Så var Einstein rett? Vi sjekker relativitetsteorien

For hundre år siden, i 1915, en ung sveitsisk forsker, som på den tiden hadde allerede gjort revolusjonerende oppdagelser i fysikk, foreslo en fundamentalt ny forståelse av tyngdekraften.

I 1915 publiserte Einstein generelle relativitetsteorienSom beskriver gravitasjon som en grunnleggende egenskap av rom-tid. Han presenterte en serie ligninger som beskriver virkningen av krumningen energi av rom-tid og bevegelsen av tilstedeværelsen i den av materie og stråling.

Hundre år senere generelle relativitetsteorien (GTR) har blitt grunnlaget for bygging av moderne vitenskap, har det stått alle testene, som forskere angrepet henne.

Men inntil nylig var det umulig å utføre eksperimenter under ekstreme forhold for å sjekke stabiliteten teori.

Det er utrolig hvor sterk viste seg å relativitets i 100 år. Vi bruker fortsatt det faktum at Einstein skrev!

Clifford Will, en teoretisk fysiker, University of Florida

Nå har forskere teknologien som gjør det mulig å søke etter fysikk utover den generelle relativitetsteorien.

Et nytt blikk på tyngdekraften

Generelt relativitets beskriver tyngdekraften ikke som en kraft (slik det vises i newtonsk fysikk), men som krumningen av rom-tid på grunn av vekten av objekter. Jorden kretser rundt solen, ikke fordi det trekker stjernen, men fordi solen varp space-time. Hvis strukket ut et teppe til å sette en tung bowlingkule, fordele endringen form - påvirker tyngdekraften plass er omtrent det samme.

Einsteins teori spådd noen panisk åpning. For eksempel, muligheten for eksistensen av sorte hull, som bøyes rom-tid i en slik grad at det ikke kan unnslippe fra innsiden, ikke jevnt lys. bevis generelt akseptert oppfatning i dag ble funnet basert på teorien om at universet utvider og akselererer.

Generelle relativitets har blitt bekreftet av mange observasjoner. Einstein selv brukt generelle relativitets å beregne banen til Merkur, som bevegelse kan ikke beskrives med Newtons lover. Einstein forutså eksistensen av objektene er så massive at de bøyer lyset. Dette fenomenet Gravitasjonslinsing, som ofte står overfor astronomer. For eksempel, søken etter planeter basert på effekt subtile endringer i strålings, buet gravitasjonsfeltet til den stjerne rundt hvilken planet roterer.

Verifisering av Einsteins teori

Generelle relativitets fungerer godt for normal tyngdekraften, som vist ved eksperimenter utført på jorda og observere planetene i solsystemet. Men det har aldri testet i ekstremt akutt eksponering i områder som ligger på grensene for fysikk.

Den mest lovende måte å teste teorien i slike forhold - overvåking av endringer i rom-tid, heter tyngdebølger. De vises som en følge av store hendelser, ved sammenløpet av to massive legemer som sorte hull, eller spesielt tette gjenstander - nøytronstjerner.

Kosmiske fyrverkeri av denne størrelsesorden vil påvirke space-time bare den minste krusning. For eksempel, hvis to sorte hull kolliderte og fusjonert sted i vår galakse, gravitasjonsbølger kunne strekk og komprimere avstanden mellom objektene som ligger på jorden i en meter fra hverandre, en tusendel diameter atomkjernen.

Det var eksperimenter som kan fikse endringen av rom-tid som følge av slike hendelser.

Det er en god sjanse til å fikse gravitasjonsbølger i løpet av de neste to årene.

Clifford Will

Laser interferometer gravitasjonsbølge observatorium (LIGO) Fra observatories rundt Richland (Washington) og Livingston (Louisiana) benytter en laser for å bestemme den minste forvrengning i de doble L-formede detektorer. Da rom-tid krusninger passerer gjennom detektorene, den strekker seg og komprimerer plass, slik at detektoren skaleringer. En LIGO kan måle dem.

LIGO begynte en rekke lanseringer i 2002, men nådde ikke resultatet. I 2010 ble det arbeidet for å bedre, og selskapets etterfølger bør Avansert LIGO observatorium begynne å jobbe igjen i år. Mange av de planlagte eksperimenter som tar sikte på å lete etter gravitasjonsbølger.

En annen måte å teste relativitetsteorien - se på egenskapene til gravitasjonsbølger. For eksempel kan de bli polarisert som lyset gått gjennom polariserte briller. Teorien relativitetsforut trekk ved denne effekten, og eventuelle avvik fra beregningene kan være grunn til å tvile på teorien.

enhetlig teori

Clifford Will mener at funnet av gravitasjonsbølger bare styrke Einsteins teori:

Jeg tror vi må fortsette å søke etter bevis på generell relativitet, for å være sikker på at det er riktig.

Og hvorfor trenger vi disse eksperimentene?

En av de viktigste og vanskelig å oppnå i moderne fysikk - finne en teori som ville knytte sammen Einstein studien, som er vitenskapen om makrokosmos, og kvantemekanikk, Realiteten av de minste stedene.

Fremskritt i denne retning, kvantetyngdeKan være nødvendig å gjøre endringer i den generelle relativitetsteorien. Det er mulig at eksperimenter innen kvantegravitasjon vil kreve så mye energi at de ville være umulig å gjennomføre. "Men hvem vet - sa Will - kanskje i en kvante universet, det er en effekt, en liten, men tilgjengelig for søk."