Tā bija Einšteins labi? Mēs pārbaudīt relativitātes teoriju

Pirms simts gadiem, 1915. gadā, jauns Šveices zinātnieks, kurš tobrīd jau bija veiktas revolucionāras atklājumus fizikā, ierosināja būtiski jaunu izpratni par smaguma.

1915. gadā Einšteins publicēja vispārējā relativitātes teorijuKura raksturo gravitācijas būtiskas īpašuma kosmosa laika. Viņš iepazīstināja ar virkni vienādojumi, kas raksturo ietekmi uz liekuma enerģijas kosmosa laika un kustību klātbūtni tajā matērijas un starojumu.

Simt gadus vēlāk vispārējā relativitātes teoriju (GTR) ir kļuvis par pamatu būvniecībā mūsdienu zinātne, tā ir izturējusi visas pārbaudes, ar kurām zinātnieki uzbruka viņai.

Bet vēl nesen tas bija iespējams veikt eksperimentus saskaņā ekstrēmos apstākļos, lai pārbaudītu stabilitātes teoriju.

Tas ir pārsteidzošs, cik spēcīga izrādījās relativitāti 100 gadu laikā. Mēs joprojām izmantot to, ka Einšteins rakstīja!

Clifford Will teorētiskā fiziķis, University of Florida

Tagad zinātnieki ir tehnoloģija, kas ļauj jums meklēt fizikas ārpus vispārējās relativitātes.

Jauns skatījums smaguma

Vispārīgā relativitātes teorija apraksta gravitāciju nevis kā spēku (kā tas ir redzams Ņūtona fizikā), bet kā izliekuma kosmosa laika dēļ objektu svara. Zeme griežas ap sauli, nevis tāpēc, ka tā velk zvaigzne, bet tāpēc, ka Saules velki telpas un laika. Ja izstieptas segu likt smagu boulinga bumbu, sadala pārmaiņu forma - smaguma ietekmē platība ir aptuveni tāds pats.

Einšteina teorija prognozēja daži izmisīgs atvēršanu. Piemēram, iespēja esamību melno caurumu, kas saliekt telpas un laika, lai tādā mērā, ka nekas nevar izvairīties no iekšpuses, pat ne gaisma. pierādījumi vispārpieņemts viedoklis šodien tika atrasti balstās uz teoriju, ka visums izplešas un paātrinot.

Vispārīgā relativitātes teorija tika apstiprināts vairākos novērojumi. Einšteins pats izmanto vispārējo relativitāti, lai aprēķinātu orbītā Mercury, kuru kustība nevar aprakstīt ar Ņūtona likumiem. Einšteins paredzēja pastāv objektu ir tik liela, ka viņi saliekt gaismu. Šis fenomens gravitācijas lēcas, kas bieži saskaras ar astronomiem. Piemēram, meklēt extrasolar planētām, pamatojoties uz efekts smalks izmaiņām starojumu, izliekti gravitācijas lauku zvaigzni, ap kuru planēta rotē.

Pārbaude Einšteina teorijas

Vispārīgā relativitātes teorija darbojas labi gravitācijas normālu spēku, kā parādīts ar eksperimentu uz Zemes, un vērojot planētas no Saules sistēmas. Bet tas nekad nav pārbaudīts ļoti akūta iedarbība uz telpām, kas atrodas pie robežas fizikā.

Visdaudzsološākais veids, lai pārbaudītu teoriju tādos apstākļos - izmaiņu kosmosa laika uzraudzību, ko sauc par gravitācijas viļņi. Tās parādās kā rezultātā lielāko notikumu, pie drūzma no diviem masveida struktūras, piemēram, melno caurumu, vai sevišķi blīvu objekti - neitronu zvaigznēm.

Kosmiskā uguņošana šāda mēroga skars kosmosa laiku tikai vissīkākās pulsāciju. Piemēram, ja divi melnie caurumi sadūrās un apvienojās kaut kur mūsu galaktikā, gravitācijas viļņi varētu stiept un saspiest attālumu starp objektiem, kas atrodas uz zemes metru viens no otra, viena tūkstošdaļa diametrs atomu kodols.

Tur bija eksperimenti, kas var noteikt izmaiņas kosmosa laika, kā rezultātā šādu notikumu.

Tur ir laba iespēja, lai noteiktu gravitācijas viļņus nākamajos divos gados.

Clifford Will

Lāzera interferometru gravitācijas viļņu observatoriju (LIGO) No observatorijām ap Richland (Washington) un Livingston (Louisiana) izmanto lāzeru, lai noteiktu mazāko traucējumus dubulto L-veida detektoriem. Kad kosmosa laika ripples iet caur detektoru, tas stiepjas un saspiež atstarpi, tā, ka detektoru maina. LIGO var izmērīt tos.

LIGO sāka virkni palaišanu 2002. gadā, taču nesasniedza rezultātu. 2010. gadā darbs tika veikts, lai uzlabotu, un uzņēmuma pārņēmējs, Advanced LĪGO observatorija jāsāk strādāt atkal šogad. Daudzi no plānotajiem eksperimentiem, kuru mērķis ir meklēt gravitācijas viļņiem.

Vēl viens veids, kā pārbaudīt relativitātes teoriju - apskatīt īpašībām gravitācijas viļņiem. Piemēram, tie var būt polarizēta kā gaismu laiž cauri polarizētām brillēm. Relativitātes teorija prognozē iezīmes šajā sakarā, un jebkuras novirzes no aprēķiniem, var būt iemesls šaubīties teoriju.

vienota teorija

Clifford Will uzskata, ka atklājums par gravitācijas viļņu tikai stiprināt Einšteina teorija:

Es domāju, ka mums ir jāturpina meklēt pierādījumus par vispārējo relativitātes, lai pārliecinātos, ka tā ir taisnība.

Un kāpēc mums vajag šos eksperimentus?

Viens no svarīgākajiem un sarežģītas problēmas mūsdienu fizikā - meklēt teoriju, kas ir savstarpēji saistītas ar Einšteina pētījumā tas ir zinātne par visums, un kvantu mehānika, Par mazākajiem objektiem realitāti.

Progress šajā virzienā, kvantu gravitācijasVar būt nepieciešams veikt izmaiņas vispārējās relativitātes teoriju. Tas ir iespējams, ka eksperimenti jomā kvantu gravitācijas prasīs tik daudz enerģijas, ka viņiem būtu iespējams veikt. "Bet kas zina - teica Will - varbūt kvantu Visumā, ir iedarbība, neliela, bet ir pieejams meklēšanai."