Каждому наверняка знакома такая ситуация: Вы спокойно, в размеренном темпе занимаетесь исследованиями в области астрономии, космологии или теоретической физики. Всё идёт как надо, открытия происходят одно за другим, Нобелевский комитет решает самораспуститься из-за грядущего банкротства и вдруг… Вы получаете сообщение от условного Васи Ложкина. Того самого Вашего одноклассника, который с трудом освоил 8 классов, никогда не занимался никакими исследованиями, кроме изучения вопроса наличия ненужного медного кабеля в соседском сарае. И, конечно же, отрицающего (что всегда к таким гражданам бесплатно прилагается) лунные миссии НАСА.
Помоги, брат!
Но что же пишет нам наш старинный товарищ? Из текста письма следует, что этот человек чувствует (!), что обнаружил что-то очень важное И поскольку Вы связаны со всякими там науками, просит рецензировать его работу. И в идеале хочет, чтобы Вы помогли её опубликовать.
Ну с каждым же было? Нет? Значит у Вас всё ещё спереди😁.
Со мной тоже такое не происходило. Поскольку на самом деле я вовсе не учёный. Я простой водопроводчик в местном ЖЭКе. И никаких учёных степеней, а тем более учёных званий у меня нет. Однако подобная ситуация часто возникает в жизни моих друзей, которые хорошо учились в школе. А один из них сейчас даже работает охранником Большого Адронного Коллайдера😁.
Чаще всего в таких случаях Вася Ложкин заявляет, что он или (может быть это Василиса) она опроверг теорию относительности. Или совершил невероятное открытие – получил новое представление о том, как возникла Вселенная. Или узнал, наконец, из чего состоит материя. Открыл неизвестную доселе «формулу всего», которая может объяснить всё на свете, и так далее.
И во всех случаях, конечно, эти прекрасные, ищущие, но при этом наивные люди ошибаются.
Но к чему всё вышесказанное? Чуть ниже Вы всё поймёте.
Я пришёл с гениальной мыслью!
История, о которой мы сегодня поговорим, началась весной 1936 года. И поначалу она выглядела точно так, как было описано выше. Однако закончилась совершенно по-другому.
Главным героем нашей статьи является чешский инженер Руди Мандл, который однажды пришёл в здание Национальной академии наук США в Вашингтоне, чтобы посетить Научную службу. Это подразделение занималось популяризацией науки. Мандл хотел помочь Научной службе в её нелёгком деле, и для этого написал статью, связанную с теорией относительности Альберта Эйнштейна. При этом Руди Мандл не был учёным. Он изучал электротехнику в Вене, а затем эмигрировал в США. И поэтому то, что якобы он обнаружил, выглядело весьма сомнительно.
В чём же заключалась идея Мандла? Напористый чех говорил следующее: Эйнштейн считает, что пространство, или, точнее, пространство-время обладает свойствами, которые могут изменяться. Эйнштейн открыл, что пространство может быть искривлено. И что все объекты, которые в нём находятся, должны следовать этой кривизне при движении. А искривляется пространство наличием массы. Таким образом Эйнштейн нашёл новое объяснение природы гравитации: масса искривляет пространство, и объекты, движущиеся вблизи массы, отклоняются при движении под действием этой кривизны. Точно так же, как если бы на них действовала сила. Которую называют гравитационной силой.
Все это давно было известно. И даже подтверждено наблюдениями в 1936 году. А Эйнштейн был всемирно известным всеми признанным учёным.
Однако у Мандла была свежая идея: если свет следует кривизне пространства, то оно может работать по тому же принципу, что и обыкновенная оптическая линза. И точно так же, как линза, может, например, усиливать свет или искажать изображения. И если такая концепция действительно работает, то используя подобную «линзу» можно было бы видеть свет звезды, которая находится прямо за другой звездой. «Ведущая» звезда будет искривлять пространство, а вместе с ним «искривлять» и свет от звезды, которая находится за ней.
В этом и заключалась идея Мандла, которую он хотел представить Эйнштейну. Что ему в итоге и удалось сделать 17 апреля 1936 года.
Спасибо, до свидания!
Эйнштейн внимательно выслушал нашего героя. Они даже вместе сделали несколько расчётов. Но в итоге Эйнштейн заглянул добродушным взглядом чеху в лицо, улыбнулся, пожал ему руку и отправился спать. Гениального учёного эта тема заинтересовала не сильно. И Мандл грустно поехал домой.
Однако он решил не сдаваться. И продолжал писать Эйнштейну с просьбой опубликовать статью, посвящённую своему вопросу в каком-нибудь научном журнале, или хотя бы в газете «Из рук в руки» (шутка). Но Эйнштейна вся эта тема по-прежнему не интересовала.
Настойчивый Мандл не отступал. И развивал свою идею дальше. Он придумал кольцеобразное искажение звёздного света. И его мысли пошли дальше. Исследователь предположил, что такие линзы, искривляющие пространство, могут также фокусировать и космические лучи, которые есть повсюду во Вселенной, на Землю. И что они делали это неоднократно в прошлом. Повышенная радиация, возникающая вследствие этого на нашей планете, могла вызывать мутации живых существ и стимулировать эволюцию.
Мандл видел в своей идее отправную точку для всесторонней переоценки происхождения жизни. Он считал, что его световые кольца уже были замечены в ходе различных астрономических наблюдений, просто это не было распознано.
Смелость города берёт
Но Эйнштейн оставался настроен ко всей этой теме довольно скептически. Поскольку из расчётов, проведённых совместно с Мандлом следовало, что эффект будет практически ненаблюдаемым. Кольцо будет настолько крошечным, что его нельзя будет увидеть в телескопы того времени.
Однако Мандл продолжал различными способами убеждать Эйнштейна опубликовать статью на эту тему. Он даже обратился в Научную службу Академии наук, чтобы её функционеры повлияли на упрямого физика. И в конце концов Эйнштейн уступил.
4 декабря 1936 года он написал в журнале Science краткую заметку под названием «О невероятно назойливых чехах». Шутка, конечно. Статья называлась «Линзоподобное действие звезды при отклонении света в гравитационном поле». Текст начинается словами: «Некоторое время назад у меня в гостях был инженер Р. Мандл. Он попросил опубликовать результаты небольшого расчёта, который я и сделал. Эта записка выполняет его просьбу». Однако в конце заметки вредный Эйнштейн всё же отметил, что не видит никакой возможности наблюдать этот эффект.
И это была одна из самых крупных ошибок Эйнштейна.
Идея не нова
Но прежде, чем мы дойдём до этого, давайте ненадолго вернёмся в прошлое. На самом деле Мандл был далеко не первым, кто придумал искажать звёздный свет с помощью гравитационных линз. У самого Эйнштейна такая идея родилась еще в 1912 году, просто он её тогда не опубликовал.
В то время Эйнштейн сделал расчёты, очень похожие на расчёты Мандла. Это, вероятно, также явилось причиной того, что он наконец позволил себе сделать на эту тему публикацию, даже если, по его мнению, эффект был ненаблюдаемым и, следовательно, бесполезным для науки.
В 1924 году советский физик Орест Данилович Хвольсон опубликовал в журнале «Астрономические новости» короткую заметку «О возможной форме ложных двойных звёзд», в которой он рассчитал, как свет звезды заднего плана может отклоняться звездой переднего плана. И даже отметил, что если звезда заднего плана находится точно позади передней, если смотреть с Земли, звезда переднего плана должна быть окружена неким «кольцом».
Но вернёмся в 1936 год.
Итак, идея гравитационной линзы опубликована. И на неё отреагировали разные учёные. Среди прочих был и Фриц Цвикки, которого некоторые, возможно, знают по «темной материи». Именно этот человек изобрёл этот термин. И даже предоставил первые данные наблюдений, указывающие на её существование. Но это совсем другая история.
В рассматриваемом сегодня случае Цвикки указал, что эффект гравитационной линзы можно обнаружить не только в случае со звёздами, но и в случае с галактиками! И что галактика, находящаяся на переднем плане, тоже может преломлять свет галактики, находящейся сразу за ней. И в этом случае мы увидим галактику, окружённую кольцом света. И это кольцо будет значительно больше, чем в случае со звёздами.
Однако прошло много лет, прежде чем появилась возможность проводить подобные наблюдения. И лишь только в 1979 году астрономы смогли впервые наблюдать, как свет от далёких галактик отклоняется таким образом. Но при этом они видели лишь то, как деформируется изображение галактик. А вот кольца, которые предсказывал Мандл, не наблюдались.
Но не потому, что наш настырный чех был неправ. Просто такой эффект требует идеального выравнивания и очень тщательных наблюдений.
Неправильные кольца Энштейна
Снова и снова астрономы видели «неправильные» кольца, то есть галактики, свет которых деформировался в какие-то более или менее длинные дуги. Но в итоге случилось то, что должно было случиться – в 1987 году исследователям удалось наблюдать первое «полное» кольцо. Свет от далёкой галактики, известной как B1938+666, сформировал его вокруг эллиптической галактики, которая находится ближе к нам.
В последующие годы были обнаружены еще десятки таких «колец Эйнштейна» (так стали называть это явление). А в 2008 году даже было обнаружено двойное кольцо! Три галактики выстроились точно в линию, а передняя деформировала изображения двух позади себя в два кольца разного размера.
Открытие колец Эйнштейна стало очередным подтверждением правильности общей теории относительности. Но их наблюдение также стало важным инструментом в исследовании Вселенной. Искажённое изображение далёких галактик несёт информацию о том, какая масса находится между нами и источником света. И речь идёт не только о видимой массе, а обо всей массе, включая массу темной материи, которую мы не можем ни наблюдать, ни определить каким-либо другим способом.
Без гравитационных линз и колец Эйнштейна мы знали бы о темной материи намного меньше, чем мы знаем сегодня.
Всем добра!
________________________________________________________________________
Мечтаю о хорошем телескопе. Если Вы Волшебник, нажмите тут 👉🧙♂️
Вам могут понравиться эти подборки:
Приключения американцев на Луне