V-kosmose.com

100 лет общей теории относительности: мысль и действие

100 лет общей теории относительности: мысль и действие

Ровно 100 лет назад 25 ноября 1915 года физик Альберт Эйнштейн в 36 лет прочёл четвертую и последнюю лекцию в Прусской академии наук о своей новой общей теории относительности. Идея не только изменила концепцию гравитации, то также на самом деле позволила переосмыслить перспективу человечества. Вот взгляд на теорию в мыслях и действиях.

Эксперимент с лифтом

Эйнштейн был известен своими мысленными экспериментами, которые он часто прокручивал в своей голове на протяжении многих лет. Один из самых известных экспериментов начался в 1907 году, когда Эйнштейн размышлял, если человек находиться внутри лифта, то сможет ли он сказать, находится ли он в свободном гравитационном падении или находится под постоянным ускорением? Эйнштейн решил, что законы физики должны быть одинаковы в обоих случаях. Математическое уравнение, которое он вывел чуть позже, позволяет объяснить это так называемый принцип эквивалентности, который приравнивает эффекты гравитации с ускорением в невесомости. Это стало основой для общей теории относительности.

Эксперимент с затмением

Полное солнечное затмение 29 мая 1919 года дало астрономам возможность проверить общую теорию относительности Эйнштейна, доказав, что солнечная гравитация изгибает звездный световой фон. Эффект наблюдался когда солнечный свет был достаточно тусклым для звезд, чтобы стать видимым. Британский астроном Артур Эддингтон возглавил экспедицию на остров Принсипи на западном побережье Африки, чтобы сфотографировать затмение, которое длилось почти семь минут. Изображение звезд в области вокруг Солнца доказало, что интерпретация гравитации Эйнштейна переиграла 200-летнюю ньютоновскую модель, которая интерпретирует силу тяжести как силу между двумя телами. Эйнштейн видел гравитацию как основу и кривую в пространстве и времени.

Расширение Вселенной

В 1917 году Эйнштейн изменил свою общую теорию относительности, чтобы представить то, что он называл «космологическая постоянная» - математический способ противостоять силе тяжести на космологических масштабах и предотвратить крах Вселенной. В то время астрономы считали, что Млечный Путь был окружен бесконечной и статической пустотой. В 1923 году Эдвин Хаббл и другие астрономы нашли первые звезды за пределами галактики, и к 1929 году Хаббл доказывал, что пространство расширяется. Эйнштейн понял, что космологическая постоянная была ошибкой. Или, возможно, нет. В 1998 году ученые сделали удивительное открытие - расширение Вселенной ускоряется, приводимая в действии анти-силой тяжести, которая была названа «тёмной материей» и которая действует как космологической постоянной Эйнштейна.

Изображенный здесь экстремально глубокий взгляд Хаббла показывает около 5500 галактик.

Черные дыры

Одним из первых следствий общей теории относительности было осознание того, что если объект сожмется достаточно сильно, то он породит дыру в ткани пространства-времени, которая будет иметь слишком большую силу тяжести даже для фотонов света. Таким образом, родилась идея черных дыр. Хотя до сих пор астрономы не смогли непосредственно наблюдать черные дыры, мы можем обнаружить их благодаря тому, как они влияют на близлежащие звезды и газ.

На изображении выше представлен взгляд художника на черную дыру под названием «Лебедь Х-1», которая высасывает вещество из соседней звезды.

Гравитационные волны

Ученые считают, что гравитация как рябь в пруду передается волнами, деформируя пространство и время во Вселенной. Это похоже на движение электромагнитного излучения, которое распространяется волнами. Кроме того, гравитационные волны движут ткань самого пространства и времени. Пока попытки найти гравитационные волны, которые могут быть вызваны, например сталкивающимися черными дырами, не увенчались успехом.

Выше изображено художественное представление сливающихся галактик, которые вызывают рябь в пространстве и времени.