Torej je bil Einstein prav? Preverimo teorijo relativnosti
Življenje / / December 19, 2019
Pred sto leti, leta 1915, mladi švicarski znanstvenik, ki je v tistem času se je že revolucionarnih odkritij v fiziki, predlagala popolnoma nov razumevanje gravitacije.
Leta 1915 je Einstein objavil splošna teorija relativnostiKi opisuje težo kot temeljno lastnost prostora-časa. Je predstavil serijo enačb, ki opisujejo vpliv ukrivljenosti energije prostora-časa in gibanja prisotnosti v njem materije in sevanja.
Sto let kasneje splošna teorija relativnosti (GTR) je postala osnova za izgradnjo sodobne znanosti, je prestal vse teste, s katerimi jo znanstveniki napadli.
Ampak do pred kratkim ni bilo mogoče izvesti poskuse v ekstremnih pogojih preveriti teorijo stabilnosti.
Clifford Will, teoretični fizik, University of FloridaTo je neverjetno, kako močna je izkazalo, da relativnosti v 100 letih. Mi še vedno uporabljajo, da Einstein napisal!
Zdaj znanstveniki imajo tehnologijo, ki vam omogoča, da iskanje za fiziko zunaj splošne relativnosti.
Nov pogled na težo
Splošna teorija relativnosti opisuje gravitacije ne kot silo (kot je razvidno iz Newtonove fizike), vendar kot ukrivljenosti prostora-časa zaradi teže predmetov. Zemlja vrti okrog sonca, ne zato, ker to potegne za zvezdo, ampak zato, ker Sonca osnova prostor-časa. Če iztegnil odejo postaviti težko bowling žogo, sprememba porazdeliti oblika - teža vpliva na prostor je približno enako.
Einsteinova teorija napovedal nekaj divji odprtino. Na primer, možnost obstoja črnih lukenj, ki Bend prostor-čas, v tolikšni meri, da nič ne more pobegniti od znotraj, niti svetloba. dokaz je danes splošno sprejeto stališče, je bilo ugotovljeno, ki temelji na teoriji, da se vesolje širi in pospešeno.
Splošna teorija relativnosti je bila potrjena s številnimi opazovanja. Einstein sam uporablja splošne relativnosti izračunati orbito Merkurja, katerih gibanje ni mogoče opisati z Newtonovimi zakoni. Einstein napovedal obstoj predmetov so tako velik, da bend svetlobo. Ta pojav gravitacijskega lečenja, ki se pogosto soočajo astronome. Na primer, iskanje extrasolar planetov, ki temeljijo na učinek subtilne spremembe v sevanje, ukrivljene gravitacijsko polje je okoli zvezdic ki planet med vrtenjem.
Preverjanje Einsteinove teorije
Splošna teorija relativnosti dobro deluje za normalne sile teže, kot je razvidno iz poskusov na Zemlji in opazovanje planetov sončnega sistema. Ampak nikoli testirali v zelo akutno izpostavljenost v prostorih, ki ležijo na meji fizike.
Najbolj obetaven način za testiranje teorije v takih razmerah - spremljanje sprememb v prostor-času, ki se imenuje gravitacijski valovi. Pojavljajo se kot posledica velikih dogodkov, ob sotočju dveh masivnih teles, kot so črne luknje, ali še posebej gosto predmetov - nevtronskih zvezd.
Kozmični ognjemet te razsežnosti vpliva na prostor-čas le najmanjših valovanje. Na primer, če dve črne luknje trčila in združeni nekje v naši galaksiji, bi gravitacijski valovi raztezajo in stiskanje razdalje med predmeti, ki se nahajajo na zemlji v meter drug od drugega tisočinke premera atomsko jedro.
Tam so bili poskusi, da se lahko odpravite na spremembo prostora-časa, ki so posledica teh dogodkov.
Clifford WillObstaja velika verjetnost, da se določi gravitacijske valove v naslednjih dveh letih.
Laserski interferometer gravitacijskega vala observatorija (LIGO) Od opazovalnic okoli Richland (Washington) in Livingston (Louisiana) uporablja laser za določitev najmanjše motnje v dvojno detektorji obliki črke L. Ko se prostor-čas valove skozi detektorjev, se razteza in stisne prostor, tako da detektor spremeni velikost. LIGO jih lahko merimo.
LIGO začel niz začenja v letu 2002, vendar ni dosegla rezultata. V letu 2010 je bilo izvedeno delo za izboljšanje in naslednik družbe, bi morali Napredno LIGO observatorij začeti letos spet dela. Veliko načrtovanih poskusov, katerih namen je iskanje gravitacijskih valov.
Drug način preizkusiti teorijo relativnosti - pogled na lastnosti gravitacijskih valov. Na primer, se lahko polarizirana kot svetlobe skozi polariziranih očal. Teorija relativnosti napoveduje poteze v ta namen, in vsa odstopanja od izračunov je lahko vzrok za dvom teorijo.
enotna teorija
Clifford Will meni, da je odkritje gravitacijskih valov le krepitev Einsteinova teorija:
Mislim, da je treba še naprej iskati dokaze o obstoju splošne relativnosti, se prepričajte, da je prav.
In zakaj moramo te poskuse?
Eden od najbolj pomembno in ga je težko doseči v sodobne fizike - najti teorijo, ki bi povezoval skupaj študijo Einstein, da je znanost makrokozmosa, in kvantna mehanika, Realnost najmanjših predmetov.
Napredek v tej smeri, kvantna gravitacijaLahko zahteva, da se spremembe v splošno teorijo relativnosti. Možno je, da se bodo poskusi na področju kvantne gravitacije zahteva toliko energije, da bi jih bilo mogoče izvesti. "A kdo ve - je dejal Will - morda v kvantnem vesolju, gre za učinek, rahlo, vendar je na voljo za iskanje."