חדשות ופוליטיקה

אינשטיין מפרסם את התיאוריה הכללית של היחסות

נוֹבֶמבֶּר 2020

אינשטיין מפרסם את התיאוריה הכללית של היחסות


כשהיה בן 16, אלברט אינשטיין, לאחר שנכשל במבחניו, לקח שנת פער. הוא קרא ספרי פילוסופיה, השתתף בהרצאות באוניברסיטה וחלם ניסויי מחשבה - כך הוא יהפוך לגאון. הוא חשב לרדוף אחרי האור.

רדיפת האור היא מסוג הניסויים שפיזיקאים תיאורטיים מבצעים במעבדת התודעה. אינשטיין המתבגר דמיין לרוץ אחרי קרן אור, וזו הפכה להתחלה לשאול את עצמו שאלות מגניבות - על מהירות האור, על מרחב וזמן, על איך כוח הכבידה באמת עובד. זה היה כעשור לפני E = mc2.

בשנת 1905 פרסם איינשטיין את ארבעת העיתונים שיזכו בו לשבחים, כולל תיאוריית היחסות המיוחדת וזו המכילה את המשוואה המפורסמת ביותר בעולם. עם זאת משהו הטריד אותו ביחסות מיוחדת: זה היה מדי ... תיאורטי. זה הוכיח את תקפותם של כל חוקי הטבע פרט לחוק: חוק הכובד האוניברסלי של אייזק ניוטון. החוק הזה היווה את סלע הפיזיקה במשך 220 שנה, ולכן תיאוריית היקום שלא לקחה אותו בחשבון הייתה, במילה של איינשטיין עצמו, "לא מספקת."

הוא ישב במשרדו כעבור כמה שנים והביט בגגות מחוץ לחלון. "לפתע הירהרה בי מחשבה", הוא היה זוכר. "אם גבר נופל בחופשיות, הוא לא היה מרגיש את משקלו. ניסוי מחשבה פשוט זה עשה עלי רושם עמוק. " לקח לו שמונה שנים נוספות כדי לפתור את הבעיה. תיאוריית היחסות הכללית שלו יצאה פנימה אנאלן דר פיזיקכתב העת לפיזיקה גרמני שפרסם את כל מאמריו ב- 20 במרץ 1916.

השקפת עולם מתמטית

אני יודע מה אתה חושב: גגות, קורות אור - מה המשמעות של כל זה? שאלה טובה! כמו שאיינשטיין עצמו אמר, "הדבר החשוב הוא לא להפסיק לחקור."

משולש המדגים את משפט פיתגורספיזיקאים משתמשים במתמטיקה כדי לתאר את היקום. קחו למשל את משפט פיתגורס (א2 + ב2 = ג2). השתמש בו במשולש המצולם כאן, ותוכלו לחזות זאת ג הוא 5 ס"מ. ואז צייר משולש למדידות האלה ותראה שהתחזית שלך הייתה נכונה. הפוך את שני הצדדים הישרים לכל אורך בכלל והמשפט תמיד, תמיד אומר לך את אורך הצד השלישי. זו כל הנקודה - היופי - של השקפת העולם המתמטית.

זו הסיבה שלקח לאנשטיין עשור בכל פעם לנסח את שתי התיאוריות שלו; הם היו צריכים לחזות מדידות עצומות כמו הקוסמוס, שלא לדבר על התאמה לתיאוריות של הוגים קודמים כמו ניוטון וגלילאו. ובכן, למעט כשהתיאוריה שלו אמרה שניוטון היה מיושן. מכניקה קלאסית הייתה זקוקה לעדכון.

במשך שתי מאות שנים, הכובד הוצג ככוח בין שני עצמים, כמו תפוח וכדור הארץ או אדמה ושמש, העוברים בחלל "ריק". אבל מאיפה הכוח המסתורי הזה הגיע? המתמטיקה הניוטונית לא הסבירה. אז איינשטיין דמיין מחדש את כוח המשיכה.

זמן חלל מעוקל

איור של חלל מעוקלפיזיקאים מסוימים מדברים על זמן חלל, ולא על השניים בנפרד, מכיוון שכל חפץ תופס זמן כמו גם מרחב. קחו למשל את הירח. מה שאנחנו רואים הוא תמיד מה שהדבר האמיתי היה לפני 1.25 שניות, מכיוון שזה לוקח כמה זמן להגיע אלינו משם. מכיוון שכולנו מסתובבים בזמן ברציפות, מעבר להווה, אנו מטיילים גם בחלל ללא הפסקה.

זה הופך להיות מוזר יותר. חפצים אסטרונומיים מכופפים את רב המימד הזה כמו שמיכה סביב עצמם. זו הסיבה שהירח מקיף את כדור הארץ, וכדור הארץ מקיף את השמש - כמו שיש סביב כדור באולינג על טרמפולינה. העולם שלנו מתפוצץ על פני שטח החלל העוטף את המסה הצפופה ביותר במערכת, והוא לוקח אותנו לאורך הנסיעה. אנו חווים תנועה זו ככבידה.

לכן, על פי היחסות הכללית, אדם לא נופל מכיוון שכוח הכבידה מושך אותו לקרקע, אלא מכיוון שכדור הארץ תמיד נוסע ברציפות בחלל מעוקל. אם זה היה שטוח, האיש עלול לצוף באוויר עד שיגיע לגג הבא. במקום זאת, הוא עוקב אחר מסלול המעוות הזה עד שהאדמה מפסיקה אותו. האיור המחוספס כאן (כלל לא נמשך בקנה מידה) מנסה להציג תמונות של תהליך זה.

Wacky, אני יודע ... אפילו אם היינו יכולים להבין את זה. כאשר אומת לראשונה שלוש שנים מאוחר יותר, אפילו מדענים עמיתים נאלצו להודות כי התיאוריה אינה ניתנת לשינוי! האימות הראשון הזה הראה שאפילו אור מכוכבים רחוקים מתכופף סביב השמש כשהוא נוסע ברחבי היקום כדי להגיע אלינו.

בעזרת תיאוריה זו, ניסוי מחשבה מדהים זה הנתמך על ידי 10 משוואות שדה בלתי חדירות, איינשטיין ניבא כמה תופעות אסטרופיסיות לאחור, כאשר לאיש לא היו כלים להוכיח כי הן קיימות.כעת שקלו את שיחת ה- TED האחרונה של אלן אדמס על תגלית שנערכה במצפה הכוכבים של ליגו בספטמבר 2015. גלאי המצפה הרימו את צלילי גלי הכבידה שנעשו על ידי זוג חורים שחורים כשהם מתנגשים זה בזה בגלקסיה רחוקה 1.3 מיליארד לפני שנים. המשוואות של איינשטיין חישבו שכאשר כוכבים גוססים מתמוטטים או מתנגשים הם מתלכסים במרחב, ויוצרים גלי כבידה. הגלים שנשמעו ב- LIGO קרעו בכדור הארץ והודיעו לנו סוף סוף על קיומם.

הפיזיקאים היו אקסטטיים, ופשוט לא הצלחתי להבין מדוע - עד שקראתי על תורת היחסות הכללית. מאה שנה לאחר מכן, ותפיסת עולמו המתמטית של איינשטיין עדיין נכונה.

זה יימשך עוד מאה? ובכן… חלל יגיד.


תורת הקוונטים – הרעיונות המשונים והמופלאים מכולם (נוֹבֶמבֶּר 2020)



מאמר תגיות: איינשטיין מפרסם את תורת היחסות הכללית, היום בהיסטוריה, צעדה 20, 20 צעדה, איינשטיין, אלברט איינשטיין, ניסוי מחשבה, תורת היחסות הכללית, תורת היחסות הכללית, תורת היחסות המיוחדת, רדיפת האור, e = mc2, החוק של ניוטון, אוניברסלי כוח משיכה, כוח משיכה, גלילאו, משפט פיתגורס, זמן חלל, חורים שחורים, גלי כבידה, ליגו