Έτσι, ήταν Αϊνστάιν σωστά; Ελέγχουμε τη θεωρία της σχετικότητας
Ζωή / / December 19, 2019
Εκατό χρόνια πριν, το 1915, ένας νεαρός ελβετικό επιστήμονας, ο οποίος εκείνη την εποχή είχε ήδη γίνει επαναστατικό ανακαλύψεις στη Φυσική, πρότεινε μια ριζικά νέα αντίληψη της βαρύτητας.
Το 1915, ο Αϊνστάιν δημοσίευσε γενική θεωρία της σχετικότηταςΗ οποία περιγράφει τη βαρύτητα ως μια θεμελιώδης ιδιότητα του χωροχρόνου. Παρουσίασε μια σειρά από εξισώσεις που περιγράφουν την επίδραση της καμπυλότητας ενέργεια του χώρου-χρόνου και την κίνηση της παρουσίας σε αυτό της ύλης και της ακτινοβολίας.
Εκατό χρόνια αργότερα γενική θεωρία της σχετικότητας (GTR) έχει γίνει η βάση για την κατασκευή της σύγχρονης επιστήμης, που έχει άντεξε όλες τις δοκιμές, με την οποία οι επιστήμονες της επιτέθηκε.
Αλλά μέχρι πρόσφατα ήταν αδύνατο να διεξάγουν πειράματα υπό ακραίες συνθήκες να ελέγξει τη θεωρία της σταθερότητας.
Clifford Will, ένας θεωρητικός φυσικός στο Πανεπιστήμιο της ΦλόρινταΕίναι εκπληκτικό το πόσο ισχυρή αποδείχθηκε σχετικότητα σε 100 χρόνια. Θα εξακολουθούν να χρησιμοποιούν το γεγονός ότι ο Αϊνστάιν έγραψε!
Τώρα οι επιστήμονες έχουν την τεχνολογία που σας επιτρέπει να αναζητήσετε φυσική πέρα από τη γενική σχετικότητα.
Μια νέα ματιά στο βαρύτητα
Η γενική σχετικότητα περιγράφει τη βαρύτητα όχι ως μια δύναμη (όπως εμφανίζεται στο Νευτώνεια φυσική), αλλά η καμπυλότητα του χωροχρόνου λόγω του βάρους των αντικειμένων. Οι περιστρέφεται γης γύρω από τον ήλιο, όχι επειδή τραβά το αστέρι, αλλά επειδή ο ήλιος στρεβλώσεις του χωροχρόνου. Αν απλώνεται μια κουβέρτα για να βάλει μια βαριά μπάλα του μπόουλινγκ, αλλαγή αποδοθούν σχήμα - η βαρύτητα επηρεάζει το διάστημα είναι περίπου το ίδιο.
η θεωρία του Αϊνστάιν προέβλεψε μερικά ξέφρενη άνοιγμα. Για παράδειγμα, το ενδεχόμενο της ύπαρξης των μαύρων οπών, το οποίο κάμψει τον χωροχρόνο σε τέτοιο βαθμό που τίποτα δεν μπορεί να ξεφύγει από το εσωτερικό, ούτε καν το φως. αποδεικτικά στοιχεία γενικά αποδεκτή άποψη σήμερα βρέθηκαν βασίζεται στην θεωρία ότι το σύμπαν διαστέλλεται και την επιτάχυνση.
Η γενική σχετικότητα έχει επιβεβαιωθεί από πολυάριθμες παρατηρήσεις. ο ίδιος ο Αϊνστάιν χρησιμοποιείται η γενική σχετικότητα για τον υπολογισμό της τροχιάς του Ερμή, του οποίου η κίνηση δεν μπορεί να περιγραφεί με τους νόμους του Νεύτωνα. Ο Αϊνστάιν προέβλεψε την ύπαρξη των αντικειμένων είναι τόσο μεγάλη ώστε να κάμψει το φως. Το φαινόμενο της βαρυτικού εστιασμού, που συχνά αντιμετωπίζουν οι αστρονόμοι. Για παράδειγμα, η αναζήτηση για εξωηλιακούς πλανήτες με βάση τις επιπτώσεις ανεπαίσθητες αλλαγές στην ακτινοβολία, καμπύλες βαρυτικό πεδίο του γύρω από το άστρο οποίο περιστρέφεται ο πλανήτης.
Η επαλήθευση της θεωρίας του Αϊνστάιν
Η γενική σχετικότητα λειτουργεί καλά για την κανονική δύναμη της βαρύτητας, όπως φαίνεται από τα πειράματα που διεξάγονται στη Γη και παρατήρηση των πλανητών του ηλιακού συστήματος. Αλλά ποτέ δοκιμαστεί σε εξαιρετικά οξεία έκθεση στους χώρους που βρίσκονται στα όρια της φυσικής.
Η πιο πολλά υποσχόμενη τρόπος για να δοκιμαστεί η θεωρία σε τέτοιες συνθήκες - παρακολούθηση των αλλαγών στο χώρο-χρόνο, λέγεται κύματα βαρύτητας. Εμφανίζονται ως αποτέλεσμα των μεγάλων γεγονότων, στη συμβολή των δύο μαζικών φορέων, όπως οι μαύρες τρύπες, ή ιδιαίτερα πυκνά αντικείμενα - αστέρια νετρονίων.
Οι κοσμικές πυροτεχνήματα αυτού του μεγέθους θα επηρεάσει το χώρο-χρόνο μόνο το παραμικρό κυματισμός. Για παράδειγμα, αν δύο μαύρες τρύπες συγκρούστηκαν και συγχωνεύτηκαν κάπου στο Γαλαξία μας, τα βαρυτικά κύματα θα μπορούσαν τέντωμα και τη συμπίεση η απόσταση μεταξύ των αντικειμένων που βρίσκονται πάνω στη γη σε ένα μετρητή ένα από το άλλο, ένα χιλιοστό διαμέτρου ατομικού πυρήνα.
Υπήρξαν πειράματα που μπορούν να καθορίσουν την αλλαγή του χώρου-χρόνου, ως αποτέλεσμα αυτών των γεγονότων.
Clifford WillΥπάρχει μια καλή ευκαιρία για να διορθώσετε τα βαρυτικά κύματα μέσα στα επόμενα δύο χρόνια.
Λέιζερ συμβολόμετρο βαρύτητας παρατηρητήριο κυμάτων (ΛΙΓΟ) Από παρατηρητήρια γύρω από Richland (Ουάσινγκτον) και Livingston (Louisiana) χρησιμοποιεί ένα λέιζερ για να καθορίσει τη μικρότερη στρέβλωση στο διπλό ανιχνευτές σχήματος L. Όταν οι χωροχρόνου κυματισμούς περνά μέσω των ανιχνευτών, τεντώνει και συμπιέζει το χώρο, έτσι ώστε τα αλλάζει μέγεθος ανιχνευτή. Μια ΛΙΓΟ μπορεί να τους μετρήσει.
ΛΙΓΟ ξεκίνησε μια σειρά από εκτοξεύσεις το 2002, αλλά δεν έφτασε το αποτέλεσμα. Το 2010, το έργο έγινε για να βελτιωθεί, και ο διάδοχός της εταιρείας, Advanced LIGO παρατηρητήριο θα πρέπει να αρχίσει να λειτουργεί και πάλι φέτος. Πολλές από τις προγραμματισμένες πειράματα με στόχο την αναζήτηση για βαρυτικά κύματα.
Ένας άλλος τρόπος για να δοκιμαστεί η θεωρία της σχετικότητας - μια ματιά στις ιδιότητες των βαρυτικών κυμάτων. Για παράδειγμα, μπορούν να πολωμένο ως το φως διέρχεται από τα πολωμένα γυαλιά. Η θεωρία της σχετικότητας προβλέπει χαρακτηριστικά αυτού του αποτελέσματος, και τυχόν αποκλίσεις από τους υπολογισμούς μπορεί να είναι αιτία να αμφιβάλλει για την θεωρία.
ενοποιημένη θεωρία
Clifford Will πιστεύει ότι η ανακάλυψη των βαρυτικών κυμάτων μόνο ενίσχυση της θεωρία του Αϊνστάιν:
Νομίζω ότι πρέπει να συνεχίσουμε να αναζητήσετε ενδείξεις της γενικής σχετικότητας, για να βεβαιωθείτε ότι είναι σωστό.
Και γιατί χρειαζόμαστε αυτά τα πειράματα;
Ένα από τα πιο σημαντικά και δύσκολο να επιτευχθεί στη σύγχρονη φυσική - βρείτε μια θεωρία που θα συνδέσει τη μελέτη του Αϊνστάιν, που είναι η επιστήμη του μακρόκοσμου, και κβαντομηχανικήΗ πραγματικότητα των μικρότερων αντικειμένων.
Η πρόοδος προς αυτή την κατεύθυνση, κβαντική βαρύτηταΜπορεί να χρειαστεί να κάνετε αλλαγές στη γενική θεωρία της σχετικότητας. Είναι πιθανό ότι τα πειράματα στον τομέα της κβαντικής βαρύτητας θα απαιτήσει τόσο πολλή ενέργεια ότι θα ήταν αδύνατο να πραγματοποιηθεί. «Αλλά ποιος ξέρει - είπε ο Will - ίσως σε ένα κβαντικό σύμπαν, υπάρχει ένα φαινόμενο, μια μικρή, αλλά διατίθενται για την αναζήτηση.»