Kuinka Albert Einstein kehitti yleisen suhteellisuusteorian

Kuinka Albert Einstein kehitti yleisen suhteellisuusteorian.

selvittää, kuinka yksi historian suurimmista mielistä keksi yhden tärkeimmistä tieteellisistä teorioista.

Tuumaa 1907 Vuoden, kaksi vuotta erityisen relatiivisuusteorian julkaisemisen jälkeen , Albert Einstein tuli keskeiseen johtopäätökseen: erityistä suhteellisuusteoriaa ei voida soveltaa painovoimaan tai kiihdytettyyn esineeseen. Kuvittele, että joku istuu maan päällä lukitussa huoneessa. Tämä henkilö voi tuntea maan painovoimakentän. Aseta nyt sama huone avaruuteen, poissa minkään kohteen painovoiman vaikutuksesta ja anna sille kiihtyvyys 9,8 metriä sekunnissa (vain se, mikä on painovoiman kiihtyvyys). Kukaan huoneessa ei voi kertoa eroa, tuntuuko se painovoimalta, tai vain tasainen kiihtyvyys.

Sitten Einstein ihmetteli, kuinka valo käyttäytyisi kiihtyvässä huoneessa. Jos joku loisti taskulampun huoneeseen, näyttäisi, että hän nojaa alas. Se olisi tapahtunut, koska huoneen lattia lähestyisi valonsädettä yhä suuremmalla nopeudella, jotta lattia voisi tarttua valoon. Koska painovoima ja kiihtyvyys ovat samanarvoisia, valo on taipunut painovoimakentässä.

Einsteinille kului vielä muutama vuosi näiden ideoiden oikean matemaattisen ilmaisun löytämiseksi. Tuumaa 1912 vuoden ystävä Einstein, matemaatikko Marcel Grossman, esitteli hänet Bernhard Riemannin tensorianalyysiin, Tullio Levi-Civity ja Gregorio Ricci-Curbastro, mikä antoi hänelle mahdollisuuden ilmaista fysiikan lakeja samalla tavalla eri koordinaatistoissa. Seurasi vielä kolme vuotta väärää suuntaamista ja kovaa työtä, mutta marraskuussa 1915 R. Työ on valmis.

Neljässä marraskuussa julkaistussa artikkelissa 1915 R. Einstein loi teorian perustan. Varsinkin kolmannessa tapauksessa hän käytti yleistä suhteellisuusteoriaa, selittää Merkuruksen periheelion precession. Kohta, missä Elohopea on lähinnä aurinkoa, eli sen perihelion, se liikkuu. Tätä liikettä ei voida selittää Auringon ja muiden planeettojen painovoimaisella vaikutuksella. Se oli niin mysteeri, että 1800-luvulla ehdotettiin jopa uutta planeettaa, Vulcan, kiertää lähellä aurinkoa. Tällaista planeettaa ei tarvittu. Einstein pystyi laskemaan Merkuruksen perihelionimuutoksen ensimmäisten periaatteiden perusteella.

Minkä tahansa teorian todellinen testi on kuitenkin tämä, voiko hän ennustaa jotain, jota ei ole vielä havaittu. Yleinen suhteellisuusteoria ennustettiin, että valo taipuu painovoimakentässä. Tuumaa 1919 Vuoden aikana brittiläiset tutkimusmatkat Afrikkaan ja Etelä-Amerikkaan havaitsivat täydellisen auringonpimennyksen, tarkistaa, onko tähtien sijainti lähellä aurinkoa muuttunut. Havaittu vaikutus oli juuri se, mitä Einstein ennusti. Einsteinista tuli heti kuuluisa kaikkialla maailmassa. (Lue auringonpimennys, se teki Albert Einsteinistä tieteen tähden, oppia siitä lisää).

Kun pimennyksen tulokset ilmoitettiin, Brittiläinen fyysikko JJ Thomson kuvasi yleistä suhteellisuusteoriaa ei eristetyksi tulokseksi, mutta "koko tieteellisten ideoiden mantereena". Ja niin se tapahtui. Mustat aukot ja laajeneva maailmankaikkeus ovat kaksi käsitettä, joiden juuret ovat yleisessä suhteellisuudessa. Jopa GPS-satelliittien on otettava huomioon suhteelliset suhteelliset vaikutukset, tarjota tarkkoja sijaintimittauksia maan päällä oleville ihmisille.