Tako je Einstein u pravu? Mi smo provjeriti teoriju relativnosti
Život / / December 19, 2019
Prije sto godina, 1915. godine, mladi švicarski znanstvenik, koji je u to vrijeme već napravio revolucionarna otkrića u fizici, predložio je temeljno novo razumijevanje gravitacije.
Godine 1915., Einstein objavljuje opća teorija relativnostiKoja opisuje gravitaciju kao temeljno svojstvo prostora-vremena. Iznio je niz jednadžbi koje opisuju učinak zakrivljenosti energije prostor-vremena i kretanje prisutnosti u njemu materije i zračenja.
Sto godina kasnije opća teorija relativnosti (GTR) postao je temelj za izgradnju moderne znanosti, što je izdržao sve testove s kojima znanstvenici ju napali.
No, donedavno je bilo nemoguće provoditi eksperimente pod ekstremnim uvjetima kako bi provjerili teoriju stabilnosti.
Clifford Hoće li, teoretski fizičar, University of FloridaNevjerojatno je koliko je jaka pokazala relativnosti u 100 godina. Mi još uvijek koriste činjenicu da je Einstein pisao!
Sada znanstvenici imaju tehnologiju koja vam omogućuje pretraživanje za fiziku izvan opće relativnosti.
Novi pogled na gravitaciji
Opća teorija relativnosti opisuje gravitaciju ne kao sila (kao što se čini u Newton-ove fizike), ali kao zakrivljenosti prostor-vremena, zbog težine predmeta. Zemlja se okreće oko Sunca, a ne zato što povlači zvijezda, ali zato što je Sunce warps prostor-vrijeme. Ako ispruži deku staviti tešku kuglu za kuglanje, promjena odmjeriti oblik - gravitacija utječe na prostor je o istom.
Einsteinova teorija je predvidio nekoliko ljut otvaranje. Na primjer, mogućnost postojanja crnih rupa, koje savijali prostor-vrijeme u tolikoj mjeri da se ništa ne može pobjeći iznutra, čak ni svjetlost. dokaz općeprihvaćeno stajalište danas su pronađeni temelji se na teoriji da se svemir širi i ubrzava.
Opća teorija relativnosti potvrđena je brojnim zapažanja. Sam Einstein koristio opću relativnost izračunati orbitu Merkura, čije kretanje ne može se opisati Newtonovih zakona. Einstein je predvidio postojanje objekata su tako masivan da savijati svjetlost. Ovaj fenomen gravitacione leće, koje se često suočavaju astronome. Na primjer, potraga za ekstrasolarnih planeta modela učinka suptilne promjene u radijacije, zaobljen gravitacijskog polja zvjezdastog oko koje se planet neupotrebljiva.
Provjera Einsteinove teorije
Opća teorija relativnosti dobro radi za normalne sile gravitacije, kao što je prikazano u ispitivanjima provedenim na Zemlji i promatranje planeta Sunčevog sustava. Ali to nikada nije testiran na izuzetno akutnu izloženost u prostorijama koje se nalaze na granicama fizike.
Najviše obećava način testirati teoriju u takvim uvjetima - praćenje promjena u prostor-vremenu, pod nazivom gravitacijski valovi. Oni se pojavljuju kao posljedica velikih događaja, na ušću dvaju masivnih tijela kao što su crne rupe, ili posebno guste objekata - neutronskih zvijezda.
Kozmički vatromet ove veličine će utjecati na prostor-vrijeme samo najmanji MTU. Na primjer, ako dvije crne rupe sudarila i spojene negdje u našoj galaksiji, gravitacijski valovi mogli protežu i stisnuti udaljenost između predmeta koji se nalazi na zemlju metra jedna od druge, jedna tisućina promjera atomska jezgra.
Bilo je eksperimenti koji mogu popraviti promjenu prostora-vremena kao rezultat takvih događaja.
Clifford WillPostoji dobra šansa da popraviti gravitacijske valove u naredne dvije godine.
Laser interferometar gravitacijske val zvjezdarnice (Ligo) Iz opservatorija oko Richland (Washington) i Livingston (Louisiana) koristi laser kako bi se utvrdilo najmanju distorziju u detektorima Double L-oblika. Kada su prostor-vrijeme valovi prolazi kroz detektore, proteže se i obloge u prostor, tako da detektor mijenja veličinu. Ligo ih mogu mjeriti.
Ligo započeo seriju pokreće u 2002, ali nije dosegla rezultat. U 2010. godini izvršeni radovi na poboljšanju, a tvrtke nasljednik, Advanced Ligo opservatorij trebao ponovno početi raditi ove godine. Mnogi od planiranih eksperimenata u cilju traženja gravitacijskih valova.
Drugi način da se testirati teoriju relativnosti - pogled na svojstva gravitacijskih valova. Na primjer, oni mogu biti polarizirani kao svjetlost prošla kroz polarizacijske naočale. Teorija relativnosti predviđa značajke ovog efekta, a odstupanje od izračunima može biti uzrok za sumnju u teoriju.
jedinstvena teorija
Clifford Will smatra da je otkriće gravitacijskih valova samo ojačati Einsteinova teorija:
Mislim da moramo nastaviti tražiti dokaze o općoj relativnosti, kako bi bili sigurni da je u pravu.
A zašto nam je potrebno tih eksperimenata?
Jedan od najvažnijih i teško postići u moderne fizike - pronaći teoriju koja bi povezao Einstein studija, koja je znanost o makrokozmosa, i kvantna mehanika, Stvarnost od najmanjih objekata.
Napredak u tom smjeru, kvantna gravitacijaMože biti potrebno napraviti promjene u općoj teoriji relativnosti. Moguće je da su pokusi na polju kvantne gravitacije će zahtijevati toliko energije da bi bilo nemoguće provesti. „Ali tko zna - rekao je Will - možda u kvantnom svemiru, postoji učinak, blagi, ali na raspolaganju za pretraživanje.”