Что такое гравитационное замедление времени?
С точки зрения общей теории относительности время вблизи большой массы замедляется (замедляются все физические процессы). И это одно из ключевых положений, лежащих в самом фундаменте общей теории относительности.
Гравитационное замедление времени — это форма замедления времени, фактическая разница прошедшего времени между двумя событиями, измеренная наблюдателями, находящимися на разных расстояниях от гравитирующей массы. Чем ниже гравитационный потенциал (чем ближе часы к источнику гравитации), тем медленнее течет время, ускоряющееся с увеличением гравитационного потенциала (часы удаляются от источника гравитации). Альберт Эйнштейн первоначально предсказал этот эффект в своей теории относительности, и с тех пор он был подтвержден тестами общей теории относительности. Гравитационное замедление времени впервые было описано Альбертом Эйнштейном в 1907 году как следствие специальной теории относительности в ускоренных системах отсчета.
Как ученые пытались измерить разницу во времени на высоте и на Земле?
В 70-х годах 20-го века были проведены эксперименты по проверке влияния гравитационного потенциала на разность показаний атомных часов. Первый такой эксперимент был проведён Хэйфеле и Китингом, которые осуществили полёт вокруг Земли на самолётах в противоположных направлениях нескольких часов на парах рубидия и сравнили их показания до и после полётов с показаниями часов, оставленных на Земле. Хэйфеле и Китинг определили относительные разности между измерениями и предсказаниями для гравитационных и кинематических эффектов, равные приблизительно – 0,01 (с погрешностью 0,09) для полётов на запад и около – 0,04 (с погрешностью 0,4) для полётов на восток. Таким образом, погрешность в данном эксперименте значительно превышала ожидаемый эффект. В 1976 году водородный мазерный стандарт частоты был помещён на ракету и выведен на околоземную орбиту. Для сравнения показаний водородного мазерного стандарта на ракете с показаниями аналогичного устройства, расположенного на Земле, использовались радиосигналы. Погрешность в данном эксперименте в два раза превышала ожидаемый эффект. В 1977 году были проведены эксперименты, в которых были использованы трое цезиевых часов. Эти часы также совершили несколько полётов на самолётах. В этих экспериментах лазерные сигналы посылались с Земли и отражались от кубических уголковых отражателей на самолёте, реализуя тем самым на практике эйнштейновский мысленный эксперимент по синхронизации разделённых часов с помощью обмена световыми сигналами. В третьем эксперименте синхронизация часов, летящих на самолётах, зачем-то производилась лазерными импульсами, посылаемыми с Земли. Что, вообще говоря, ставит под сомнение однозначность интерпретации полученных результатов. Можно отметить, что установка часов на самолётах (или на ракете) довольно плохая идея во всех отношениях: ускорение, скорость, вибрации – все эти помехи сильно мешают проведению эксперимента.
А что в статике и не в статике?
Для статического гравитационного поля, гравитационное красное смещение можно полностью объяснить разностью темпа хода времени в точках с различным гравитационным потенциалом.
В нестационарном же случае вообще точным и инвариантным образом отделить «гравитационное» смещение от «доплеровского» невозможно, как например, в случае расширения Вселенной. Эти эффекты — одной природы, и описываются общей теорией относительности единым образом.
источник некоторых материалов: В.Л. Янчилин.Неопределенность
