Albert Einsteinin yleinen suhteellisuusteoria

Albert Einstein

Yleinen suhteellisuusteoria

Vaikka Einstein oli muuttanut modernin fysiikan kasvoja julkaisemalla vuonna 1905 julkaistun erityisen suhteellisuustasoa käsittelevän kirjansa, hän ei ollut tyytyväinen teoriaan. Hän halusi rakentaa yleisemmän teorian, joka sisältäisi ja selittäisi painovoiman.

Kuva Albert Einsteinista
Albert Einstein vuonna 1921
Lähde: Nobel-palkinto fysiikassa
Putoava mies

Yksi Einsteinin ensimmäisistä aihekokeiluista koski putoavaa miestä. Hän tajusi, että pudotessaan putoava henkilö ei tunne omaa painoaan. Jos henkilö olisi suljetussa kammiossa putoamisen aikana, hänellä olisi sama kokemus kuin jollakin, joka kelluu painottomana ulkoavaruudessa (ainakin siihen saakka, kun hän osuu maahan). Einsteinille tämä tarkoitti sitä, että tarkkailijalle ei ollut olemassa painovoimaa.

Vastaavuusperiaate

Einstein käytti 'putoavan miehen' ajatuskokeilua kehittäen vastaavuusperiaatetta. Tämä periaate sanoi, että painovoiman vaikutukset ja kiihtyvyyden vaikutukset olivat molemmat saman rakenteen tuottamia. Hän julkaisi ideansa vuoden 1907 artikkelin lopussaRadioaktiivisuuden ja elektroniikan vuosikirja. Vaikka se vie vielä useita vuosia, vastaavuusperiaatteen käsite olisi tärkeä askel tiellä yleiseen suhteellisuusteoriaan.



Varhaiset ennusteet

Vastaavuusperiaatteen lisäksi Einstein käytti tätä ajatusta tärkeiden tosielämän ennusteiden tekemiseen. Ensinnäkin hän osoitti, että kellot todella ajaisivat hitaammin, sitä voimakkaampi painovoimakenttä. Toisin sanoen Jupiterin kellot juoksisivat hitaammin kuin maapallon kellot. Tätä kutsutaan nyt gravitaatiolaajennukseksi. Einstein ennusti myös, että painovoima aiheuttaisi valon käyrän, ennusteen, joka voidaan todistaa kokeilla.

Piirustus Einsteinista
Tämä kuva näyttää yhden Einsteinin ajatuskokeista
missä hän vertaa palloa, joka putoaa lattialle kiihtyvässä raketissa
(vasemmalla) ja yksi maan päällä (oikealla).
Vaikutus on identtinen molemmissa tilanteissa.


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


Strategiat

Seuraavien vuosien aikana Einstein etsii ratkaisua yleiseen suhteellisuusteoriaan käyttämällä kahta erilaista strategiaa: matemaattista strategiaa ja fyysistä strategiaa. Hänen varhaiset yritykset vuonna 1912 matemaattiseen ratkaisuun voidaan nähdä muistikirjassa nimeltäZürichin muistikirja. Einstein kuitenkin hylkäsi matemaattisen strategian vuoden kuluttua tuntuessaan, että hänen lopulliset yhtälönsä eivät täyttäneet tarvittavia ehtoja. Sitten hän käänsi ponnistelunsa täysin fyysiseen strategiaan ja julkaisi paperin, joka tunnettiin nimellädesignaiheesta.

Menestys ja yleinen suhteellisuusteoria

Einstein oli vain hieman tyytyväinendesignpaperin ja vuoteen 1915 mennessä hän oli huomannut, ettädesignteoria oli puutteellinen. Aina sinnikkäästi Einstein palasi matemaattiseen strategiaan. Vuoden 1915 loppuun mennessä Einstein oli alkanut muodostaa yhtälöitä, jotka selittäisivät hänen ajatuksensa suhteellisesta suhteellisuudesta. Hänen ensimmäinen suuri menestyksensä tuli, kun hän laski onnistuneesti oikeat tulokset Merkuruksen kiertoradan muutokselle. Tätä tapahtumaa on kuvattu yhdeksi tunteellisimmista päivistä Einsteinin elämässä. Se oli vuosien kovan työn tulos. Sitten hän tarkensi yhtälöitään ja esitti ne luennolla Preussin akatemiassa nimeltäGravitaation kenttäyhtälöt. ' Einstein piti yleissuhteellisuusteoriaa uransa kruunajaisena.

Einsteinin uudet yhtälöt eivät olleet yhtä yksinkertaisia ​​kuin hänen aikaisemmat E = mckaksi, mutta ne olivat yhtä syvällisiä. Tunnetuin Einsteinin kenttäyhtälöistä näyttää tältä: Auringonpimennys ja kokeellinen todentaminen

Einsteinin teoria ei ollut aluksi laajalti hyväksytty eikä käytetty tiedemaailmassa. Vuonna 1919 hänen teoriansa vahvistettiin, kun se ennusti oikein tähtien valon taipumisen auringonpimennyksen aikana. Hänen teoriansa vahvistus toi Einsteinille maailmanlaajuisen maineen. Eräs brittiläinen sanomalehti julisti '' Vallankumous tieteessä - maailmankaikkeuden uusi teoria - Newtonin ideat kukistuvat ''. Vaikka tämä koe toi teoriaan huomattavaa huomiota ja hyväksyntää, fyysikot eivät käyttäneet teoriaa laajalti vasta 1960- ja 1970-luvuilla.

Kuva vuoden 1919 pimennyksestä
Kuva vuoden 1919 pimennyksestä
Kirjoittajat: F. W. Dyson, A. S. Eddington ja C. Davidson

Mielenkiintoisia seikkoja

Keskustellessaan menestyksestään löytää ratkaisu yleiseen suhteellisuusteoriaan Einstein sanoi: 'Rohkeimmat unelmani ovat nyt toteutuneet.'

Einstein työskenteli matemaatikko David Hilbertin kanssa yleisen suhteellisuusteorian parissa, mukaan lukien osallistuminen Hilbertin luennoille ja ajatusten jakaminen kirjeinä.



Albert Einsteinin elämäkerran sisältö
  1. Yleiskatsaus
  2. Kasvaa Einsteiniksi
  3. Koulutus, patenttivirasto ja avioliitto
  4. Ihme vuosi
  5. Yleisen suhteellisuusteorian teoria
  6. Akateeminen ura ja Nobel-palkinto
  7. Saksasta poistuminen ja toinen maailmansota
  8. Lisää löytöjä
  9. Myöhempi elämä ja kuolema
  10. Albert Einsteinin lainaukset ja bibliografia
>> Keksijät ja tutkijat

Muut keksijät ja tutkijat:
Alexander Graham Bell
Rachel Carson
George Washington Carver
Francis Crick ja James Watson
Marie Curie
Leonardo da Vinci
thomas Edison
Albert Einstein
Henry Ford
Ben Franklin
Robert Fulton
Galileo
Jane Goodall
Johannes Gutenberg
Stephen Hawking
Antoine Lavoisier
James Naismith
Isaac Newton
Louis Pasteur
Wright-veljet


Teokset, joihin viitataan