Jak Albert Einstein vyvinul teorii obecné relativity

Jak Albert Einstein vyvinul teorii obecné relativity.

zjistit, jak jedna z největších myslí v historii vynalezla jednu z nejdůležitějších vědeckých teorií.

Ž 1907 rok, dva roky po vydání jeho speciální teorie relativity , Albert Einstein dospěl ke klíčovému závěru: speciální relativitu nelze použít na gravitaci nebo na zrychlený objekt. Představte si někoho, kdo sedí na Zemi v zamčené místnosti. Tato osoba může cítit gravitační pole Země. Nyní umístěte stejnou místnost do prostoru, pryč od gravitačního vlivu jakéhokoli předmětu a dát mu zrychlení 9,8 metrů za sekundu (jen to, jaké je gravitační zrychlení). Nikdo v místnosti by nebyl schopen poznat rozdíl, zda to cítí gravitaci, nebo jen rovnoměrné zrychlení.

Einstein pak uvažoval, jak by se světlo chovalo v zrychlující se místnosti. Pokud někdo zasvítil do místnosti baterkou, Zdálo by se, že se nakloní. To by se stalo, protože podlaha místnosti se přiblížila ke světelnému paprsku s rostoucí rychlostí, aby podlaha mohla dohnat světlo. Protože gravitace a zrychlení jsou ekvivalentní, světlo je ohnuto v gravitačním poli.

Einsteinovi trvalo několik dalších let, než našel správné matematické vyjádření těchto myšlenek. Ž 1912 roční přítel Einstein, matematik Marcel Grossman, seznámil ho s tenzorovou analýzou Bernharda Riemanna, Tullio Levi-Civity i Gregorio Ricci-Curbastro, což mu umožnilo vyjádřit zákony fyziky stejným způsobem v různých souřadnicových systémech. Následovaly další tři roky misdirekce a tvrdé práce, ale v listopadu 1915 r. Práce je hotová.

Ve svých čtyřech článcích publikovaných v listopadu 1915 r. Einstein položil základy teorie. Zejména ve třetím případě použil obecnou relativitu, vysvětlit precesi Merkurova perihélia. Směřovat, kde je Merkur nejblíže slunci, tj. jeho perihélium, hýbe se to. Tento pohyb nelze vysvětlit gravitačním vlivem Slunce a jiných planet. Byla to taková záhada, že v devatenáctém století byla dokonce navržena nová planeta, Vulcan, obíhající blízko slunce. Žádná taková planeta nebyla potřeba. Einstein mohl vypočítat posun perihélia Merkuru na základě prvních principů.

Skutečným testem jakékoli teorie je však toto, může něco předvídat, který dosud nebyl pozorován. Předpovězena obecná relativita, že se světlo ohne v gravitačním poli. Ž 1919 V průběhu roku britské expedice do Afriky a Jižní Ameriky pozorovaly úplné zatmění Slunce, zkontrolovat, zda se poloha hvězd blízko slunce změnila. Pozorovaný účinek byl přesně ten, co předpovídal Einstein. Einstein se okamžitě stal slavným po celém světě. (Přečtěte si zatmění slunce, díky čemuž byl Albert Einstein hvězdou vědy, dozvědět se o tom více).

Když byly oznámeny výsledky zatmění, Britský fyzik JJ Thomson popsal obecnou relativitu ne jako izolovaný výsledek, ale jako „celý kontinent vědeckých myšlenek“. A tak se to stalo. Černé díry a rozpínající se vesmír jsou dva pojmy, které mají své kořeny v obecné relativitě. Dokonce i satelity GPS musí počítat s celkovými relativistickými efekty, poskytovat přesné měření polohy lidem na Zemi.