Pirms 100 gadiem Einšteins un aptumsums uz visiem laikiem mainīja fiziku

1919. gada aptumsuma attēls. (F. W. Dyson, A. S. Eddington un C. Davidson/Public Domain)

1919. gada 29. maijā Saules aptumsums uz visiem laikiem mainīja mūsu priekšstatu par gravitāciju, pārrakstīja fizikas likumus un pārvērta 40 gadus vecu, mežonīgu zinātnieku par globālu slavenību – zinātniskā ģēnija personifikāciju.

Albertam Einšteinam šī bija ļoti laba diena.

1919. gada aptumsums visā Dienvidamerikā un Āfrikā sniedza tiešus pierādījumus Einšteina prātu sagrozošajai gravitācijas teorijai. Viņš 1915. gadā ierosināja, ka gravitācija nav spoks spēks, kas darbojas telpā, bet gan telpas un laika būtības iezīme.



Gravitācija ir Visuma auduma deformācija un izliekums.

Einšteina teorija - vispārējā relativitātes teorija - sveica fiziķis Dž. Tomsonu kā 'vienu no lielākajiem cilvēka domas sasniegumiem'.

To ir apstiprinājuši daudzi citi novērojumi gadsimta laikā, tostarp atklāšana gravitācijas viļņi un pirmais attēls a melnais caurums tikai šogad. Viņš uzlauza Visuma pamatkodu.

Un tomēr: kaut kas nav kārtībā.

Lai gan šķita, ka Einšteins ir teicis galavārdu par to, kā Visums ir izveidots, jaunākie dziļās telpas un atomu iekšējās darbības pētījumi ir atraduši vietas, kur teorija sabojājas.

Piemēram, melnā cauruma iekšpusē Einšteina vienādojumi liecina, ka matērija un enerģija kļūst tik saspiesti, ka sasniedz bezgalīgu blīvumu. Bet ko tas nozīmē? Teorētiķiem ir aizdomas, ka tas nozīmē, ka viņiem ir vajadzīga labāka teorija.

“Jūs nevarat aprēķināt neko tālāk par šo punktu, ja skaitļi kļūst bezgalīgi. Jūs esat zaudējis visu kontroli,' saka Emīls Motola, Losalamos Nacionālās laboratorijas teorētiskais fiziķis.

'Tas nenozīmē, ka daba to nevar izdarīt, bet tas ir ļoti aizdomīgi.'

Tāda pati problēma rodas, kad kosmologi pārtin Visuma pēdējo 13 miljardu gadu izplešanās filmu rullīti un sasniedz pašu laika un telpas sākumu, t.s. lielais sprādziens . Einšteina teorija īsti nedarbojas radīšanā.

Bēdīgi - vismaz starp teorētiskajiem fiziķiem - vispārējā relativitāte nepaskaidro, kā gravitācija darbojas pie mazākajiem mērogiem, subatomisko daļiņu valstībā.

Tumšā matērija nekad nav tieši novērots, bet tā esamība tiek secināta, izmantojot gravitācijas ietekmi, piemēram, uz zvaigžņu kustību galaktikās. Iespējams, ka tā varētu būt sava veida gravitācijas spēka modifikācija, ko Einšteins neparedzēja, sacīja Perimetra institūta teorētiķis Lī Smolins.

Tumšā enerģija , vēl viens kosmisks noslēpums, ir tas, kas veicina Visuma izplešanās paātrinājumu. Šis šķietamais pretgravitācijas paātrinājums tika atklāts tikai 90. gadu beigās, un tas pārliecinoši liek domāt, ka Visums paplašināsies uz visiem laikiem. Tātad, kāpēc tas notiek?

'Mēs nezinām. Tāpēc mēs to saucam par 'tumšo enerģiju', ' saka Gabriela Gonzalez, fizikas un astronomijas profesore no Luiziānas štata universitātes.

'Manuprāt, ir daudz noslēpumu, kuriem ceru atrast risinājumu savas dzīves laikā,' viņa sacīja. 'Visām šīm lietām ir vajadzīgas teorijas, kuras var apstiprināt ar eksperimentiem. Viņiem ir vajadzīgas teorijas, kurām ir prognozes.

Kas mūs atgriež pie Einšteina un aptumsuma.

Einšteins 1905. gadā izkļuva no neskaidrības ar virkni pārsteidzošu rakstu, kas iznīcināja klasiskos priekšstatus par laiku un telpu. Bet viņa lielākais sasniegums bija desmit gadus vēlāk, 1915. gadā, kad viņš aprakstīja gravitācijas vienādojumus.

Viņš bija izdomājis Visuma pamatiezīmi, izmantojot tikai viņa smadzeņu spēks . Bet vai tā bija taisnība? Kā būtu, ja viņa vienādojumi būtu tikai matemātisks iedomas, kaut kas tāds, kas uz papīra izskatījās gudrs, bet neatbilst fiziskajai realitātei?

Einšteins ierosināja eksperimentālu testu. Saules aptumsums bloķētu Saules gaismu un ļautu zinātniekiem izpētīt zvaigžņu gaismu, kas iet tuvu Saulei. Viņa teorija paredzēja, ka Saules gravitācijas lauks izspiedīs zvaigžņu gaismu par noteiktu daudzumu, salīdzinot ar vietu, kur tās būtu saskaņā ar klasiskajām gravitācijas teorijām.

Britu astronoms Arturs Edingtons vadīja ekspedīciju, lai novērotu aptumsumu no divām vietām — Brazīlijā un Prinsipas salā netālu no Āfrikas krasta.

Zvaigznes atbalstīja Einšteinu.

Kad tā paša gada novembrī karaliskais astronoms sers Frenks Daisons paziņoja par rezultātiem, laikraksti publicēja pirmās lapas un Einšteins kļuva slavens visā planētā.

Autors Valters Īzaksons savā Einšteina biogrāfijā stāsta par apmaiņu starp Einšteinu un absolventu Ilsi Šneideri, kad parādījās ziņas, ka teorija ir apstiprināta. Viņa jautāja viņam, viņa vēlāk atcerējās, ko viņš būtu domājis, ja aptumsuma novērojumi būtu pretrunā viņa teorijai.

'Tad man būtu žēl dārgā Kunga; teorija ir pareiza,' sacīja Einšteins.

Mottola atzīmē, ka kopš Eiklida un Aristoteļa laikiem telpa un laiks tika uzskatīts par pasīvu Visuma notikumu posmu, ko neietekmē planētu un zvaigžņu nākšana un aiziešana. Bet Einšteins teica, ka tas tā nav: telpu un laiku ietekmēja matērija, un pat gaismai ir jāpakļaujas izliektās telpas ģeometrijai.

Mūsdienu pasaule ir atkarīga no šīs kosmiskās patiesības pieņemšanas. Kosmosa kuģu trajektorijās ir jāņem vērā vispārējā relativitāte. Tāpat arī GPS. Tāpat arī militārā mērķēšana.

Einšteina teorija sniedza pārsteidzošu ietekmi uz eksotiskām lietām Visumā, tostarp melnie caurumi . Iespējams, pērkonīgākais mūsdienu Einšteina apstiprinājums tika atklāts gravitācijas viļņi no melno caurumu sadursmes .

Einšteins bija paredzējis gravitācijas viļņu esamību; gadsimtu vēlāk zinātnieki tos atrada.

Visums nav beidzies ar pārsteigumiem, un teorētiskie fiziķi turpina darboties. Jautājumi laika gaitā nekļūst vieglāki. Kad Motola tiek jautāts par to, kas tieši notika Visuma sākumā, viņš saka: 'Dažreiz jums ir jāsaka, ka jūs nezināt.'

© 2019 The Washington Post

Šo rakstu sākotnēji publicēja The Washington Post .

Populārākas Kategorijas: Tech , Vidi , Viedoklis , Fizika , Daba , Sabiedrību , Dabu , Skaidrotājs , Telpa , Veselība ,

Par Mums

Neatkarīgu, Pārbaudītu Faktu Publicēšana Par Veselību, Telpu, Dabu, Tehnoloģijām Un Vidi.