Joten tutkijat ovat löytäneet gravitaatioaaltoja - aika-ajan aaltoiluja. Albert Einstein ehdotti heidän olemassaolonsa 100 vuotta sitten, ja suora havainnointi antoi viimeisen todistuksen suuren tutkijan mestariteoksesta: yleisestä suhteellisuudesta. Caltechin ja MIT: n tutkijat ovat havainneet kahden törmäävän mustan aukon tuottaman gravitaatioaallon.
Einsteinia ei aina pidetty neroina. Kun hän ensimmäisen kerran ilmaisi kyseenalaiset ajatuksensa suhteellisuusteoriasta, jotkut tutkijat järjestivät mielenosoituksia. Toiset vain pilkkasivat Einsteinia lehdistössä syyttäen häntä sekä vaarallisista ideoista että juutalaisesta alkuperästä.
Mutta tiedemiehen työ käänsi fysiikan ylösalaisin sen perustana. Einsteinin maailmankaikkeus pelaa nopeasti ja luonnollisesti sijainnin ja nopeuden käsitteillä - lukuun ottamatta valoa, joka lakaisee aina tyhjiön läpi nopeudella 300 miljoonaa metriä sekunnissa. Avaruus ja aika sekoitetaan nelidimensionaaliseksi melassiksi, jota kutsutaan avaruudeksi, jota aine, aine, massa voivat venyttää ja vääristää. Ja liikkuva aine seuraa aika-ajan käyriä - piilotettua geometriaa, jonka koemme painovoimana.
Kuulostaa pelkkältä hölynpölyltä.
Mutta viimeisten 100 vuoden aikana kokeet ovat osoittaneet uudestaan ja uudestaan: Einsteinilla on oikeus. Hänen teoriansa on osoittautunut liian monta kertaa luetellakseen kaikkia näitä aikoja täällä, mutta jopa kaikkein silmiinpistävimmät tapaukset ovat vaikuttavia.
Valo on sekä aalto että hiukkanen
Mainosvideo:
Einsteinin nimi liittyy useimmiten suhteellisuusteoriaan, mutta hän voitti Nobel-palkinnon valotyössään. Klassinen fysiikka oletti, että valo on aalto, mutta tämä teoria ei pystynyt selittämään, miten ja miksi metallit lähettävät elektroneja valaistessaan - tätä ilmiötä kutsutaan valosähköiseksi vaikutukseksi.
Einstein selitti tämän oudon käyttäytymisen ehdottamalla, että valo koostuu itse asiassa erillisistä aaltopaketeista (fotoneista), joiden energioihin liittyy niiden taajuus. Tämä löytö johti kvanttifysiikan syntymiseen, jossa kaikki atomit käyttäytyvät oudolla aaltomaisella tavalla, ja Einstein auttoi tekemään tämän löydön.
Avaruusaika voi taipua
Einsteinin ensimmäinen merkittävä voitto yleissuhteellisuudessa tuli, kun hän selitti Merkuruksen kiertoradan salaperäisen huojunnan. Vuonna 1859 loistava ranskalainen tähtitieteilijä Urbain Le Verrier katsoi tämän vaikutuksen ennennäkemättömälle Vulcan-nimiselle planeetalle, jonka mukaan se houkuttelee elohopeaa. Mutta vuosien etsintä ei johtanut mihinkään, kukaan ei löytänyt yhtään vulkaanista.
Einsteinin suureksi iloksi hänen uusi suhteellisuusteoriansa toi Vulcanin jaloilleen osoittaen, että auringon massa taipuu lähellä aika-aikaa, aivan kuten keilapallo taipuisikin joustavan mutta pehmeän pinnan. Koska elohopea on niin lähellä aurinkoa, sen heiluva kiertorata on lähinnä polkua avaruuden läpi, jonka kaareva on auringon massa. Ei ole eikä ollut muuta planeettaa: kyse on maailmankaikkeuden geometriasta, jota Newton ei epäillyt.
Aika-aika voi olla "linssi"
Einstein oli jälleen oikeassa toukokuussa 1919 täydellisen auringonpimennyksen aikana. Suhteellisuusteorian mukaan auringon massa kaareva avaruusaika taipuu tulevaa tähtivaloa kuin linssi.
Brittiläinen tähtitieteilijä Arthur Eddington otti suuria kuvia pimennyksestä ja huomasi, että aurinko oli venyttänyt Hyades-tähtijoukon taivuttamalla yksittäisten tähtien valoa noin yhdellä kahdella tuhannesosalla astetta, kuten Einstein ennusti, joka kaksinkertaisti Newtonin fysiikan ennustaman kaarevuuden.
Jopa Einstein ei odottanut, kuinka hyödyllinen tämä ilmiö olisi tähtitieteilijöille: käyttämällä itse galakseja jättiläislinsseinä tähtitieteilijät voivat katsoa menneisyyteen, maailmankaikkeuden varhaisimpina vuosina. Ja kun tähtitieteilijät näkevät, että linssit johtuvat joistakin näkymättömistä massoista, se antaa heille mahdollisuuden kartoittaa valtavia alueita pimeää ainetta.
Massojen kierto kiertää aika-aikaa
Aine ei loimi aika-aikaa, kuten keilapallo, mutta maapallon pyörivät massat vetävät helposti tilaa ympärilleen, kuten lusikka melassissa. Tämä vaikuttaa lähimpien satelliittien kiertoradoihin - inertiaalisten viitekehysten vetämisen omituiseen vaikutukseen, Lense-Thirring -efektiin.
Vuonna 1918 yleisen suhteellisuusteorian ennustaman Lense-Thirring -vaikutuksen vahvistettiin vuonna 2004, kun tutkijat havaitsivat, että maapallon kierto syrjäytti helposti kahden satelliitin kiertoradat. Vuonna 2011 NASA: n Gravity Probe B -koetin vahvisti löydön ja tarkensi numeroita.
Painovoima hidastaa aikaa
Einsteinin yhtälöt antavat aineelle myös kyvyn nopeuttaa tai hidastaa aikaa - ja muuttaa valon väriä.
Voimme nähdä tämän oudon ennusteen oikean jopa maapallolta: kaukaisista tähdistä tuleva valo saa korkeammat taajuudet - tai näyttää sinisemmältä - kuin syvässä avaruudessa oleva tarkkailija näkisi. Ja mitä kauempana siirryt maan gravitaatiokaivosta, sitä matalamman ja matalamman taajuuden maasta tuleva valo vastaanottaa tottelemalla painovoiman punasiirtymän vaikutusta.
Loppujen lopuksi edes älypuhelimesi ei voi sivuuttaa suhteellisuusteoriaa: ilman relativistisia korjauksia GPS-satelliittien kellot rastaisivat 38 mikrosekuntia nopeammin joka päivä kuin maapallolla, tuhoten järjestelmän tarkkuuden kahden minuutin kuluttua ja lisäämällä 10 kilometriä virheitä päivittäin.