Dus was Einstein gelijk? Wij controleren de relativiteitstheorie
Leven / / December 19, 2019
Honderd jaar geleden, in 1915, een jonge Zwitserse wetenschapper, die op dat moment al revolutionaire ontdekkingen in de natuurkunde, stelde een fundamenteel nieuw begrip van zwaartekracht.
In 1915 publiceerde Einstein algemene relativiteitstheorieWelke beschrijft de zwaartekracht als een fundamentele eigenschap van de ruimte-tijd. Hij heeft een reeks vergelijkingen die de invloed van de kromming energie van plaats-tijd en de beweging van de aanwezigheid daarin van materie en straling beschrijft.
Honderd jaar later algemene relativiteitstheorie (GTR) is uitgegroeid tot de basis voor de bouw van de moderne wetenschap, is het alle tests, waarmee wetenschappers viel haar doorstaan.
Maar tot voor kort was het onmogelijk om experimenten onder extreme omstandigheden te voeren om de stabiliteit theorie te controleren.
Clifford Will, een theoretisch natuurkundige aan de Universiteit van FloridaHet is verbazingwekkend hoe sterk bleek relativiteit in 100 jaar. We gebruiken nog steeds het feit dat Einstein schreef!
Nu hebben wetenschappers hebben de technologie die het mogelijk maakt om te zoeken voor de natuurkunde algemene relativiteitstheorie.
Een nieuwe kijk op de zwaartekracht
Algemene relativiteit beschrijft zwaartekracht niet als kracht (zoals vermeld in Newtonfysica), maar de kromming van de ruimte-tijd door het gewicht van voorwerpen. De aarde draait om de zon, niet omdat het trekt de ster, maar omdat de zon krommingen ruimte-tijd. Als uitgestrekt een deken om een zware bowling bal te zetten, verdelen van vorm veranderen - zwaartekracht invloed op de ruimte is ongeveer hetzelfde.
Einstein's theorie voorspelde een paar hectische opening. Bijvoorbeeld de mogelijkheid van het bestaan van zwarte gaten, welke ruimte-tijd buigen zodanig dat niets kan ontsnappen uit de binnenzijde, zelfs licht. bewijsmateriaal algemeen aanvaarde opvatting vandaag werden gevonden op basis van de theorie dat het heelal uitdijt en versnellen.
De algemene relativiteitstheorie is bevestigd door tal van waarnemingen. Einstein zelf gebruikte algemene relativiteit de baan van Mercurius, waarvan de beweging kan worden beschreven door de wetten van Newton berekenen. Einstein voorspelde het bestaan van de objecten zijn zo groot dat ze buigen licht. Dit verschijnsel gravitatielenzen, die vaak geconfronteerd astronomen. Bijvoorbeeld, de zoektocht naar exoplaneten op basis van het effect subtiele veranderingen in straling, gebogen gravitatieveld van de ster waaromheen de planeet draait.
Verificatie van de theorie van Einstein
De algemene relativiteitstheorie werkt goed voor de normale werking van de zwaartekracht, zoals blijkt uit experimenten uitgevoerd op aarde en het observeren van de planeten van het zonnestelsel. Maar het nooit getest in zeer acute blootstelling in de ruimtes die aan de grenzen van de fysica liggen.
De meest veelbelovende manier om de theorie in dergelijke omstandigheden te testen - het bewaken van veranderingen in de ruimte-tijd, de zogenaamde ernstgolven. Ze verschijnen als gevolg van grote evenementen, aan de samenvloeiing van twee massieve lichamen zoals zwarte gaten, of in het bijzonder dichte objecten - neutronensterren.
De kosmische vuurwerk van deze omvang is van invloed op de ruimte-tijd alleen de kleinste rimpel. Bijvoorbeeld, als twee zwarte gaten in botsing kwam en samengevoegd ergens in ons melkwegstelsel, gravitatiegolven kon rekken en comprimeren de afstand tussen de voorwerpen in de aarde in een meter van elkaar duizendste diameter atoom nucleus.
Er waren experimenten die de verandering van de ruimte-tijd als gevolg van dergelijke gebeurtenissen kunnen repareren.
Clifford WillEr is een goede kans om de gravitatiegolven in de komende twee jaar vast te stellen.
Laserinterferometer gravitatiegolf observatory (LIGO) Vanaf observatoria in Richland (Washington) en Livingston (Louisiana) gebruikt een laser om de kleinste vervorming in een dubbele L-vormige detectoren te bepalen. Wanneer het ruimte-tijd ribbels door het detektoren, rekt en comprimeert de ruimte, waardoor de detector op schalen. Een LIGO kan ze meten.
LIGO begon met een reeks lanceringen in 2002, maar het resultaat niet bereiken. In 2010 werd het werk uitgevoerd om te verbeteren, en opvolger van het bedrijf, moet geavanceerde LIGO observatorium weer gaan werken dit jaar. Veel van de geplande experimenten gericht op het zoeken naar gravitatiegolven.
een blik op de eigenschappen van gravitatiegolven - Een andere manier om de relativiteitstheorie te testen. Bijvoorbeeld kunnen zij worden gepolariseerd als het licht dat door het gepolariseerde glazen. De relativiteitstheorie voorspelt kenmerken van dit effect, en eventuele afwijkingen van de berekeningen kan reden om de theorie te twijfelen.
verenigde theorie
Clifford Will is van mening dat de ontdekking van gravitatiegolven alleen versterken Einstein's theorie:
Ik denk dat we moeten blijven zoeken naar bewijs van de algemene relativiteitstheorie, om zeker te zijn dat het goed is.
En waarom hebben we deze experimenten nodig?
Een van de belangrijkste en meest moeilijk te bereiken in de moderne fysica - het vinden van een theorie die met elkaar zou verbinden de Einstein studie, dat is de wetenschap van de macrokosmos, en kwantummechanica, De realiteit van de kleinste objecten.
Vooruitgang in deze richting, kwantumzwaartekrachtKan nodig zijn om wijzigingen in de algemene relativiteitstheorie te maken. Het is mogelijk dat experimenten op het gebied van quantum zwaartekracht zoveel energie dat ze onmogelijk uit te voeren zou zijn vereist. "Maar wie weet - zei Will - misschien in een quantum universum, is er een effect, een lichte, maar beschikbaar voor zoeken."