Einstein epäili turhaan

Albert Einstein esitti yleisessä suhteellisuusteo­riassaan, että kappaleiden massa saa niitä ympäröivän aika-avaruuden kaareutumaan. Myöhemmin hän epäili kuitenkin, että ilmiön vaikutus on niin vähäinen, että sen mittaaminen tuskin onnistuu. Hän oli väärässä.

Nasan Gravity Probe B -satelliitti on saanut seitsemän vuotta kestäneen urakkansa aikana vahvistettua kaksi Einsteinin teoriassaan esittämää ilmiötä ja mitattua niiden vaikutuksen.

Vuodesta 2004 lähtien 640 kilometrin korkeudessa Maata kiertänyt Gravity Probe B mittasi maapallon koon ja muodon ympäröivää aika-avaruutta kaareuttavan vaikutuksen sekä niin sanotun kehyksenvetoilmiön.

Maapallon vaikutusta aika-avaruuteen on verrattu pingotettuun kumimattoon, joka painuu kuopalle pallon alla. Avaruuden kaareutumisen seurauksena maapallon pyörimisakseli muuttuu. Gravity Probe B mittasi akselin asennon siirtymäksi 0,0018 astetta. Mittaustuloksen virhemarginaali on Nasan raportin mukaan 0,28 prosenttia.

Kehyksenvetoilmiötä (englanniksi frame-dragging) taas havainnollistetaan usein vertauksella hunajasta, joka seuraa siinä liikkuvan lusikan liikkeitä. Samalla tavoin Maata ympäröivä aika-avaruus seuraa Maan pyörimisliikettä. Tämä kaareutuminen on Gravity Probe B:n mukaan 0,000011 astetta.

Tämän tuloksen virhemarginaali jäi teknisten ongelmien vuoksi melko suureksi eli 19 prosenttiin, kun tavoitteena oli noin yksi prosentti. Ilmiön olemassaolo saatiin silti todistettua.

Satelliitti vahvisti Einsteinin opit

Gravity Probe B osoitti oikeaksi kaksi teoriaa Maan vaikutuksesta ympäröivään avaruuteen.

1. Maan painovoima saa ympäröivän avaruuden kaareutumaan. Kuvaannollisesti sanotaan, että Maa painaa kuopan aika-avaruuden pintaan.

2. Maan pyörimisliike vetää ympäröivää avaruutta mukanaan. Tätä ilmiötä on verrattu hunajassa pyöritettävään lusikkaan, jonka liikettä hunaja hitaasti seuraa.