Hur Albert Einstein utvecklade teorin om allmän relativitet

Hur Albert Einstein utvecklade teorin om allmän relativitet.

ta reda på, hur en av historiens största sinnen kom med en av de viktigaste vetenskapliga teorierna.

I 1907 År, två år efter att ha publicerat sin speciella relativitetsteori , Albert Einstein kom till en viktig slutsats: särskild relativitet kan inte tillämpas på gravitationen eller på ett accelererat objekt. Föreställ dig någon som sitter på jorden i ett låst rum. Denna person kan känna jordens allvar. Placera nu samma rum i rymden, bort från gravitationspåverkan av något objekt och ge det acceleration 9,8 meter per sekund (den ända, vad är tyngdacceleration). Ingen i rummet skulle kunna se skillnaden, om det känns gravitation, eller bara enhetlig acceleration.

Einstein undrade sedan, hur ljus skulle fungera i ett accelererande rum. Om någon skenade en ficklampa in i rummet, det verkar som, att hon lutar sig ner. Det skulle ha hänt, för att golvet i rummet närmar sig ljusstrålen med allt högre hastighet, så att golvet kunde komma ikapp ljuset. Eftersom tyngdkraften och accelerationen är likvärdiga, ljus är böjt i ett gravitationsfält.

Det tog Einstein några år till att hitta det korrekta matematiska uttrycket för dessa idéer. I 1912 årets vän till Einstein, matematiker Marcel Grossman, introducerade honom till Bernhard Riemanns tensoranalys, Tullio Levi-Civity i Gregorio Ricci-Curbastro, vilket gjorde det möjligt för honom att uttrycka fysikens lagar på samma sätt i olika koordinatsystem. Ytterligare tre år av felriktning och hårt arbete följde, men i november 1915 R. Arbetet är klart.

I hans fyra artiklar som publicerades i november 1915 R. Einstein lade grunden för teorin. Speciellt i det tredje fallet använde han allmän relativitet, för att förklara precessionen av Merkurius perihelion. Punkt, där kvicksilver är närmast solen, det vill säga dess perihelion, det rör sig. Denna rörelse kan inte förklaras av solens och andra planets gravitationella inflytande. Det var ett sådant mysterium, att under 1800-talet föreslogs även en ny planet, Vulcanus, kretsar nära solen. Ingen sådan planet behövdes. Einstein kunde beräkna Merkurius periheliumförskjutning baserat på de första principerna.

Men det verkliga testet för vilken teori som helst är detta, kan hon förutsäga något, som ännu inte har observerats. Allmän relativitet förutsagd, att ljuset kommer att böjas i ett gravitationsfält. I 1919 Under året observerade brittiska expeditioner till Afrika och Sydamerika en total solförmörkelse, att kolla, om stjärnornas position nära solen har förändrats. Den observerade effekten var exakt det, vad Einstein förutspådde. Einstein blev omedelbart känd över hela världen. (Läs solförmörkelsen, det gjorde Albert Einstein till en vetenskapstjärna, för att lära dig mer om det).

När resultatet av förmörkelsen tillkännagavs, Den brittiska fysikern JJ Thomson beskrev den allmänna relativiteten inte som ett isolerat resultat, men som "en hel kontinent med vetenskapliga idéer". Och så hände det. Svarta hål och det expanderande universum är två begrepp, som har sina rötter i allmän relativitet. Även GPS-satelliter måste ta hänsyn till övergripande relativistiska effekter, för att ge exakta positionsmätningar till människor på jorden.