тяготения

Еще Ньютон задавался вопросом: не подвержены ли световые лучи действию сил тяготения? В те времена на этот вопрос нельзя было ответить ни положительно, ни отрицательно, опытные данные и теоретические обобщения на этот счет не могли сказать ничего.
 
После установления связи между массой и энергией стало ясно, что свет должен обладать инертной массой, ведь давно известно, что световые волны переносят энергию. А если так, то, согласно принципу эквивалентности, свет должен иметь и тяжелую массу, т. е. закон всемирного тяготения должен распространяться и на лучи света. Пролетая мимо тяжелого тела, свет должен отклоняться от прямолинейного пути (рис. 37). Наблюдатель, находящийся в точке А, увидит источник света В не в направлении АВ, а в направлении АВ`. Впечатление будет такое, словно тяжелое тело С отталкивает находящиеся позади него источники света.

На это явление Эйнштейн указал еще в 1907 году; однако величина самого отклонения была им вначале вычислена неправильно. В последующих работах 1911 и 1915 гг. он внес необходимые исправления и обратился к астрономам с предложением попытаться проверить эти выводы.
 
Дело в том, что отклонение это весьма мало. Сразу же оказывается, что искривление световых лучей вблизи любого тела, находящегося в нашем распоряжении на земной поверхности, столь незначительно, что пытаться обнаружить его на опыте абсолютно безнадежно. Для этого массы всех этих тел чересчур малы. Единственное, что можно надеяться обнаружить — это искривление лучей света вблизи Солнца. Если бы можно было рядом с Солнцем увидеть звезды, то эффект отталкивания мог бы, в принципе, быть заметным.
 
Но как увидеть звезды рядом с Солнцем? Эта возможность осуществляется в моменты полных солнечных затмений. Ввиду того, что даже у самого края Солнца, несмотря на колоссальную его массу, смещения звезд все  же  чрезвычайно  малы   (примерно   в  тысячу  раз меньше видимого углового диаметра Солнца), обнаружить их можно только фотографическим путем. Для этого следует с помощью подходящего астрономического инструмента сделать снимок прилегающей к Солнцу части неба в момент затмения, а затем, примерно через полгода, когда те же самые звезды будут видны ночью, произвести тем же самым инструментом по возможности в тех же условиях второй, контрольный снимок. Сравнивая их между собой под микроскопом (смещения звезд на пластинке составляют сотые доли миллиметра), можно попытаться обнаружить и измерить эффект Эйнштейна.


Первым опытам помешала начавшаяся мировая война, но в 1919 году двум астрономическим экспедициям посчастливилось получить сравнительно удачные снимки. После тщательных измерений и надлежащей, их обработки обнаружилось, что эффект отталкивания несомненно существует. Численная его величина оказалась чрезвычайно близкой к той, которую вычислил Эйнштейн.
 
Опубликование этих результатов в свое время произвело очень сильное впечатление. Теория относительности привлекла всеобщее внимание, О ней заговорили буквально все; очень скоро интерес к ней принял совершенно беспрецедентные размеры. Статьи по теории относительности печатались во всевозможных журналах, вплоть до медицинских и сельскохозяйственных. Эйнштейн стал одним из самых популярных Людей в мире.
 
Однако трезвая оценка результатов наблюдений эффекта Эйнштейна показала в дальнейшем, что результаты эти более чем скромны. Отклонение световых лучей вблизи Солнца действительно обнаруживалось. Но точное его измерение связано с целым рядом трудностей. Отклонение по своей величине весьма мало и близко к пределу точности астрономических измерений. Во время фотографирования солнечные лучи сильно воздействуют на приборы, нагревая и деформируя их важнейшие детали, в том числе зеркала и линзы. Контрольные снимки производятся всегда так или иначе в других условиях (например, при другой температуре). Все это в сильнейшей степени снижает надежность количественных результатов. Поэтому вывод о «блестящем подтверждении предсказаний теории относительности» в данном случае следует признать несколько поспешным.
 
После 1919 года попытки наблюдения эффекта Эйнштейна неоднократно повторялись, в том числе и советскими учеными (А. А. Михайлов), но положение улучшилось мало. Количественное согласие формулы Эйнштейна с опытом все еще находится под вопросом. Что же касается качественной стороны дела, то теперь можно считать с полной уверенностью, что вывод теории относительности об отклонении света под действием силы тяжести полностью подтвержден наблюдениями.

СМОТРИТЕ ТАКЖЕ: