В 1959 Р.Паунд с сотрудниками в Гарвардском университете провел эксперимент, основанный на возбуждении в земных условиях излучения некоторого атома с частотой, задаваемой с очень высокой точностью. Успеху эксперимента мешали трудности исключения неконтролируемого изменения частоты, обусловленного отдачей излучающего атома. Позднее задача была решена использованием излучающего атома, закрепленного в решетке некоторого кристалла: в этом случае отдачу принимает на себя весь кристалл, а потому она становится пренебрежимо малой.

В результате оказалось возможным регистрировать изменения в частоте излучения, «падающего» в гравитационном поле в пределах всего лишь 30 м. Результаты подтверждают предсказания Эйнштейна с точностью до 1%.

Задержка времени распространения света. Еще одно поддающееся экспериментальной проверке следствие ОТО, связанное с отклонением света, было обнаружено только в 1964. Это замедление света в поле тяготения, впервые предсказанное И.Шапиро из Массачусетского технологического института (США). Шапиро указал на то, что вблизи большого тела, каким является Солнце, свет и радиосигнал должны не только отклоняться, но и распространяться с меньшей скоростью. Для сигнала, проходящего вблизи Солнца, время задержки может достигать 20 мкс, что легко обнаружить современными техническими средствами.

Шапиро с сотрудниками измерили время прохождения сигналов, отраженных от Меркурия и Венеры, а позднее провели более точные измерения с автоматическими межпланетными станциями серии «Викинг», которые совешили посадку на Марс, а также двигались по орбите вокруг Марса. Результаты измерений с помощью этих космических аппаратов подтвердили получение Шапиро предсказаний ОТО с точностью 0,1%.

Гравитационные волны. Гравитационная волна – это колебания гравитационного поля, которые, подобно свету и другим электромагнитным волнам, могут переносить энергию. В теории Ньютона нет ничего подобного, но ОТО предсказывает существование гравитационных волн, распространяющихся со скоростью света.

Любое вращающееся несимметричное тело, а также система двух или более тел, движущихся одно относительно другого, должны излучать гравитационные волны. Однако из-за малости гравитационных сил по сравнению с электромагнитными, а отчасти из-за некоторых следствий технического характера, вытекающих из принципа эквивалентности, обнаружить гравитационные волны современными техническими средствами намного сложнее, чем электромагнитные. Существует, однако, убедительное косвенное подтверждение существования гравитационных волн, а также предсказаний ОТО, касающихся количества энергии, переносимой гравитационными волнами. Эти данные получены в процессе исследования знаменитого теперь астрономического объекта – двойного пульсара PSR 1913+16, открытого в 1975 Р.Халсом и Д.Тейлором в обсерватории Аресибо (Пуэрто-Рико).

Пульсар представляет собой быстро вращающуюся нейтронную звезду, генерирующую направленный пучок радиоволн, подобный лучу вращающегося прожектора. При регистрации их на Земле фиксируется импульсное излучение с периодом, равным периоду вращения нейтронной звезды. Двойной пульсар состоит из двух вращающихся вокруг общего центра масс звезд, при этом одна звезда – радиопульсар, а другая – либо тоже нейтронная звезда, либо белый карлик. Движение пульсара по его орбите может быть с большой точностью прослежено путем измерения времени прихода радиоимпульсов. Согласно ОТО, если система излучает гравитационные волны, то орбита пульсара должна немного изменяться. Регулярные наблюдения за пульсаром PSR 1913+16 убедительно показывают, что он излучает гравитационные волны с предсказываемой ОТО интенсивностью.

Множество отмеченных выше разнообразных экспериментов и наблюдений дает общей теории относительности ту основу, которой она не имела до 1960-х годов и благодаря которой тяготение теперь оказалось в главном русле современной физики. См. также КОСМОЛОГИЯ В АСТРОНОМИИ; ТЯГОТЕНИЕ; ПУЛЬСАР.

назад