Tieši pirms 100 gadiem, 1915. gada 25. novembrī fiziķis Einšteins 36 gadu vecumā sniedza ceturto un pēdējo lekciju Prūsijas Zinātņu akadēmijā par savu jauno vispārējo relativitātes teoriju. Ideja ne tikai mainīja smaguma jēdzienu, bet arī ļāva pārdomāt cilvēces perspektīvu. Šeit aplūkota doma un darbības teorija.
Eksperimentējiet ar liftu
Einšteins bija pazīstams ar savām domas eksperimentiem, ko viņš gadu gaitā bieži pārgāja caur galvu. Viens no slavenākajiem eksperimentiem sākās 1907. gadā, kad Einšteins, ja cilvēks atrodas lifta iekšienē, varēja pateikt, vai viņš atrodas brīvā gravitācijas kritienā vai pastāvīgi paātrinās? Einšteins nolēma, ka fizikas likumiem jābūt vienādiem abos gadījumos. Matemātiskais vienādojums, ko viņš mazliet vēlāk ieguva, ļauj mums izskaidrot šo tā saukto ekvivalences principu, kas pielīdzina smaguma ietekmi ar bezsvara bezdarbības paātrinājumu. Tas kļuva par pamatu vispārējai relativitātes teorijai.
Eksperimentējiet ar aptumsumu
1919. gada 29. maija kopējais saules aptumsums astronomiem deva iespēju pārbaudīt Einšteina vispārējo relativitātes teoriju, pierādot, ka saules gravitācija saliek zvaigžņu gaismas fonu. Efekts tika novērots, kad saules gaisma bija pietiekami tumša, lai zvaigznes kļūtu redzamas. Britu astronoms Arturs Edingtons vadīja ekspedīciju uz Principe salu Āfrikas rietumu krastā, lai fotografētu aptumsumu, kas ilga gandrīz septiņas minūtes. Zvaigznes attēls ap Sauli pierāda, ka Einšteina gravitācijas interpretācija pārspēja 200 gadus veco Ņūtona modeli, kas gravitāciju interpretē kā spēku starp divām struktūrām. Einšteins redzēja gravitāciju kā pamatu un līkni telpā un laikā.
Visuma paplašināšana
1917. gadā Einšteins mainīja savu vispārējo relativitātes teoriju, lai iepazīstinātu ar to, ko viņš sauca par „kosmoloģisko konstantu” - matemātisku veidu, kā izturēt gravitāciju kosmoloģiskā mērogā un novērst Visuma sabrukumu. Tolaik astronomi uzskatīja, ka Piena ceļu ieskauj bezgalīgs un statisks tukšums. 1923. gadā Edvins Habls un citi astronomi atklāja pirmās zvaigznes ārpus galaktikas, un 1929. gadā Habls apgalvoja, ka telpa paplašinās. Einšteins saprata, ka kosmoloģiskā konstante bija kļūda. Vai varbūt ne. 1998. gadā zinātnieki ieguva pārsteidzošu atklājumu - Visuma paplašināšanos paātrina anti-gravitācijas spēks, ko sauca par “tumšo materiālu” un kas darbojas kā Einšteina kosmoloģiskais konstants.
Ļoti dziļi redzamais Habla attēls attēlo aptuveni 5 500 galaktiku.
Melnie caurumi
Viena no pirmajām relativitātes teorijas pirmajām sekām bija apzināšanās, ka, ja objekts pietiekami stipri saraujas, tas radīs caurumu laika laika audumā, kam būs pārāk liela gravitācija pat gaismas fotoniem. Tādējādi radās ideja par melnajiem caurumiem. Lai gan līdz šim astronomi nav spējuši tieši novērot melnos caurumus, mēs varam tos atklāt, jo tie ietekmē tuvumā esošās zvaigznes un gāzi. Iepriekš redzamais attēls parāda mākslinieka skatījumu uz melnu caurumu, ko sauc par “Swan X-1”, kas sūcas no tuvējās zvaigznes.
Gravitācijas viļņi
Zinātnieki uzskata, ka gravitācija kā dauzīšanās dīķī tiek pārraidīta ar viļņiem, izkropļojot telpu un laiku visumā. Tas ir līdzīgs elektromagnētiskā starojuma kustībai, kas izplatās viļņos. Turklāt gravitācijas viļņi pārvieto telpas un laika audumu. Līdz šim mēģinājumi atrast gravitācijas viļņus, ko var izraisīt, piemēram, melnie caurumi, nav vainagoti ar panākumiem.
Virs ir māksliniecisks attēlojums apvienojošām galaktikām, kas telpā un laikā izraisa viļņus.
