Principal Biografie Teoria generală a relativității a lui Albert Einstein

Teoria generală a relativității a lui Albert Einstein

Albert Einstein

Teoria generală a relativității

Deși Einstein schimbase fața fizicii moderne odată cu lansarea lucrării sale din 1905 despre relativitatea specială, el nu era mulțumit de teorie. El a vrut să construiască o teorie mai generală care să includă și să explice gravitația.

Poza lui Albert Einstein

Albert Einstein în 1921
Sursa: fotografia Premiului Nobel pentru fizică
Omul care cade

Unul dintre primele experimente de gândire ale lui Einstein asupra acestui subiect a implicat un om în cădere. Și-a dat seama că o persoană care cade în cădere liberă nu își va simți propria greutate. Dacă persoana ar fi fost într-o cameră închisă în timp ce cădea, ar avea aceeași experiență ca cineva care plutea fără greutate în spațiul cosmic (cel puțin până când a lovit solul). Ceea ce însemna acest lucru pentru Einstein era că gravitația nu exista pentru observator.

Principiul echivalenței

Einstein și-a folosit experimentul de gândire „omul care cade” pentru a dezvolta principiul echivalenței. Acest principiu spunea că efectele gravitației și efectele accelerației au fost produse de aceeași structură. El și - a publicat ideile la sfârșitul unui articol din 1907 publicat deAnuarul de radioactivitate și electronică. Deși ar mai dura câțiva ani, conceptul principiului echivalenței ar servi ca un pas important în drumul relativității generale.

Predicții timpurii

Pe lângă faptul că a venit cu principiul echivalenței, Einstein a folosit această idee pentru a face câteva preziceri importante din lumea reală. În primul rând, el a demonstrat că ceasurile ar funcționa mai lent cu cât câmpul gravitațional este mai intens. Cu alte cuvinte, ceasurile de pe Jupiter ar funcționa mai încet decât ceasurile de pe Pământ. Aceasta este acum cunoscută sub numele de dilatație gravitațională a timpului. De asemenea, Einstein a prezis că gravitația va determina curbarea luminii, o predicție care ar putea fi dovedită prin experiment.

Desenul lui Einstein

Această imagine arată unul dintre experimentele de gândire ale lui Einstein
unde compară o minge care cade pe podea într-o rachetă accelerată
(stânga) și una pe Pământ (dreapta).
Efectul este identic în ambele situații.

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

Strategii

În următorii câțiva ani, Einstein va urmări o soluție la relativitatea generală folosind două strategii diferite: o strategie matematică și o strategie fizică. Încercările sale timpurii din 1912 la soluția matematică pot fi văzute într-un caiet numitCaietul Zurich. Cu toate acestea, Einstein a abandonat strategia matematică după un an, considerând că ecuațiile sale finale nu îndeplinesc condițiile necesare. Apoi și-a îndreptat efortul pe deplin către strategia fizică și a lansat o lucrare care a devenit cunoscută sub numele deproiectala subiect.

Succesul și teoria generală a relativității

Einstein a fost oarecum mulțumit deproiectahârtie și, până în 1915, ajunsese la realizarea faptului căproiectateoria era defectuoasă. Totdeauna persistent, Einstein a revenit la o strategie matematică. Până la sfârșitul anului 1915, Einstein începuse să formeze ecuații care să-i explice ideea relativității generale. Primul său succes major a venit atunci când a calculat cu succes rezultatele corecte pentru schimbarea orbitei lui Mercur. Acest eveniment a fost descris ca una dintre cele mai emoționante zile din viața lui Einstein. A fost rezultatul anilor de muncă grea. Apoi și-a rafinat ecuațiile și le-a prezentat într-o prelegere la Academia Prusiană numită „Ecuațiile de câmp ale gravitației. ' Einstein ar considera teoria sa relativității generale realizarea supremă a carierei sale.

Noile ecuații ale lui Einstein nu erau la fel de simple ca E = mc^Două, dar erau la fel de profunde. Cea mai faimoasă dintre ecuațiile de câmp ale lui Einstein arată astfel:

Eclipsă solară și verificare experimentală

Teoria lui Einstein nu a fost acceptată sau utilizată pe scară largă de lumea științifică la început. În 1919, teoria sa a fost confirmată atunci când a prezis corect devierea luminii stelelor de către soare în timpul unei eclipse de soare. Confirmarea teoriei sale i-a adus lui Einstein faima la nivel mondial. Un ziar britanic a proclamat „Revoluția în știință - Noua teorie a universului - idei newtoniene dărâmate”. Deși acest experiment a adus o atenție și o acceptare semnificativă teoriei, teoria nu a fost folosită pe scară largă de către fizicieni până în anii 1960 și 1970.

O imagine a eclipsei din 1919
Autor: F. W. Dyson, A. S. Eddington și C. Davidson

Fapte interesante

Când a discutat despre succesul său în găsirea unei soluții la relativitatea generală, Einstein a spus: „Cele mai îndrăznețe vise ale mele s-au împlinit”.

Einstein a lucrat cu matematicianul David Hilbert la teoria relativității generale, inclusiv la participarea la prelegerile lui Hilbert și împărtășirea ideilor în scrisori.

Albert Einstein Biografie Cuprins