Tak byl Einstein pravdu? Ověříme teorii relativity
Život / / December 19, 2019
Před sto lety, v roce 1915, mladý švýcarský vědec, který v té době už také převratné objevy ve fyzice, navrhla zásadně nové chápání gravitace.
V roce 1915 Einstein publikoval obecná teorie relativityKterý popisuje gravitaci jako základní vlastnost časoprostoru. Představil sérii rovnic, které popisují účinek zakřivení energie časoprostoru a pohyb přítomnosti v ní hmoty a záření.
O sto let později obecná teorie relativity (GTR) se stal základem pro stavbu moderní vědy, to vydrželo všechny zkoušky, se kterými ji vědci napadena.
Ale až do nedávné doby nebylo možné provádět experimenty v extrémních podmínkách ověřit teorii stability.
Clifford Will, teoretický fyzik, University of FloridaJe úžasné, jak silná se ukázalo relativity za 100 let. Stále používáme k tomu, že Einstein napsal!
Nyní vědci mají technologii, která vám umožní vyhledávat fyziku za obecné teorie relativity.
Nový pohled na gravitaci
Obecná teorie relativity popisuje gravitaci ne jako síla (jak je uveden v newtonovské fyziky), ale jako zakřivení časoprostoru v důsledku hmotnosti objektů. Tyto točí Země kolem Slunce, a ne proto, že táhne hvězdy, ale proto, že Slunce osnov časoprostoru. Pokud natáhl deku dát těžkou kouli, změna vyměření tvar - gravitace ovlivňuje prostor, je zhruba stejný.
Einsteinova teorie předpovídá několik zběsilý otvor. Například možnost existence černých děr, které ohýbat časoprostor do takové míry, že nic nemůže uniknout zevnitř, dokonce ani světlo. evidence všeobecně přijímaný názor, dnes byly nalezeny založena na teorii, že vesmír je rozšiřující se a zrychluje.
Obecná teorie relativity byla potvrzena četnými pozorování. Einstein sám používal obecnou relativitu vypočítat dráhu Merkuru, jehož pohyb nelze popsat pomocí Newtonových zákonů. Einstein předpověděl existenci objektů jsou tak masivní, že ohýbat světlo. Tento jev gravitační čočky, které často čelí astronomů. Například hledání extrasolárních planet na základě efektu drobné změny v záření, zakřivený gravitační pole hvězdy, kolem kterého se planeta otáčí.
Ověření Einsteinovy teorie
Obecná teorie relativity funguje dobře pro normální gravitační síly, jak je znázorněno na experimentech prováděných na Zemi a pozorování planety sluneční soustavy. Ale nikdy testován v extrémně akutní expozici v prostorech, které leží na hranicích fyziky.
Nejslibnější způsob, jak vyzkoušet teorii v takových podmínkách - sledování změn v časoprostoru, nazvaný gravitační vlny. Objevují se v důsledku významných událostí, na soutoku dvou masivních těles, jako jsou černé díry, nebo zvláště hustých objektů - neutronových hvězd.
Kosmické ohňostroj tohoto rozsahu bude mít vliv na časoprostor jen nejmenší zvlnění. Například, pokud se srazily dvě černé díry a spojil někde v naší galaxii, mohla gravitační vlny stretch a komprimovat vzdálenost mezi objekty umístěné na zemi v metru od sebe, jedna tisícina průměru atomové jádro.
Tam byly pokusy, které mohou opravit změnu časoprostoru v důsledku těchto událostí.
Clifford WillTam je dobrá šance opravit gravitačních vln v příštích dvou letech.
Laserový interferometr gravitačních vln observatoře (LIGO) Z observatoře po Richland (Washington) a Livingston (Louisiana) používá laser určit nejmenší zkreslení dvojitých tvaru L detektorů. Když časoprostor vlnky vedení těmito detektory, se táhne a stlačuje prostor, takže detektor velikosti Mění. LIGO nimi může měřit.
LIGO začal sérii na trh v roce 2002, ale nedosáhl na výsledek. V roce 2010, práce byla provedena s cílem zlepšit a nástupce společnosti, Advanced LIGO observatoř by mělo začít fungovat letos. Mnohé z plánovaných experimentů zaměřených na hledání gravitačních vln.
Dalším způsobem, jak otestovat teorii relativity - pohled na vlastnosti gravitačních vln. Například, mohou být polarizované jako světlo prochází skrz polarizační brýle. Teorie relativity předpovídá vlastnosti tohoto efektu, a jakékoliv odchylky od výpočtů může být důvodem k pochybnostem o teorii.
jednotná teorie
Clifford Will věří, že objev gravitačních vln pouze posílit Einsteinova teorie:
Myslím, že musíme pokračovat v hledání důkazů o obecné teorie relativity, aby bylo jisté, že je v pořádku.
A proč potřebujeme tyto experimenty?
Jedním z nejdůležitějších a obtížné dosáhnout v moderních fyziky - najít teorii, podle které by se spojit dohromady studii Einstein, to je věda o makrokosmu, a kvantová mechanika, Realita nejmenších objektů.
Pokroky v tomto směru, kvantová gravitaceMůže být nutné provést změny v obecné teorii relativity. Je možné, že experimenty na poli kvantové gravitace bude vyžadovat tolik energie, že by bylo nemožné provést. „Ale kdo ví, - řekl Will - možná v kvantovém vesmíru existuje efekt, mírný, ale je k dispozici pro vyhledávání.“