Így volt Einstein igaz? Megvizsgáljuk a relativitáselmélet
Élet / / December 19, 2019
Száz évvel ezelőtt, 1915-ben, egy fiatal svájci tudós, aki akkoriban már elért forradalmi felfedezés a fizika, javasolt egy alapvetően új megértése gravitáció.
1915-ben Einstein publikált általános relativitáselméletAmely leírja a gravitáció, mint alapvető tulajdonsága téridő. Bemutatta egy sor egyenletek, amelyek leírják a hatását a görbület energia a tér-idő és a mozgás a jelenlét ez az anyag és a sugárzás.
Száz évvel később általános relativitáselmélet (GTR) lett az alapja a korszerű tudomány, kiállta az összes teszt, amellyel a tudósok megtámadta őt.
De egészen a közelmúltig lehetetlen volt, hogy végezzen kísérleteket szélsőséges körülmények, hogy ellenőrizze a stabilitás elmélet.
Clifford Will, elméleti fizikus, University of FloridaElképesztő, hogy milyen erős bizonyult relativitáselmélet 100 év. Mi továbbra is használhatja azt a tényt, hogy Einstein írta!
Most a tudósok a technológia, amely lehetővé teszi, hogy keressen a fizika túl általános relativitáselmélet.
Egy új pillantást a gravitáció
Az általános relativitáselmélet írja le a gravitáció nem erő (úgy, ahogyan az a newtoni fizika), de mivel a görbület a tér-idő súlya miatt tárgyak. A Föld kering a Nap körül, és nem azért, mert lehúzza a csillag, hanem azért, mert a Nap gyűrődéseket tér-idő. Ha kinyújtotta egy takarót, hogy egy nagy bowling golyó, felosztja alakot - a gravitáció hatással van a tér közel azonos.
Einstein elmélete megjósolt néhány eszeveszett nyitás. Például azt a lehetőséget, hogy létezik a fekete lyukak, amelyek meghajlítani téridő olyan mértékben, hogy semmi ne kerülhessen ki a belső, még a fény sem. bizonyíték általánosan elfogadott nézet ma találtak azon az elméleten alapszik, hogy a világegyetem tágul, és gyorsul.
Az általános relativitáselmélet már megerősíti számos megfigyelések. Einstein maga használt általános relativitáselmélet kiszámításához Merkúr pályája, amelynek mozgását nem lehet leírni a Newton-törvények. Einstein megjósolta, hogy létezik a tárgyak olyan hatalmas, hogy megtöri a fényt. Ez a jelenség a gravitációs lencsézésnek, amely gyakran szembesülnek a csillagászok. Például a keresést exobolygók hatásán alapul finom változásokat sugárzás, íves gravitációs mező a csillag, amely körül a bolygó forog.
Ellenőrző Einstein
Az általános relativitáselmélet jól működik a normál gravitációs erő, amint azt a kísérleteket végeztek a Földön, és megfigyeljük a bolygók a naprendszerben. De ez soha nem vizsgálták rendkívül akut expozíciója a terek, feküdjön a határait a fizika.
A legígéretesebb módja az elmélet ilyen körülmények között - bekövetkező változások figyelemmel kísérése tér-idő, az úgynevezett gravitációs hullámok. Úgy tűnik, ennek eredményeként a jelentős események, a torkolatánál két hatalmas szervek, mint a fekete lyukak, vagy apróbetűs tárgyak - neutroncsillagok.
A kozmikus tűzijáték ilyen nagyságrendű hatással lesz a tér-idő csak a legapróbb feszültségingadozás. Például, ha két fekete lyuk ütközött és összevonták valahol a galaxisban, gravitációs hullámok tudott stretch és tömöríti a távolság objektumok között található, a föld egy méterre egymástól, egy ezred átmérőjű atommag.
Voltak kísérletek, amely rögzíti a változás a tér-idő következtében az ilyen események.
Clifford WillVan egy jó esély, hogy rögzítse a gravitációs hullámok a következő két évben.
Lézer interferométer gravitációs hullám obszervatórium (LIGO) Ország obszervatóriumok körül Richland (Washington) és Livingston (Louisiana) lézert használ, hogy meghatározza a legkisebb torzítást a kettős L alakú detektorok. Amikor a tér-idő hullámai áthalad a detektorok, nyúlik, és összenyomja a teret, így a detektor Átméretezi. A LIGO mérhetik őket.
LIGO sorát kezdte bevezetések 2002, de nem érte el az eredményt. 2010-ben a munkát végeztek, hogy javítsa, és a cég utódja, Advanced LIGO obszervatórium ismét működni fog az idén. Sok a tervezett kísérletek célja a keresett gravitációs hullámok.
Egy másik módja, hogy teszteljék a relativitáselmélet - nézze meg a tulajdonságait gravitációs hullámok. Például, akkor lehet polarizált, mint a fény áthalad a polarizált szemüveg. A relativitáselmélet jósol jellemzői ennek a hatása, és az esetleges eltéréseket a számítások lehet oka kételkedni az elmélet.
egyesített elmélet
Clifford Will úgy véli, hogy a felfedezés gravitációs hullámok csak erősítése Einstein elmélete:
Azt hiszem, tovább kell keresni bizonyíték az általános relativitáselmélet, az biztos, hogy igaza van.
És miért kell ezeket a kísérleteket?
Az egyik legfontosabb és legnehezebb elérni a modern fizika - meg egy elméletet, ami összeköti az Einstein tanulmány, azaz a tudomány a makrokozmosz és kvantummechanikaA valóság a legkisebb tárgyakat.
Az előleget ebben az irányban, kvantumgravitációtSzükséges lehet, hogy a változások az általános relativitáselmélet. Lehetőség van arra, hogy a kísérletek terén kvantumgravitációs igényel annyi energiát, hogy lehetetlen lenne elvégezni. „De ki tudja - mondta Will - talán egy kvantum univerzum, hatással van egy enyhe, de rendelkezésre áll keresést.”