Основен Биография Общата теория на относителността на Алберт Айнщайн

Общата теория на относителността на Алберт Айнщайн

Алберт Айнщайн

Обща теория на относителността

Въпреки че Айнщайн е променил облика на съвременната физика с пускането на своя доклад от 1905 г. за специална относителност, той не е доволен от теорията. Искаше да изгради по-обща теория, която да включва и обяснява гравитацията.

Снимка на Алберт Айнщайн

Алберт Айнщайн през 1921г
Източник: снимка на Нобелова награда за физика
Падащият човек

Един от първите мисловни експерименти на Айнщайн по темата включваше падащ човек. Той осъзна, че човек, който пада при свободно падане, няма да почувства собственото си тегло. Ако човекът беше в затворена камера, докато падаше, щеше да има същото преживяване като някой, който плаваше в безтегловност в космическото пространство (поне докато удари земята). Това, което означаваше за Айнщайн, беше, че гравитацията не съществува за наблюдателя.

Принципът на еквивалентност

Айнщайн използва своя мисловен експеримент „падащ човек“, за да развие принципа на еквивалентност. Този принцип казва, че въздействието на гравитацията и въздействието на ускорението се произвеждат от една и съща структура. Той публикува идеите си в края на статия от 1907 г., публикувана отГодишник по радиоактивност и електроника. Въпреки че ще отнеме още няколко години, концепцията за принципа на еквивалентност ще служи като важна стъпка по пътя към общата теория на относителността.

Ранни прогнози

В допълнение към излизането с принципа на еквивалентност, Айнщайн използва тази идея, за да направи някои важни прогнози от реалния свят. Първо, той демонстрира, че часовниците всъщност ще работят по-бавно, колкото по-интензивно е гравитационното поле. С други думи, часовниците на Юпитер биха работили по-бавно от часовниците на Земята. Сега това е известно като гравитационно разширение на времето. Айнщайн също прогнозира, че гравитацията ще доведе до изкривяване на светлината, предсказание, което може да бъде доказано чрез експеримент.

Рисунка на Айнщайн

Тази снимка показва един от мисловните експерименти на Айнщайн
където той сравнява топка, падаща на пода в ускоряваща се ракета
(вляво) и един на Земята (вдясно).
Ефектът е идентичен и в двете ситуации.

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

Стратегии

През следващите няколко години Айнщайн ще търси решение на общата теория на относителността, използвайки две различни стратегии: математическа стратегия и физическа стратегия. Неговите ранни опити през 1912 г. за математическо решение могат да се видят в тетрадка, нареченаБележник в Цюрих. Въпреки това, Айнщайн изоставя математическата стратегия, след като чувства, че окончателните му уравнения не отговарят на необходимите условия. След това той насочи усилията си изцяло към физическата стратегия и пусна вестник, който стана известен катодизайнпо темата.

Успехът и общата теория на относителността

Айнщайн беше само донякъде доволен отдизайнхартия и до 1915 г. той е осъзнал, чедизайнтеорията беше погрешна. Винаги упорит, Айнщайн се връща към математическа стратегия. До края на 1915 г. Айнщайн започва да формира уравнения, които да обяснят идеята му за общата теория на относителността. Първият му голям успех дойде, когато той успешно изчисли правилните резултати за изместването в орбитата на Меркурий. Това събитие е описано като един от най-емоционалните дни в живота на Айнщайн. Това беше резултат от години упорит труд. След това усъвършенства уравненията си и ги представи в лекция в пруската академия, наречена „Полевите уравнения на гравитацията. ' Айнщайн би приел своята теория за общата теория на относителността за увенчаването на кариерата си.

Новите уравнения на Айнщайн не бяха толкова прости, колкото по-ранните му E = mc^две, но те бяха също толкова дълбоки. Най-известното от полевите уравнения на Айнщайн изглежда така:

Слънчево затъмнение и експериментална проверка

Теорията на Айнщайн първоначално не беше широко приета или използвана от научния свят. През 1919 г. теорията му се потвърждава, когато правилно предсказва отклонението на звездната светлина от слънцето по време на слънчево затъмнение. Потвърждението на неговата теория донесе на Айнщайн световна слава. Един британски вестник провъзгласи „Революция в науката - Нова теория на Вселената - Нютонови идеи свалени“. Въпреки че този експеримент донесе значително внимание и приемане на теорията, теорията не беше широко използвана от физиците до 60-те и 70-те години.

Снимка на затъмнението от 1919г
Автор: F. W. Dyson, A. S. Eddington и C. Davidson

Интересни факти

Когато обсъждаше успеха си в намирането на решение за общата теория на относителността, Айнщайн каза: „Най-смелите ми мечти вече се сбъднаха“.

Айнщайн е работил с математика Дейвид Хилберт по теорията на общата теория на относителността, включително да посещава лекциите на Хилберт и да споделя идеи в писма.

Алберт Айнщайн Биография Съдържание