100 χρόνια Θεωρία της Σχετικότητας του Άλμπερτ Αϊνστάιν
Πριν από εκατό χρόνια, ο Albert Einstein άλλαξε τον τρόπο που σκεφτόμαστε για το σύμπαν για πάντα, αλλά αυτό είναι η κληρονομιά της θεωρίας και πόσο χρήσιμο είναι αυτό σήμερα;
Gravity δένει το σώμα μας στον πλανήτη Γη, αλλά δεν καθορίζει τα όρια του ανθρώπινου νου στα ύψη. Τον Νοέμβρη 1915 - ακριβώς πριν από ένα αιώνα - αυτό αποδείχθηκε για να είναι αληθινό, όταν ο Άλμπερτ Αϊνστάιν, σε μια σειρά διαλέξεων στο Πρωσική Ακαδημία Επιστημών, παρουσίασε μια θεωρία που θα μπορούσε να φέρει επανάσταση στον τρόπο που βλέπουμε τη βαρύτητα - και της ίδιας της φυσικής.
Για δύο αιώνες, Νεύτωνα εξαιρετικά απλή και κομψή θεωρία της παγκόσμιας έλξης είχαν φάνηκε να εξηγήσει το θέμα καλά. Αλλά, όπως είναι όλο και πιο αληθινή για τη φυσική, απλή ακριβώς δεν το κόβει πια.
Αφετηρία του Αϊνστάιν για τη γενική σχετικότητα ήταν η θεωρία του για την ειδική σχετικότητα, που δημοσιεύθηκε το 1905. Αυτό εξηγείται πώς διαμορφώνονται οι νόμοι της φυσικής σε συνθήκες έλλειψης βαρύτητας. Στο κέντρο και των δύο θεωριών είναι μια περιγραφή του χώρου και του χρόνου που είναι διαφορετική από αυτή που η κοινή λογική θα πρότεινα.
Οι θεωρίες εξηγούν πώς να ερμηνεύουν την κίνηση μεταξύ διαφόρων τόπων που κινούνται σε σταθερές ταχύτητες σε σχέση με το άλλο - και όχι σε σχέση με κάποιο είδος απόλυτου αιθέρα (καθώς ο Νεύτων είχε αναλάβει). Ενώ οι νόμοι της φυσικής είναι καθολική, λέει, διαφορετικά οι θεατές θα δουν το χρονοδιάγραμμα των εκδηλώσεων με διαφορετικό τρόπο, ανάλογα με το πόσο γρήγορα ταξιδεύουν. Ένα γεγονός που φαίνεται να λαμβάνει 1.000 χρόνια, όταν το βλέπουμε από τη Γη μπορεί να φαίνεται για να πάρει μόνο ένα δευτερόλεπτο για κάποιον σε ένα διαστημόπλοιο που ταξιδεύει με μεγάλη ταχύτητα.
Στο κέντρο των θεωριών του Einstein είναι το γεγονός ότι η ταχύτητα του φωτός είναι ανεξάρτητη από την κίνηση του παρατηρητή ο οποίος τη μέτρηση της ταχύτητας. Αυτό είναι περίεργο, διότι η κοινή λογική υπαγορεύει ότι αν κάθεστε στο αυτοκίνητό σας μαζί με μια σιδηροδρομική γραμμή, ένα τρένο που περνά από θα φαίνεται να κινείται πολύ πιο γρήγορα από ό, τι αν ακολουθούσε την ίδια κατεύθυνση. Ωστόσο, αν αντί να καθίσετε και να παρακολουθήσετε μία δέσμη φωτός περνούν, θα κινηθεί εξίσου γρήγορα, ανεξάρτητα από το αν είχαν την ακόλουθη είτε όχι - μια σαφή ένδειξη ότι κάτι δεν πάει καλά με την κοινή λογική.
καμπυλότητα του διαστήματος χρόνου. Mopic
Η συνέπεια αυτής της θεωρίας είναι ότι πρέπει να εγκαταλείψουμε την ιδέα ότι υπάρχει μια παγκόσμια ώρα, και να αποδεχθεί ότι ο χρόνος καταχωρηθεί από ένα ρολόι εξαρτάται από την πορεία της, καθώς κινείται μέσα στο σύμπαν.Αυτό σημαίνει επίσης ότι ο χρόνος περνάει πιο αργά όταν θα πάμε γρήγορα, πράγμα που σημαίνει ένα δίδυμο θα το διάστημα θα γεράσει πιο αργά από ό, τι αδελφό τους πίσω στη Γη. Αυτό το «δίδυμο παράδοξο» μπορεί να φαίνεται σαν ένα μαθηματικό τέχνασμα, αλλά ήταν στην πραγματικότητα επαληθεύονται πειραματικά το 1971 σε ένα πείραμα που λαμβάνουν τα ατομικά ρολόγια με εμπορικές πτήσεις.
Η ειδική σχετικότητα λειτουργεί μόνο για τα αδρανειακά συστήματα που κινούνται σε σχέση μεταξύ τους, εφόσον κινούνται με σταθερή ταχύτητα - δεν μπορεί να περιγράψει τι συμβαίνει όταν επιταχύνονται. Αϊνστάιν αναρωτήθηκε πώς να επεκταθεί για να περιλάβει τέτοια επιτάχυνση και επιτρέπουν τη σοβαρότητα της παράβασης, η οποία προκαλεί την επιτάχυνση και είναι, μετά από όλα, παντού.
Συνειδητοποίησε ότι η επίδραση της βαρύτητας εξαφανίζεται αν κάποιος δεν προσπαθεί να το ξεπεράσει. Φαντάστηκε άτομα σε ένα ασανσέρ των οποίων τα καλωδιακά είχε σπάσει σε ελεύθερη πτώση και εργάστηκε ότι, δεδομένου ότι τα αντικείμενα θα πρέπει είτε επιπλέουν ακίνητος ή με σταθερή ταχύτητα, οι άνθρωποι δεν θα αισθάνονται βαρύτητα. Αλλά σήμερα γνωρίζουμε ότι αυτό είναι αλήθεια, όπως την έχουμε δει τους εαυτούς μας σε άτομα που βρίσκονται στο Διεθνή Διαστημικό Σταθμό. Και στις δύο περιπτώσεις δεν υπάρχουν δυνάμεις αντιδρώντας στην επίδραση της βαρύτητας και οι άνθρωποι βιώνουν καμία βαρύτητα.
ΣΗΜΕΙΩΣΗ
Μία από τις συνέπειες της Γενικής Θεωρίας της Σχετικότητας είναι ότι το ταξίδι στο χρόνο μπορεί να είναι δυνατή. Ο φυσικός Kurt Gödel έδειξε ότι υπάρχουν λύσεις στις εξισώσεις του Αϊνστάιν που περιέχουν κλειστές χρονικές καμπύλες (ΚΜΑ), τα οποία επιτρέπουν την θηλιές στο χρόνο. Οι λύσεις απαιτούν ακραίες φυσικές συνθήκες απίθανο να συμβούν στη φύση, και παραμένει ανοιχτό το ερώτημα κατά πόσον απαιτούνται περαιτέρω νόμους της φυσικής θα τα εξαλείψει πλήρως. Από το έργο του άλλου - ομοίως πρακτική - γενική σχετικότητα λύσεις που περιέχουν ΚΜΑ έχουν βρεθεί, όπως ο κύλινδρος Tipler και διαπόρευτος σκουληκότρυπες.
Einstein συνειδητοποιήσει επίσης ότι η επίδραση της βαρύτητας είναι το ίδιο με το αποτέλεσμα της επιτάχυνσης? οδήγηση off με μεγάλη ταχύτητα μας σπρώχνει προς τα πίσω, σαν να ήταν μαζί μας βαρύτητας τράβηγμα. Τα δύο αυτά στοιχεία οδήγησαν τον Αϊνστάιν στη γενική σχετικότητα. Ενώ ο Νεύτωνας είχε δει βαρύτητας πολλαπλασιάζονται μεταξύ των φορέων, ο Αϊνστάιν περιέγραψε έχει ως ψευδο δύναμη που υφίσταται, διότι το σύνολο συνυφασμένη ύφασμα του χώρου και του χρόνου κάμπτεται γύρω από ένα ογκώδες αντικείμενο.
Ο ίδιος ο Αϊνστάιν είπε την πορεία του δεν ήταν καθόλου εύκολο. Έγραψε ότι «σε όλη μου τη ζωή δεν έχω δούλευαν σχεδόν τόσο σκληρά, και έχω γίνει διαποτισμένη με μεγάλο σεβασμό για τα μαθηματικά, το λεπτότερο μέρος του οποίου είχα στο απλό πνεύμα μου θεωρηθεί ως απλή πολυτέλεια μέχρι τώρα."
Τα αποδεικτικά στοιχεία
Από τη στιγμή που ο Αϊνστάιν ανακάλυψε τη γενική σχετικότητα, κατάλαβε ότι εξηγεί την αποτυχία της θεωρίας του Νεύτωνα να λογοδοτήσουν για την τροχιά του Ερμή. Η τροχιά δεν είναι αρκετά κυκλική πράγμα που σημαίνει ότι υπάρχει ένα σημείο στο οποίο είναι πιο κοντά στον ήλιο. Η θεωρία του Νεύτωνα προβλέπει ότι αυτό το σημείο είναι σταθερό, αλλά η παρατήρηση δείχνει ότι περιστρέφεται αργά γύρω από τον ήλιο και τον Αϊνστάιν, διαπίστωσε ότι η γενική σχετικότητα περιγράφει σωστά την περιστροφή.
"Ήμουν δίπλα με τον εαυτό μου χαρούμενη ενθουσιασμό», έγραψε μερικούς μήνες αργότερα. Από τότε, η γενική σχετικότητα έχει περάσει πολλές δοκιμασίες παρατήρησης με τα χρώματα πετάγματος.
Χρησιμοποιείτε τη γενική σχετικότητα, κάθε φορά που επικαλούνται το σύστημα GPS για να βρείτε τη θέση σας στην επιφάνεια της Γης. Το σύστημα αυτό εκπέμπει ραδιοσήματα από δορυφόρους και 24 ο δέκτης GPS του τηλεφώνου ή το αυτοκίνητό σας αναλύει τρία ή περισσότερα από αυτά τα σήματα για να καταλάβουμε τη θέση σας με τη χρήση της γενικής σχετικότητας. Αν είχε χρησιμοποιήσει τη θεωρία του Νεύτωνα, το σύστημα GPS θα έχουν δώσει τη λανθασμένη θέση.
Αλλά ενώ η γενική σχετικότητα λειτουργεί καλά για να περιγράψει τον φυσικό κόσμο σε μεγάλες κλίμακες, η κβαντική μηχανική έχει αναδειχθεί ως η πιο επιτυχημένη θεωρία για μικροσκοπικά σωματίδια, όπως αυτές που συνθέτουν ένα άτομο. Ακριβώς όπως και τις θεωρίες της σχετικότητας, η κβαντική μηχανική είναι αντίθετος προς την πραγματικότητα. Είτε είναι δυνατόν να ενώσει τις δύο Μένει να δούμε, αλλά είναι απίθανο να επαναφέρει την κοινή λογική στο πεδίο της φυσικής.
Πηγή:The World Weekly
- Κατηγορία ΕΠΙΣΤΗΜΕΣ