Einstein był tak dobrze? Możemy sprawdzić teorię względności
Życie / / December 19, 2019
Sto lat temu, w 1915 roku, młody naukowiec szwajcarski, który w tym czasie miał już rewolucyjne odkrycia w dziedzinie fizyki, zaproponował zupełnie nowe rozumienie grawitacji.
W 1915 roku Einstein opublikował ogólna teoria względnościKtóra opisuje grawitację jako fundamentalnej własności czasoprzestrzeni. Przedstawił szereg równań opisujących wpływ energii krzywizny czasoprzestrzeni i ruch na obecność w niej materii i promieniowania.
Sto lat później ogólna teoria względności (GTR) stało się podstawą do budowy nowoczesnej nauki, to przetrwała wszystkie testy, z których naukowcy zaatakował ją.
Ale do niedawna było to niemożliwe do przeprowadzenia eksperymentów w ekstremalnych warunkach, by sprawdzić teorię stabilności.
Clifford Will, fizyk teoretyczny, University of FloridaTo niesamowite, jak silna okazała względności w 100 lat. Nadal wykorzystują fakt, że Einstein napisał!
Teraz naukowcy mają technologię, która pozwala na wyszukiwanie fizyki poza ogólną teorią względności.
Nowe spojrzenie na grawitacji
Ogólnie względność opisano ciężkości nie jako siły (tak, jak w fizyce newtonowskiej), ale krzywiznę czasoprzestrzeni ze względu na wagę obiektów. Się obraca Ziemi wokół Słońca, a nie dlatego, że ciągnie gwiazdę, ale ponieważ słońce osnów czasoprzestrzeni. Jeśli wyciągnął koc położyć ciężki bowling piłki, zmiana przypisania kształtu - grawitacja wpływa na przestrzeń jest prawie taka sama.
Teoria Einsteina przewidział kilka szaleńczą otwarcie. Na przykład, możliwość istnienia czarnych dziur, które zginać czasoprzestrzeń do tego stopnia, że nic nie może uciec od wewnątrz, nawet światło. dowody powszechnie akceptowane pogląd dziś stwierdzono opiera się na teorii, że wszechświat się rozszerza i przyspiesza.
Ogólna teoria względności została potwierdzona przez liczne obserwacje. Sam Einstein ogólnej teorii względności do obliczenia orbity Merkurego, którego ruch nie może być opisany przez prawa Newtona. Einstein przewidział istnienie obiektów są tak masywne, że wyginać światło. To zjawisko soczewkowania grawitacyjnego, które często stają astronomów. Na przykład, poszukiwanie planet pozasłonecznych w oparciu o efekt subtelnych zmian promieniowania, zakrzywione pole grawitacyjne gwiazdy, wokół której obraca się planeta.
Weryfikacja teorii Einsteina
Ogólna teoria względności działa dobrze na normalnej siły grawitacji, jak wynika z eksperymentów przeprowadzonych na Ziemi i obserwacji planet układu słonecznego. Ale nigdy nie testowane w bardzo ostrej ekspozycji w przestrzeniach, które leżą w granicach fizyki.
Najbardziej obiecującym sposobem na przetestowanie teorii w takich warunkach - monitorowanie zmian w czasoprzestrzeni, zwany fale grawitacyjne. Pojawiają się one w wyniku poważnych zdarzeń, u zbiegu dwóch masywnych ciał, takich jak czarne dziury, lub szczególnie gęstych obiektów - gwiazdy neutronowe.
Kosmiczne fajerwerki tej wielkości wpłynie na czasoprzestrzeń tylko najmniejszy szmer. Na przykład, jeśli dwie czarne dziury zderzały i połączyła gdzieś w naszej galaktyce, fale grawitacyjne może rozciąganiem i kompresji dystans pomiędzy obiektami znajdującymi się na ziemi na metr od siebie, jedna tysięczna średnicy jądra atomowego.
Były eksperymenty, które może naprawić zmianę czasoprzestrzeni w wyniku takich zdarzeń.
Clifford WillJest duża szansa, aby rozwiązać fale grawitacyjne w ciągu najbliższych dwóch lat.
Interferometr laserowy obserwatorium fal grawitacyjnych (FAM) Z obserwatoriów na całym Richland (Waszyngton) i Livingston (Luizjana) wykorzystuje laser do ustalenia najmniejszej zakłócenie podwójnych detektorów w kształcie litery L. Kiedy zmarszczki czasoprzestrzeni przechodzi przez detektory, rozciąga i kompresuje przestrzeń, tak że zmianę rozmiaru czujki. FAM można je zmierzyć.
FAM rozpoczął serię startów w 2002 roku, ale nie osiągnął wynik. W 2010 roku prowadzono prace w celu poprawy i następca firmy Advanced LIGO Obserwatorium powinno rozpocząć pracę jeszcze w tym roku. Wiele z planowanych eksperymentów mających na celu poszukiwanie fal grawitacyjnych.
Innym sposobem na przetestowanie teorii względności - spojrzeć na właściwości fal grawitacyjnych. Na przykład, mogą być spolaryzowane jak światło przechodzi przez spolaryzowanych okularów. Teoria względności przewiduje cechy dla tego efektu, a wszelkie odchylenia od obliczeń może być przyczyną wątpić w teorię.
zunifikowana teoria
Clifford Will uważa, że odkrycie fal grawitacyjnych tylko wzmacniać Teoria Einsteina:
Myślę, że musimy nadal szukać dowodów ogólnej teorii względności, aby mieć pewność, że ma rację.
I dlaczego potrzebujemy tych eksperymentów?
Jednym z najważniejszych i najbardziej trudne do osiągnięcia w nowoczesnych fizyki - znaleźć teorię, że będzie łączyć badania Einsteina, czyli nauka o makrokosmosu, a mechanika kwantowaRzeczywistość z najmniejszych obiektów.
Postęp w tym kierunku, Quantum ciężkościMoże być konieczne wprowadzenie zmian w ogólnej teorii względności. Jest możliwe, że eksperymenty w dziedzinie kwantowej grawitacji wymaga tyle energii, że będą niemożliwe do przeprowadzenia. „Ale kto wie - powiedział Will - może we wszechświecie kwantowej istnieje wpływ nieznaczny, ale dostępne dla wyszukiwania.”