Albert Einsteini üldrelatiivsusteooria

Albert Einstein

Üldrelatiivsusteooria

Ehkki Einstein oli oma 1905. aasta erirelatiivsusteooria dokumendi väljaandmisega muutnud kaasaegse füüsika nägu, polnud ta teooriaga rahul. Ta soovis koostada üldisema teooria, mis hõlmaks ja selgitaks raskust.

Albert Einsteini pilt
Albert Einstein 1921. aastal
Allikas: Nobeli füüsikaauhinna foto
Langev mees

Üks Einsteini esimesi mõttekatseid sel teemal hõlmas langevat meest. Ta mõistis, et kukkumisel kukkunud inimene ei tunne oma kaalu. Kui inimene oleks kukkumise ajal suletud kambris, oleks tal sama kogemus kui kellelgi, kes hõljub kaaluta kosmoses (vähemalt seni, kuni ta vastu maad saabub). Einsteini jaoks tähendas see seda, et vaatlejale ei olnud gravitatsiooni olemas.

Samaväärsuse põhimõte

Einstein kasutas ekvivalentsuspõhimõtte väljatöötamiseks oma 'langeva inimese' mõttekatset. See põhimõte ütles, et gravitatsiooni ja kiirenduse mõjutusi tekitasid mõlemad sama struktuur. Ta avaldas oma ideed 1907. aasta artikli lõpusRadioaktiivsuse ja elektroonika aastaraamat. Ehkki see võtaks veel mitu aastat, oleks samaväärsuse põhimõtte mõiste oluline samm teel üldrelatiivsusteooria poole.



Varased ennustused

Lisaks samaväärsuse printsiibile jõudmisele kasutas Einstein seda ideed ka reaalses maailmas oluliste ennustuste tegemiseks. Esiteks näitas ta, et kellad töötavad tegelikult aeglasemalt, seda intensiivsem on gravitatsiooniväli. Teisisõnu, Jupiteri kellad töötaksid aeglasemalt kui kellad Maal. Seda tuntakse nüüd gravitatsiooniaja laienemisena. Einstein ennustas ka, et gravitatsioon põhjustab valguse kõverdumist, seda ennustust saab katsetega tõestada.

Einsteini joonis
See pilt näitab ühte Einsteini mõttekatset
kus ta võrdleb kiirendavas raketis põrandale langevat palli
(vasakul) ja üks Maal (paremal).
Mõju on mõlemas olukorras identne.


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


Strateegiad

Järgmise mitme aasta jooksul otsis Einstein üldrelatiivsusteooria lahendust, kasutades kahte erinevat strateegiat: matemaatilist strateegiat ja füüsilist strateegiat. Tema varajasi katseid matemaatilise lahenduse leidmisel aastal 1912 võib näha märkmikus nimegaZürichi märkmik. Kuid Einstein loobus matemaatilisest strateegiast aasta pärast, tundes, et tema lõplikud võrrandid ei vasta vajalikele tingimustele. Seejärel pööras ta oma jõupingutused täielikult füüsilisele strateegiale ja avaldas dokumendi, mis sai tuntuks kuikujundussellel teemal.

Edu ja üldrelatiivsusteooria

Einstein oli ainult mõnevõrra rahulkujunduspaber ja 1915. aastaks oli ta jõudnud arusaamisele, etkujundusteooria oli vigane. Alati püsivana naasis Einstein matemaatilise strateegia juurde. 1915. aasta lõpuks oli Einstein hakanud moodustama võrrandeid, mis selgitaksid tema ideed üldrelatiivsusteooriast. Tema esimene suurem edu saabus siis, kui ta arvutas edukalt välja elavhõbeda orbiidi nihke õiged tulemused. Seda sündmust on kirjeldatud kui üht emotsionaalsemat päeva Einsteini elus. See oli aastatepikkuse raske töö tulemus. Seejärel täpsustas ta oma võrrandeid ja esitas need Preisi Akadeemias loengus nimega 'Gravitatsiooni väljavõrrandid. ' Einstein peab oma üldrelatiivsusteooria tema karjääri kroonimiseks.

Einsteini uued võrrandid ei olnud nii lihtsad kui tema varasem E = mckaks, kuid need olid sama sügavad. Kõige kuulsam Einsteini väljavõrranditest näeb välja selline: Päikesevarjutus ja eksperimentaalne kontroll

Einsteini teooria ei olnud teadusmaailmas algul laialt aktsepteeritud ega kasutatud. Aastal 1919 leidis tema teooria kinnitust, kui see ennustas õigesti päikesevarjutuse ajal päikesevalguse paindumist. Tema teooria kinnitus tõi Einsteinile ülemaailmse kuulsuse. Üks Briti ajaleht kuulutas „Revolutsiooni teaduses - universumi uus teooria - Newtoni ideed on kukutatud”. Kuigi see katse tõi teooriale märkimisväärset tähelepanu ja heakskiitu, kasutasid füüsikud seda teooriat laialdaselt alles 1960. – 1970.

Pilt 1919. aasta varjutusest
Pilt 1919. aasta varjutusest
Autor: F. W. Dyson, A. S. Eddington ja C. Davidson

Huvitavaid fakte

Arutledes oma edukuse üle üldrelatiivsusteooriale lahenduse leidmisel, ütles Einstein: 'Minu kõige julgemad unistused on nüüd teoks saanud.'

Einstein töötas koos matemaatik David Hilbertiga üldrelatiivsusteooria teemal, sealhulgas käis Hilberti loengutel ja jagas ideid kirjadega.



Albert Einstein Biograafia sisu
  1. Ülevaade
  2. Kasvatades üles Einstein
  3. Haridus, patendiamet ja abielu
  4. Ime-aasta
  5. Üldrelatiivsusteooria
  6. Akadeemiline karjäär ja Nobeli preemia
  7. Saksamaalt lahkumine ja II maailmasõda
  8. Rohkem avastusi
  9. Hilisem elu ja surm
  10. Albert Einsteini tsitaadid ja bibliograafia
>> Leiutajad ja teadlased

Teised leiutajad ja teadlased:
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
Vennad Wrightid


Viidatud tööd