Метод экспериментальной проверки эффекта гравитационного замедления времени с помощью активного водородного мазера

Ещё в 1960-е годы известные эксперименты Паунда и Ребки подтвердили предсказанный ранее в рамках общей теории относительности эффект гравитационного замедления времени. Однако поскольку в ходе этих экспериментов для сравнения частот ядерной резонансной флуоресценции на разных высотах происходил обмен фотонами, то в литературе причины возникновения этого эффекта объясняют двумя различными и, фактически, альтернативными предполагаемыми физическими явлениями. Согласно первому объяснению, часы, расположенные выше, идут быстрее, что обусловлено увеличением гравитационного потенциала по мере удаления от Земли, а восходящие и нисходящие фотоны не меняют свою частоту (по одним и тем же часам, например, так называемого внешнего наблюдателя). Согласно второму объяснению, часы на различных высотах идут одинаково, но при этом восходящие фотоны «краснеют», поскольку теряют энергию, а нисходящие фотоны, соответственно, «синеют», поскольку приобретают энергию. В литературе приводятся и другие, комбинированные интерпретации гравитационного замедления времени, предполагающие одновременное существование обоих явлений. Предлагается осуществить эксперимент с помощью двух часов — активных водородных мазеров, один из которых расположен внизу, а другой — наверху высотного здания. При этом измерение времени первыми и вторыми часами проводится в течение достаточно длительного промежутка времени, после чего мазеры перемещаются в одну точку и их показания сравниваются. В этом случае не требуется обмен фотонами для сравнения показаний часов, и, следовательно, предложенный метод позволяет выяснить истинную причину рассматриваемого эффекта. Сделаны численные оценки, позволяющие учесть сопутствующие эффекты, влияющие на точность измерения. Проведённый критический анализ предыдущих экспериментов показывает, что они либо допускают двойное толкование, либо являются не вполне безупречными в методическом отношении.