Така че Айнщайн бил прав? Ние проверяваме теорията на относителността
Живот / / December 19, 2019
Преди сто години, през 1915 г., един млад швейцарски учен, който по това време вече беше направил революционни открития в областта на физиката, предложен принципно ново разбиране за гравитацията.
През 1915 г. Айнщайн публикува обща теория на относителносттаКойто описва гравитацията като фундаментално свойство на пространство-времето. Той представи серия от уравнения, които описват ефекта на изкривяване енергията на пространство-времето и движението на присъствието в него на материя и лъчение.
Сто години по-късно обща теория на относителността (GTR) се превърна в основа за изграждането на съвременната наука, той е издържал всички тестове, с които учените я нападнали.
Но доскоро беше невъзможно да се провеждат експерименти при екстремни условия, за да се провери теорията за стабилност.
Clifford Уил, физик-теоретик, Университета на ФлоридаТова е невероятно колко силно се оказа относителността на 100 години. Ние все още се използва факта, че Айнщайн е написал!
Сега учените разполагат с технология, която ви позволява да търсите за физика извън общата теория на относителността.
Един нов поглед към гравитацията
Общата теория на относителността описва гравитацията не като сила (както е записано в Нютоновата физика), но като кривината на пространство-времето се дължи на теглото на обекти. се върти Земята около Слънцето, а не защото го дърпа звездата, но тъй като Слънцето основи пространство-времето. Ако протегна одеало да се сложи тежка топка за боулинг, промяна разпредели форма - гравитацията влияе пространство е приблизително същата.
Айнщайновата теория прогнозира няколко неистов отваряне. Така например, възможността за съществуването на черни дупки, които се огъват пространство-времето до такава степен, че нищо не може да избяга от вътре, дори не светлина. доказателства общоприето оглед днес са открити въз основа на теорията, че Вселената се разширява и ускорява.
Общата теория на относителността е потвърдена от многобройни наблюдения. Самият Айнщайн използва общата теория на относителността, за да се изчисли орбитата на Меркурий, чието движение не може да бъде описан от законите на Нютон. Айнщайн предсказва съществуването на обектите са толкова масивни, че те се огъват светлина. Това явление на гравитационното лещи, които често са изправени пред астрономите. Например, търсенето на екзопланети, основани на ефекта фините промени в системата радиация, извити гравитационно поле на звездата, около която се върти планетата.
Проверка на теорията на Айнщайн
Общата теория на относителността работи добре за нормалната сила на тежестта, както се вижда от експерименти, проведени на Земята и при спазване на планетите от Слънчевата система. Но никога не го тества в изключително остра експозиция в пространствата, които се намират в границите на физиката.
Най-обещаващите начин да се тества теорията в такива условия - наблюдение на промените в пространство-времето, наречено гравитационни вълни. Те се появяват в резултат на големи събития, при сливането на две масивни тела, като черни дупки, или особено плътни обекти - неутронни звезди.
Космическите фойерверки от такъв мащаб ще се отрази на пространство-времето, само най-малката пулсация. Например, ако две черни дупки са се сблъскали и слели някъде в нашата галактика, гравитационни вълни може участък и сгъстяване на разстоянието между обектите, намиращи се на земята в един метър един от друг, една хилядна диаметър атомно ядро.
Имаше експерименти, които може да се определи промяната на пространство-времето, в резултат на такива събития.
Clifford УилНалице е добър шанс да се определи гравитационните вълни в следващите две години.
Лазерно интерферометър гравитационна вълна обсерватория (LIGO) От обсерватории около Richland (Вашингтон) и Ливингстън (Луизиана) използва лазер, за да се определи най-малкото изкривяване в двойните Г-образни детектори. Когато вълните на пространство-времето минава през детекторите, той се простира и компресира пространството, така че преоразмерява детектор. А LIGO може да ги измери.
LIGO започна серия от стартира през 2002 г., но не се стигне до резултат. През 2010 г. е бил осъществен, за да се подобри, и наследник на компанията, Advanced LIGO обсерватория следва да заработи отново тази година. Много от планираните експерименти, насочени към търсене на гравитационни вълни.
Друг начин да се тества теорията на относителността - поглед към свойствата на гравитационни вълни. Например, те могат да бъдат поляризирани като светлината преминава през поляризационни очила. Теорията на относителността прогнозира характеристики на този ефект, както и всякакви отклонения от изчисленията могат да бъдат причина да се съмняваме в теорията.
единна теория
Clifford Уил смята, че откриването на гравитационни вълни само укрепи теорията на Айнщайн:
Мисля, че трябва да продължи да търси доказателства за общата теория на относителността, за да се уверите, че е правилно.
И защо е необходимо тези експерименти?
Един от най-важните и трудно да се постигне в съвременната физика - намерете теория, която ще свърже заедно изучаване на Айнщайн, че е наука за макрокосмоса и квантовата механика, Реалността от най-малките обекти.
Напредъкът в тази насока, квантовата гравитацияМоже да се изисква да прави промени в общата теория на относителността. Възможно е, че експериментите в областта на квантовата гравитация ще изискват толкова много енергия, че ще бъде невъзможно да се извърши. "Но кой знае - каза Уил - може би в квантовата вселена, има ефект, лек, но на разположение за търсене."