Care este teoria generală a relativității a lui Einstein?

Relativitatea generală este de bazăbloc de construcție al fizicii moderne. Ea explică gravitația bazată pe capacitatea spațiului de a „îndoi” sau, mai precis, leagă gravitația de geometria în schimbare a spațiului-timp. Albert Einstein a fondat teoria „generală” a relativității (GR) în 1915, la zece ani de la crearea teoriei „speciale”, aplicând viteza universală a luminii și presupunând că legile fizicii rămân neschimbate în orice cadru de referință dat. Dar GRT este atât de complicat pe cât ar putea părea la prima vedere?

Teoria generală a relativității - o teorie geometrică a gravitației care dezvoltă o teorie specială a relativității

Cum să înțelegem Relativitatea generală?

Teoria generală a relativității a lui Einstein poate fi rezumată în doar 12 cuvinte:„Spațiul-timp spune materia cum să te miști; materia spune spațiu-timp cum să se îndoaie "... Dar aceasta este o scurtă descriere făcută de un fizicianJohn Wheeler, ascunde un adevăr mai complex și mai profund. În afară de teoria cuantică, relativitatea generală este unul dintre cei doi piloni ai fizicii moderne - teoria noastră funcțională a gravitației și teoria foarte mare a planetelor, galaxiilor și a universului în ansamblu. Este o continuare a teoriei speciale a relativității a lui Einstein - dar atât de masivă încât i-a trebuit 10 ani, din 1905 până în 1915, să treacă de la unul la altul.

Potrivit New Scientist, potrivit unui specialteoria relativității (SRT), mișcarea îndoaie spațiul și timpul. Relativitatea generală a lui Einstein a combinat-o cu principiul menționat de Galilei în urmă cu mai bine de trei secole: obiectele care cad sunt accelerate cu aceeași viteză indiferent de masa lor.

O pene și un ciocan care se încadrează din Turnul aplecat din Pisa, vor lovi pământul în același timp, dacă nu ții cont de rezistența aerului.

După Galileo, Isaac Newton a arătat că acest lucrupoate fi adevărat numai dacă există o coincidență ciudată: masa inerțială, care cuantifică rezistența organismului la accelerație, trebuie să fie întotdeauna egală cu masa gravitațională, care cuantifică răspunsul corpului la gravitație. Nu există niciun motiv evident pentru care acest lucru ar trebui să fie așa, dar niciun experiment nu i-a separat vreodată pe cei doi.

La fel cum a folosit constantaviteza luminii pentru construirea relativității speciale, Einstein a declarat că este un principiu al naturii: principiul echivalenței. Înarmat cu acest și noul concept de spațiu și timp ca „spațiu” întrețesut, puteți construi o imagine în care gravitația este doar o formă de accelerație.

Obiectele masive deformează spațiul-timp în jurul lor, forțând obiectele să se accelereze spre ele.

Deși gravitația domină spațiul marela scară și aproape de mase foarte mari, cum ar fi planetele sau stelele, este de fapt cea mai slabă dintre cele patru forțe cunoscute ale naturii - și singura teorie cuantică inexplicabilă. Teoria cuantică și relativitatea generală sunt aplicate la diferite scări. Acest lucru face dificil să înțelegem ce s-a întâmplat în primele momente ale Big Bang-ului, de exemplu, când universul era foarte mic și forța gravitației era enormă. Într-o altă situație, când aceste forțe se ciocnesc la orizontul evenimentului unei găuri negre, apar paradoxuri insolubile.

De exemplu, mecanica cuantică are modalități de a ține cont de lucruri precum infinituldar dacă încercăm să facem același lucru cu relativitatea generală, matematica generează predicții care nu au sens.

Unii fizicieni își bazează speranțele asupra faptului căîntr-o zi, o anumită „teorie a tot” va putea combina teoria cuantică și relativitatea generală, deși încercările precum teoria șirurilor și gravitația cuantică a buclelor nu au dat rezultate. Între timp, relativitatea generală a lui Einstein a prezis că grupurile de masă foarte dense pot denatura spațiul timpului atât de mult încât nici lumina nu poate scăpa de la el. Acum numim aceste obiecte „găuri negre”, putem fotografia „orizontul evenimentului” care înconjoară acești monștri cosmici și suntem practic convinși că o gaură neagră supermasivă se rotește în centrul fiecărei galaxii masive.

Ecuațiile matematice ale teoriei generaleRelativitatea lui Einstein, testată încă o dată, este în prezent cea mai precisă modalitate de a prezice interacțiuni gravitaționale, înlocuind cele dezvoltate de Isaac Newton cu câteva secole mai devreme.

Citiți articole și mai interesante despre modul în care Universul din jurul nostru funcționează pe canalul nostru din Yandex.Zen. Abonamentul vă permite să citiți articole care nu sunt pe site.

Dar poate cel mai mare triumf al teoriei generalede relativitate a venit în 2015, când au fost descoperite valuri gravitaționale - ondulări în spațiu-timp cauzate de mișcarea obiectelor foarte masive. Semnalul că două găuri negre s-au contopit și s-au contopit într-una a fost un triumf al muncii dureroase, realizate de echipa internațională de cercetători din laboratoarele LIGO VIRGO. Citiți mai multe despre modul în care experții caută astăzi valuri gravitaționale în fascinantul articol de Ilya Khel. Într-un fel sau altul, dezvoltarea unei „versiuni” cuantice-fizice a relativității generale rămâne un obiectiv constant al fizicii moderne.