Niin oli Einstein oikeassa? Tarkistamme Suhteellisuusteoria
Elämä / / December 19, 2019
Sata vuotta sitten, vuonna 1915, nuori sveitsiläinen tiedemies, joka tuolloin oli jo tehnyt vallankumouksellisia löytöjä fysiikassa ehdotti täysin uudenlaista ymmärrystä painovoima.
Vuonna 1915, Einstein julkaistu yleisen suhteellisuusteorianJoka kuvaa painovoima on olennainen ominaisuus aika-avaruuden. Hän esitti joukon yhtälöitä, jotka kuvaavat vaikutus kaarevuuden energiaa aika-avaruuden ja liikkeen läsnäolo sen aineen ja säteilyn.
Sata vuotta myöhemmin yleisen suhteellisuusteorian (GTR) on tullut perusta rakentamista modernin tieteen, se on kestänyt kaikki testit, joiden kanssa tutkijat hyökkäsi häntä.
Mutta viime aikoihin asti on ollut mahdotonta tehdä kokeiluja ääriolosuhteissa tarkistaa vakautta teoriaa.
Clifford Will, teoreettinen fyysikko, University of FloridaOn hämmästyttävää, kuinka voimakas osoittautunut suhteellisuusteorian 100 vuodessa. Me silti käyttää sitä, että Einstein kirjoitti!
Nyt tutkijat ovat tekniikka, jonka avulla voit hakea fysiikan pidemmälle yleinen suhteellisuusteoria.
Uusi katsaus painovoima
Suhteellisuusteoria kuvaa painovoima ei voimana (sellaisena kuin se ilmenee Newtonin fysiikka), mutta kaarevuus aika-avaruuden painon takia esineitä. Maa pyörii auringon, ei koska se vetää tähti, mutta koska aurinko loimien tila-aika. Jos ojensi peiton laittaa raskas keilapallo, jakaa muuttavat muotoaan - painovoima vaikuttaa tila on suunnilleen sama.
Einsteinin ennusti muutama kiihkeä aukko. Esimerkiksi mahdollisuus olemassa mustia aukkoja, jotka taipuvat aika-avaruuden siinä määrin, että mikään ei voi paeta sisältä, ettei edes valo. todisteita yleisesti hyväksytty näkemys tänään löytyivät perustuu teoriaan, että universumi laajenee ja kiihtyy.
Yleinen suhteellisuusteoria on vahvistettu lukuisissa havainnot. Einstein itsekin yleisen suhteellisuusteorian laskea kiertoradan Mercury, jonka liikettä ei voi kuvata Newtonin lait. Einstein ennusti olemassaolon esineet ovat niin massiivisia, että ne taipuvat valoa. Tämä ilmiö painovoiman Lensing, joilla on usein tähtitieteilijät. Esimerkiksi haku extrasolar planeettoja perustuu vaikutukseen hienovaraisia muutoksia säteilyn, kaareva painovoimakentän tähti, jonka ympäri planeettaa pyörii.
Todentaminen Einsteinin
Yleinen suhteellisuusteoria toimii hyvin normaalissa painovoimaa, kuten käy ilmi kokeita maapallolla ja tarkkailemalla planeetat aurinkokunnan. Mutta se ei koskaan testattu äärimmäisen akuutin altistuksen tiloihin, jotka sijaitsevat rajojen fysiikan.
Lupaavin tapa testata teoriaa tällaisissa olosuhteissa - muutosten seuranta aika-avaruuden, jota kutsutaan painovoima aallot. Ne näkyvät seurauksena suurtapahtumien, yhtymäkohdassa kaksi massiivista elinten, kuten mustia aukkoja, tai erityisen tiheää esineitä - neutronitähdet.
Kosminen ilotulitteet tämän suuruusluokan vaikuttaa tila-aika vain pienimpiä aaltoilu. Jos esimerkiksi kaksi mustaa aukkoa törmäsi ja yhdisti jossain galaksimme, gravitaatioaaltoja voisi venyttää ja puristaa välinen etäisyys kohteista, jotka sijaitsevat maan päällä metrin päähän toisistaan, tuhannesosa halkaisija atomin ytimen.
Oli kokeita, jotka voivat korjata muutoksen aika-avaruuden seurauksena tällaisten tapahtumien.
Clifford WillOn hyvä mahdollisuus korjata gravitaatioaaltoja kahden seuraavan vuoden aikana.
Laserinterferometria gravitaatiosäteily observatorio (LIGO) Vuodesta observatoriot ympäri Richland (Washington) ja Livingston (Louisiana) käytetään laseria määrittää pienimmän vääristymän kaksinkertaisen L-muotoinen ilmaisimet. Kun tila-aika-aaltojen kulkee ilmaisimet, se venyy ja puristuu kokoon tilaa, niin että ilmaisin koko muuttuu. LIGO voi mitata niitä.
LIGO aloitti sarjan käynnistyy vuonna 2002, mutta ei yltänyt tulosta. Vuonna 2010 tehtiin parantamiseksi, ja yhtiön seuraaja, Advanced LIGO seurantakeskuksen tulee toimia jälleen tänä vuonna. Monet suunnitelluista kokeista, joiden tarkoituksena on etsimässä gravitaatioaaltoja.
Toinen tapa testata suhteellisuusteorian - Katso ominaisuudet gravitaatioaaltoja. Esimerkiksi, ne voidaan polarisoitu valo läpi polarisoitunut lasit. Suhteellisuusteoria ennustaa ominaisuuksia tämän vaikutuksen, ja mahdolliset poikkeamat laskelmissa voi olla syytä epäillä teoriaa.
yhtenäistä teoriaa
Clifford Will mielestä löytö gravitaatioaaltojen vain vahvistaa Einsteinin:
Mielestäni meidän täytyy edelleen etsiä todisteita yleisen suhteellisuusteorian, olla varma, että se on oikein.
Ja miksi me tarvitsemme näitä kokeita?
Yksi tärkeä ja vaikea saavuttaa modernin fysiikan - löytää teoriaa, joka yhdistäisi toisiinsa Einsteinin tutkimus, joka on tiede maailmankaikkeus, ja kvanttimekaniikka, Todellisuus pienimpien kohteiden.
Edistysaskeleet tähän suuntaan, kvanttigravitaatioVoidaan vaatia tekemään muutoksia yleisen suhteellisuusteorian. On mahdollista, että kokeiden alalla kvanttigravitaatio vaatii niin paljon energiaa, että ne olisi mahdotonta toteuttaa. "Mutta kuka tietää - sanoi Will - ehkä kvantti maailmankaikkeudessa, on vaikutus, lievä, mutta käytettävissä hakuun."