Ako Albert Einstein vyvinul teóriu všeobecnej relativity

Ako Albert Einstein vyvinul teóriu všeobecnej relativity.

zistiť, ako jedna z najväčších myslí v histórii vymyslela jednu z najdôležitejších vedeckých teórií.

Ž 1907 rok, dva roky po zverejnení jeho špeciálnej teórie relativity , Albert Einstein dospel ku kľúčovému záveru: špeciálnu relativitu nie je možné aplikovať na gravitáciu alebo na zrýchlený objekt. Predstavte si, že niekto sedí na Zemi v zamknutej miestnosti. Táto osoba môže cítiť gravitačné pole Zeme. Teraz umiestnite tú istú miestnosť do vesmíru, preč od gravitačného vplyvu ľubovoľného objektu a dať mu zrýchlenie 9,8 metrov za sekundu (iba to, aké je gravitačné zrýchlenie). Nikto v miestnosti by nebol schopný rozpoznať rozdiel, či to cíti gravitáciu, alebo len rovnomerné zrýchlenie.

Potom sa čudoval Einstein, ako by sa chovalo svetlo v akcelerujúcej miestnosti. Keby niekto svietil baterkou do miestnosti, zdalo by sa, že sa nakloní. To by sa stalo, pretože podlaha miestnosti by sa so zvyšujúcou sa rýchlosťou približovala k lúču svetla, aby podlaha mohla dohnať svetlo. Pretože gravitácia a zrýchlenie sú rovnocenné, svetlo sa ohýba v gravitačnom poli.

Einsteinovi trvalo niekoľko ďalších rokov, kým našiel správne matematické vyjadrenie týchto myšlienok. Ž 1912 ročný priateľ Einsteina, matematik Marcel Grossman, ho zoznámil s tenzorovou analýzou Bernharda Riemanna, Tullio Levi-Civity v Gregorio Ricci-Curbastro, čo mu umožňovalo vyjadrovať fyzikálne zákony rovnakým spôsobom v rôznych súradnicových systémoch. Nasledovali ďalšie tri roky nesprávneho smerovania a tvrdej práce, ale v novembri 1915 r. Práce sú hotové.

Vo svojich štyroch článkoch publikovaných v novembri 1915 r. Einstein položil základy tejto teórie. Najmä v treťom prípade použil všeobecnú teóriu relativity, vysvetliť precesiu perihélia Merkúra. Bod, kde je Merkúr najbližšie k slnku, teda jeho perihélium, hýbe sa to. Tento pohyb nemožno vysvetliť gravitačným vplyvom Slnka a iných planét. Bola to taká záhada, že v 19. storočí bola dokonca navrhnutá nová planéta, Vulcan, obieha okolo slnka. Žiadna takáto planéta nebola potrebná. Einstein mohol vypočítať posun perihélia Merkúra na základe prvých princípov.

Skutočným testom akejkoľvek teórie je však toto, môže niečo predvídať, ktorá sa doteraz nepozorovala. Predpovedaná všeobecná relativita, že sa svetlo bude ohýbať v gravitačnom poli. Ž 1919 Počas roka britské výpravy do Afriky a Južnej Ameriky pozorovali úplné zatmenie Slnka, skontrolovať, či sa zmenila poloha hviezd v blízkosti slnka. Pozorovaný efekt bol presne ten, čo predpovedal Einstein. Einstein sa okamžite stal slávnym po celom svete. (Prečítajte si zatmenie slnka, vďaka čomu sa Albert Einstein stal hviezdou vedy, dozvedieť sa o tom viac).

Keď boli zverejnené výsledky zatmenia, Britský fyzik JJ Thomson neopísal všeobecnú teóriu relativity ako ojedinelý výsledok, ale ako „celý kontinent vedeckých myšlienok“. A tak sa aj stalo. Čierne diery a rozpínajúci sa vesmír sú dva pojmy, ktoré majú korene vo všeobecnej teórii relativity. Dokonca aj satelity GPS musia brať do úvahy celkové relativistické efekty, poskytovať presné merania polohy ľuďom na Zemi.