Рубрики Изучая влияние сил тяготения на распространение света, ученые изучают эти явления астрономических масштабах, используя огромные космические расстояния и огромные массы астрономических объектов, таких как галактики и группы галактик. Тем не менее, исследователи из университета Фридриха Шиллера (Friedrich Schiller University) и университета Фридриха-Александра Эрлангена-Нюрнберга (Friedrich-Alexander University Erlangen-Nuremberg, FAU), Германия, показали, что для этого есть несколько другой путь. В статье, опубликованной в журнале Nature Photonics, они описывают способ изучения явлений астрономического масштаба в лабораторных условиях, с помощью одного из свойств некоторых материалов материал поверхности преломления света.
Согласно Общей теории относительности Альберта Эйнштейна, сила гравитации может быть описана через вызываемые ими искривление четырех пространственно-временного континуума. В таких кривых тяготения, пространство, свет, следуя кратчайший путь между двумя точками, не движется по прямой линии, с точки зрения наблюдателя.
Группа, во главе с врачом и учителем Улфом Пешелем (Prof. Dr. Ulf Peschel) из университета Фридриха Шиллера, использовал несколько приемов для изучения особенностей распространения света в условиях, которые были описаны выше. Вместо попытки кривизны всех четырех измерений пространственно-временного континуума ученые упростили задачу до двух пространственных измерений и изучали распространение света вдоль кривых поверхностей.
Однако, в таких экспериментах можно использовать далеко не любые кривые поверхности. «Например, достаточно просто развернуть цилиндр или конус, получив двухмерную развертку его поверхности. Но это абсолютно невозможно, чтобы получить те же сканирования области применения, не нарушая, сканирование на части или не деформироваться в некоторой степени», — говорит Винсент Шулзэис (Винсент Schultheis), ведущий исследователь — «Пример такой развертки есть карта мира, площадь Земли, на которой искажается соответствующим образом. Кривизна сферической поверхности является постоянной, и она влияет на геометрии и физики распространения света вдоль такой поверхности».
Ученые исследовали особенности распространения света вдоль сферической или более сложной поверхности. Они сфокусировали луч света на поле на поверхности объекта, изготовлен из специального материала, что сделало свет должен распространяться вдоль его поверхности. Следуя кривизны поверхности, свет вел себя так же, как и распространяясь в пределах искривленного пространства. В ходе экспериментов, ученые подтвердили, что изменение кривизны поверхности объекта, можно контролировать распространение света и, наоборот, путем измерения пути распространения света, можно узнать глубину кривизны пространства. Когда эти принципы применяются в отношении астрономии, это означает, что свет от далеких звезд, среди прочего, довести до нас ценную информацию о пространстве, через которые он движется.
В ходе экспериментов, ученые изучили понятие интерферометрии интенсивности (intensity interferometry), определенный физиков Роберт Хэнбери Браун (Robert Hanbury-Brown) и Ричард Твиссом (Ричард Твисса), который определяется для того, чтобы определить размеры звезды, сопоставимой с Солнцем. В этой технологии используются два телескопа, расположенных на знаменитом большом расстоянии друг от друга, которые указывали на ту звезду. Колебания интенсивности света на изображение, полученное путем совмещения изображения с двух телескопов, которые возникают в результате взаимодействия света, излученного с различных точек поверхности звезды, позволяет ученым определить размер этой звезды.
Но, так как лучи света, которые распространяются в реальном пространстве, имеют тенденцию отклоняться или искажаться, и эти искажения влияют на результаты работы метода интерферометрии интенсивности. Исследователи показали, что это очень важно знать геометрию пространства, чтобы иметь возможность правильно интерпретировать информацию, переносимую светом от далеких звезд. И метод интерферометрии интенсивности является достаточно подходящим методом с точностью, достаточной для того, чтобы определить, где кривизна пространства во Вселенной.
Еще не известно, может ли давать результаты, полученные немецкими учеными, дать в руки людям инструмент для лучшего понимания работы «Вселенной». «Основная цель наших исследований состояла в том, чтобы привести результаты некоторых наблюдений в соответствии с теорией Общей относительности Эйнштейна», — говорит профессор Пешель, — «И для этого мы использовали возможности абсолютно не имеет связи с астрономией области — материаловедения. Используя определенные материалы, мы можем создать поверхности любой степени сложности и последовательности, с помощью которых можно определить форму зон искривления в пространстве. Кроме того, используя такие кривые поверхности, можно организовать новую технологию управления светом, которые будут положены в основу оптических схем и компонентов будущих оптических или фотонных компьютеров».