Deci, oamenii de știință au descoperit unde gravitaționale - valuri de spațiu-timp. Albert Einstein a sugerat existența lor acum 100 de ani, iar observarea directă a oferit dovada finală a capodoperei marelui om de știință: relativitatea generală. Oamenii de știință de la Caltech și MIT au descoperit o undă gravitațională generată de două găuri negre care se ciocnesc.
Einstein nu a fost întotdeauna considerat un geniu. Când și-a exprimat prima dată gândurile sale discutabile despre relativitate, unii oameni de știință au organizat proteste. Alții l-au criticat pur și simplu pe Einstein în presă, învinuindu-l atât pentru ideile periculoase, cât și pentru originile evreiești.
Însă munca savantului a transformat fizica cu capul în jos chiar din temelii. Universul lui Einstein se joacă rapid și natural cu conceptele de poziție și viteză - cu excepția luminii, care străbate întotdeauna vidul la 300 de milioane de metri pe secundă. Spațiul și timpul sunt amestecate într-o melasă cu patru dimensiuni numită spațiu-timp, care poate fi întinsă și distorsionată de materie, materie, masă. Și materia în mișcare urmează curbele spațiu-timp - o geometrie ascunsă pe care o percepem ca gravitație.
Sună ca o prostie.
Dar, în ultimii 100 de ani, experimentele s-au arătat din nou și din nou: Einstein are dreptate. Teoria sa a fost dovedită de prea multe ori pentru a enumera toate aceste vremuri aici, dar chiar și cele mai izbitoare cazuri sunt impresionante.
Lumina este atât o undă, cât și o particulă
Video promotional:
Numele lui Einstein este cel mai adesea asociat cu relativitatea, dar a câștigat Premiul Nobel pentru munca sa asupra luminii. Fizica clasică a postulat că lumina este o undă, dar această teorie nu a putut explica cum și de ce metalele emit electroni atunci când sunt iluminate - acest fenomen se numește efect fotoelectric.
Einstein a explicat acest comportament ciudat sugerând că lumina este de fapt formată din pachete de unde discrete (fotoni) cu energii asociate cu frecvența lor. Această descoperire a dus la apariția fizicii cuantice, în care toți atomii se comportă într-o manieră ciudată, asemănătoare undelor, iar Einstein a ajutat la realizarea acestei descoperiri.
Timpul spațial se poate îndoi
Prima victorie majoră a lui Einstein în relativitatea generală a venit atunci când a explicat misterioasa oscilație din orbita lui Mercur. În 1859, strălucitul astronom francez Urbain Le Verrier a atribuit acest efect unei planete nemaivăzute, numită Vulcan, spun ei, că atrage Mercur. Dar ani de căutare nu au dus la nimic, nimeni nu a găsit vreun vulcan.
Spre marea încântare a lui Einstein, noua sa teorie a relativității l-a adus pe Vulcan în picioare, arătând că masa Soarelui se îndoaie aproape de spațiu-timp, la fel ca o minge de bowling care ar îndoi o suprafață elastică, dar moale. Deoarece Mercur este atât de aproape de Soare, orbita sa oscilantă este cea mai apropiată cale prin spațiu-timp curbată de masa Soarelui. Nu există și nu a existat altă planetă: este vorba despre geometria universului, pe care Newton nu o bănuia.
Timpul spațial poate fi un „obiectiv”
Einstein a avut din nou dreptate în mai 1919 în timpul unei eclipse totale de soare. Conform teoriei relativității, spațiul-timp, curbat de masa soarelui, va îndoi lumina stelelor care intră ca o lentilă.
Astronomul britanic Arthur Eddington a făcut poze mari ale eclipsei și a constatat că Soarele întinsese grupul de stele Hyades, îndoind lumina stelelor individuale cu aproximativ o două-miimi de grad, așa cum a prezis Einstein, care a dublat curbura prezisă de fizica newtoniană.
Chiar și Einstein nu se aștepta la cât de util ar fi acest fenomen pentru astronomi: folosind galaxiile în sine ca lentile uriașe, astronomii pot privi în trecut, în primii ani ai universului. Și când astronomii văd că lentilizarea este cauzată de un fel de mase invizibile, le permite să cartografieze zone întinse de materie întunecată.
Rotația maselor răsucește spațiul-timp
Nu numai că contează deformarea spațiu-timp, ca mingea de bowling, dar mase rotative precum Pământul atrag cu ușurință spațiu în jurul lor, ca o lingură în melasă. Acest lucru afectează orbitele sateliților din apropiere - efectul bizar al glisării cadrelor de referință inerțiale, efectul Lense-Thirring.
Prezis în 1918 de relativitatea generală, efectul Lense-Thirring a fost confirmat în 2004, când oamenii de știință au descoperit că rotația Pământului a deplasat cu ușurință orbitele a doi sateliți. În 2011, sonda Gravity Probe B a NASA a confirmat descoperirea și a rafinat numerele.
Gravitația încetinește timpul
Ecuațiile lui Einstein conferă materiei și capacitatea de a accelera sau de a încetini timpul - și de a schimba culoarea luminii.
Putem vedea această predicție ciudată corectă chiar și de pe Pământ: lumina stelelor îndepărtate capătă frecvențe mai mari - sau pare mai albastră - decât ar vedea un observator din spațiul profund. Și cu cât vă îndepărtați mai mult de fântâna gravitațională a Pământului, cu atât este mai mică și mai mică frecvența pe care o primește lumina emisă de Pământ, ascultând de efectul schimbării gravitaționale către roșu.
La urma urmei, chiar și smartphone-ul dvs. nu poate ignora teoria relativității: fără corecții relativiste, ceasurile de pe sateliții GPS ar bifa cu 38 de microsecunde mai repede în fiecare zi decât pe suprafața Pământului, distrugând precizia sistemului după două minute și adăugând 10 kilometri de erori zilnic.
