Говорят, что в 17 веке прославленный астроном и физик Галилео Галилей поднялся на вершину Пизанской башни и бросил два пушечных ядра разного размера. Он пытался продемонстрировать свою теорию - которую Альберт Эйнштейн позже обновил и добавил в свою теорию относительности - что объекты падают с одинаковой скоростью независимо от их размера.
Теперь, проведя два года, сбрасывая два объекта различной массы в свободное падение на спутнике, группа ученых пришла к выводу, что Галилей и Эйнштейн были правы: объекты падали со скоростью, которая находилась в пределах двух триллионных процентов от каждого другое, согласно новому исследованию.
Этот эффект был подтвержден снова и снова, как и теория относительности Эйнштейна - однако ученые до сих пор не убеждены, что где-то не существует какого-то исключения. «Ученым всегда было непросто признать, что природа должна вести себя таким образом», - сказал старший писатель Питер Вольф, директор по исследованиям Парижской обсерватории Национального центра научных исследований Франции.
Это потому, что учёные всё ещё не согласны с пониманием вселенной.
«Квантовая механика и общая теория относительности, которые являются двумя базовыми теориями, на которых строится вся физика сегодня… все еще не объединены», - сказал Вольф в интервью Live Science. Более того, хотя научная теория говорит, что Вселенная состоит в основном из темной материи и темной энергии, эксперименты не смогли обнаружить эти загадочные вещества.
«Итак, если мы живем в мире, где вокруг темная материя, которую мы не можем видеть, это может повлиять на движение», - сказал Вольф. Это влияние будет «очень незначительным», но, тем не менее, оно будет там. Таким образом, если ученые увидят, что тестируемые объекты падают с разной скоростью, это «может свидетельствовать о том, что мы на самом деле смотрим на эффект темной материи», добавил он.
Вольф и международная группа исследователей, включая ученых из Национального центра космических исследований Франции и Европейского космического агентства, намеревались проверить основополагающую идею Эйнштейна и Галилея о том, где бы вы ни проводили эксперимент, независимо от того, как вы его ориентируете и с какой скоростью вы движетесь в пространстве, объекты будут падать с той же скоростью.
Исследователи поместили два цилиндрических объекта - один из титана, а другой - платину - друг в друга и погрузили их на спутник. По словам Вулфа, орбитальный спутник естественным образом «падал», потому что на него не действовали силы. Они подвешивали цилиндры в электромагнитном поле и бросали предметы на 100-200 часов за раз.
По словам Вулфа, из сил, которые исследователи должны были приложить, чтобы удержать цилиндры на месте внутри спутника, команда определила, как цилиндры падали и с какой скоростью они падали.
И, конечно же, команда обнаружила, что два объекта упали почти с одинаковой скоростью, в пределах двух триллионных процентов друг от друга. Это говорит о том, что Галилей был прав. Более того, они бросили объекты в разное время в течение двухлетнего эксперимента и получили тот же результат, предполагая, что теория относительности Эйнштейна также была правильной.
Их тест был на порядок более чувствительным, чем предыдущие тесты. Несмотря на это, исследователи опубликовали только 10% данных эксперимента, и они надеются провести дальнейший анализ остальных.
По словам Вольфа, неудовлетворенные таким ошеломляющим уровнем точности, ученые собрали несколько новых предложений для проведения подобных экспериментов с повышенной чувствительностью на два порядка. Кроме того, некоторые физики хотят проводить подобные эксперименты в мельчайших масштабах с отдельными атомами разных типов, такими как рубидий и калий, добавил он.
Результаты были опубликованы 2 декабря в журнале Physical Review Letters.
