Hlavní Životopis Albert Einstein je obecná teorie relativity

Albert Einstein je obecná teorie relativity

Albert Einstein

Obecná teorie relativity

Ačkoli Einstein změnil tvář moderní fyziky vydáním knihy o speciální relativitě z roku 1905, nebyl s teorií spokojen. Chtěl vytvořit obecnější teorii, která by zahrnovala a vysvětlovala gravitaci.

Obrázek Alberta Einsteina

Albert Einstein v roce 1921
Zdroj: Fotografie Nobelovy ceny za fyziku
Padající muž

Jeden z Einsteinových prvních myšlenkových experimentů na toto téma zahrnoval padajícího muže. Uvědomil si, že člověk, který spadne do volného pádu, necítí svou vlastní váhu. Pokud by osoba při pádu byla v uzavřené komoře, měla by stejnou zkušenost jako někdo, kdo se vznáší beztížně ve vesmíru (alespoň dokud nenarazí na zem). To pro Einsteina znamenalo, že gravitace pozorovateli neexistovala.

Princip ekvivalence

Einstein použil svůj myšlenkový experiment „padajícího muže“ k rozvinutí principu ekvivalence. Tento princip říkal, že vlivy gravitace a vlivy zrychlení byly vytvořeny stejnou konstrukcí. Publikoval své myšlenky na konci článku z roku 1907, který publikovalRočenka radioaktivity a elektroniky. Ačkoli by to trvalo ještě několik let, koncept principu ekvivalence by sloužil jako důležitý krok na cestě k obecné relativitě.

Rané předpovědi

Kromě toho, že Einstein přišel s principem ekvivalence, použil tuto myšlenku k provedení některých důležitých předpovědí reálného světa. Nejprve demonstroval, že hodiny budou ve skutečnosti běžet pomaleji, čím intenzivnější bude gravitační pole. Jinými slovy, hodiny na Jupiteru by běžely pomaleji než hodiny na Zemi. Toto je nyní známé jako gravitační dilatace času. Einstein také předpověděl, že gravitace způsobí křivku světla, což je předpověď, kterou lze dokázat experimentem.

Kresba Einsteina

Tento obrázek ukazuje jeden z Einsteinových myšlenkových experimentů
kde porovnává míč dopadající na podlahu v zrychlující se raketě
(vlevo) a jeden na Zemi (vpravo).
Účinek je v obou situacích stejný.

Zdroj: Markus Poessel (Mapos), CC BY-SA 3.0,
https://commons.wikimedia.org/w/index.php?curid=4381205

Strategie

V příštích několika letech bude Einstein usilovat o řešení obecné relativity pomocí dvou různých strategií: matematické strategie a fyzické strategie. Jeho rané pokusy o matematické řešení v roce 1912 lze vidět v notebooku s názvemCurych Notebook. Einstein však po roce opustil matematickou strategii a cítil, že jeho konečné rovnice nesplňují nezbytné podmínky. Poté plně obrátil své úsilí k fyzické strategii a vydal papír, který se stal známým jakodesignna téma.

Úspěch a obecná teorie relativity

Einstein byl s tím jen trochu spokojendesignpapír a do roku 1915 dospěl k poznání, žedesignteorie byla chybná. Stále vytrvalý, Einstein se vrátil k matematické strategii. Na konci roku 1915 začal Einstein vytvářet rovnice, které by vysvětlovaly jeho představu obecné relativity. Jeho první velký úspěch přišel, když úspěšně vypočítal správné výsledky pro posun na oběžné dráze Merkura. Tato událost byla popsána jako jeden z nejemotivnějších dnů v Einsteinově životě. Byl to výsledek let tvrdé práce. Poté zdokonalil své rovnice a představil je na přednášce na Pruské akademii s názvem „Polní gravitační rovnice' Einstein považoval svou teorii obecné relativity za vrcholný úspěch své kariéry.

Einsteinovy nové rovnice nebyly tak jednoduché jako jeho dřívější E = mc^dva, ale byly stejně hluboké. Nejslavnější z Einsteinových polních rovnic vypadá takto:

Zatmění Slunce a experimentální ověření

Einsteinova teorie nebyla zpočátku široce přijímána ani používána vědeckým světem. V roce 1919 byla jeho teorie potvrzena, když správně předpověděla vychýlení světla hvězd sluncem během zatmění slunce. Potvrzení jeho teorie přineslo Einsteinovi celosvětovou slávu. Jedno britské noviny prohlásily „Revoluce ve vědě - nová teorie vesmíru - svrženy newtonovské myšlenky“. Ačkoli tento experiment přinesl teorii významnou pozornost a přijetí, teorie byla fyziky široce používána až v 60. a 70. letech.

Obrázek zatmění z roku 1919
Autor: F. W. Dyson, A. S. Eddington a C. Davidson

Zajímavosti

Když diskutoval o svém úspěchu při hledání řešení obecné relativity, Einstein řekl: „Moje nejodvážnější sny se nyní splnily.“

Einstein pracoval s matematikem Davidem Hilbertem na teorii obecné relativity, včetně účasti na Hilbertových přednáškách a sdílení myšlenek v dopisech.

Albert Einstein Životopis Obsah