Einsteinova teória relativity bola pre mňa vždy niečo abstraktné a nepochopiteľné. Skúsme jednoduchými slovami opísať Einsteinovu teóriu relativity. Predstavte si, že ste vonku v hustom daždi a vietor vám fúka na chrbát. Ak začnete rýchlo behať, kvapky dažďa vám nebudú padať na chrbát. Kvapky budú pomalšie alebo sa vám do chrbta nedostanú vôbec, to je vedecky dokázaný fakt a sami sa o tom môžete presvedčiť v lejaku. Teraz si predstavte, že keby ste sa otočili a rozbehli sa proti vetru s dažďom, kvapky by dopadli silnejšie na vaše oblečenie a tvár, ako keby ste len stáli.
Predtým si vedci mysleli, že svetlo sa počas veterných dní správa ako dážď. Mysleli si, že ak sa Zem pohybuje okolo Slnka a Slnko sa pohybuje okolo galaxie, potom je možné zmerať rýchlosť ich pohybu vo vesmíre. Podľa ich názoru im zostáva už len zmerať rýchlosť svetla a to, ako sa mení vzhľadom na dve telesá.
Vedci to dokázali zistil niečo veľmi zvláštne. Rýchlosť svetla bola rovnaká, bez ohľadu na to, ako sa telesá pohybovali, a bez ohľadu na to, akým smerom sa majú merať.
Bolo to veľmi zvláštne. Ak si zoberieme situáciu s dažďom, tak za normálnych okolností na vás budú kvapky dažďa pôsobiť viac či menej v závislosti od vašich pohybov. Súhlas, bolo by veľmi zvláštne, keby vám lejak fúkal do chrbta rovnakou silou, ako pri behu, tak aj pri zastavení.
Vedci zistili, že svetlo nemá také vlastnosti ako dažďové kvapky alebo čokoľvek iné vo vesmíre. Bez ohľadu na to, ako rýchlo sa pohybujete a ktorým smerom sa pohybujete, rýchlosť svetla bude vždy rovnaká. To je veľmi mätúce a iba Albert Einstein dokázal túto nespravodlivosť objasniť.
Einstein a ďalší vedec Hendrik Lorenz prišli na to, že existuje len jeden spôsob, ako vysvetliť, ako to všetko môže byť. To je možné len vtedy, ak sa čas spomalí.
Predstavte si, čo by sa stalo, keby sa vám čas spomalil a vy by ste nevedeli, že idete pomalšie. Budete mať pocit, že všetko ostatné sa deje rýchlejšie., všetko okolo vás sa bude pohybovať ako v rýchlom filme.
Tak teraz predstierajme, že ste opäť v lejaku. Ako je možné, že na vás dážď rovnako zapôsobí aj keď bežíte? Ukazuje sa, že ak ste sa pokúsili utiecť pred dažďom, potom váš čas by sa spomalil a dážď by sa zrýchlil. Kvapky dažďa by vám rovnakou rýchlosťou dopadali na chrbát. Vedci tomu hovoria expanzia času. Bez ohľadu na to, ako rýchlo sa pohybujete, váš čas sa spomaľuje, aspoň pre rýchlosť svetla je tento výraz pravdivý.
Dualita meraní
Ďalšia vec, ktorú Einstein a Lorentz zistili, je, že dvaja ľudia za rôznych okolností môžu získať rôzne vypočítané hodnoty a najpodivnejšie je, že obaja budú mať pravdu. To je ďalší vedľajší efekt skutočnosti, že svetlo sa pohybuje vždy rovnakou rýchlosťou.
Urobme myšlienkový experiment
Predstavte si, že stojíte v strede svojej izby a lampu máte umiestnenú priamo v strede miestnosti. Teraz si predstavte, že rýchlosť svetla je veľmi pomalá a môžete vidieť, ako sa šíri, predstavte si, že ste zapli lampu.
Hneď ako lampu zapnete, svetlo sa začne rozchádzať a svietiť. Keďže sú obe steny v rovnakej vzdialenosti, svetlo sa dostane na obe steny súčasne.
Teraz si predstavte, že vaša izba má veľké okno a okolo vás ide váš priateľ. Uvidí niečo iné. Pre neho to bude vyzerať, ako keby sa vaša izba pohybovala doprava, a keď zapnete lampu, uvidí, ako sa ľavá stena pohybuje smerom k svetlu. a pravá stena sa vzdiali od svetla. Uvidí, že svetlo najprv dopadlo na ľavú stenu a potom na pravú. Zdá sa mu, že svetlo neosvetlilo obe steny súčasne.
Podľa Einsteinovej teórie relativity by boli oba uhly pohľadu správne.. Z vášho pohľadu svetlo dopadá na obe steny súčasne. Z pohľadu vášho priateľa to tak nie je. Na tom nie je nič zlé.
Vedci preto tvrdia, že „súčasnosť je relatívna“. Ak meriate dve veci, ktoré by sa mali stať súčasne, potom niekto, kto sa pohybuje inou rýchlosťou alebo iným smerom, ich nebude môcť zmerať rovnako ako vy.
Zdá sa nám to veľmi zvláštne, pretože rýchlosť svetla je pre nás okamžitá a v porovnaní s ňou sa pohybujeme veľmi pomaly. Pretože rýchlosť svetla je taká vysoká, rýchlosť svetla si nevšimneme, pokiaľ nerobíme špeciálne experimenty.
Čím rýchlejšie sa objekt pohybuje, tým je kratší a menší
Ďalší veľmi zvláštny vedľajší účinokže rýchlosť svetla sa nemení. Rýchlosťou svetla sa pohybujúce sa veci skracujú.
Opäť si predstavme, že rýchlosť svetla je veľmi pomalá. Predstavte si, že ste vo vlaku a v strede auta ste nainštalovali lampu. Teraz si predstavte, že ste zapli lampu ako v miestnosti.
Svetlo sa rozšíri a súčasne dosiahne na steny pred a za autom. Týmto spôsobom môžete dokonca zmerať dĺžku vozňa meraním toho, ako dlho trvalo, kým sa svetlo dostalo na obe strany.
Urobme výpočty:
Predstavte si, že prejdenie 10 metrov trvá 1 sekundu a 1 sekundu, kým svetlo prejde od lampy k stene auta. To znamená, že svietidlo je umiestnené vo vzdialenosti 10 metrov od oboch strán auta. Keďže 10 + 10 = 20, znamená to, že dĺžka auta je 20 metrov.
Teraz si predstavme, že tvoj priateľ je na ulici a sleduje idúci vlak. Pamätajte, že on vidí veci inak. Zadná stena auta sa pohybuje smerom k svietidlu, zatiaľ čo predná stena sa od nej vzďaľuje. Svetlo sa tak pre neho nedotkne prednej a zadnej steny auta súčasne. Najprv sa svetlo dostane dozadu a potom dopredu.
Ak si teda s kamarátom zmeriate rýchlosť šírenia svetla zo svietidla na steny, dostanete rôzne hodnoty, pričom z hľadiska vedy budú oba výpočty správne. Len pre teba bude podľa mier dĺžka vozňa rovnaká a pre známeho bude dĺžka vozňa menšia.
Pamätajte, že všetko je o tom, ako a za akých podmienok meriate. Ak by ste boli vo vnútri lietajúcej rakety, ktorá sa pohybuje rýchlosťou svetla, necítili by ste nič nezvyčajné, na rozdiel od ľudí na zemi, ktorí merajú váš pohyb. Nevedeli by ste povedať, že čas vám beží pomalšie, alebo že predná a zadná časť lode sú zrazu bližšie k sebe.
Zároveň, ak by ste leteli na rakete, potom by sa vám zdalo, akoby okolo vás preleteli všetky planéty a hviezdy rýchlosťou svetla. V tomto prípade, ak sa pokúsite zmerať ich čas a veľkosť, logicky by sa pre nich mal čas spomaliť a veľkosť sa zmenšiť, nie?
To všetko bolo veľmi zvláštne a nepochopiteľné, ale Einstein navrhol riešenie a spojil všetky tieto javy do jednej teórie relativity.
Revolučný fyzik použil svoju predstavivosť, nie zložitú matematiku, aby prišiel so svojou najznámejšou a najelegantnejšou rovnicou. Einstein je známy predpovedaním zvláštnych, no pravdivých javov, ako je pomalšie starnutie astronautov vo vesmíre v porovnaní s ľuďmi na Zemi a zmeny tvaru pevných predmetov pri vysokých rýchlostiach.
Zaujímavosťou však je, že ak si vezmete kópiu Einsteinovho pôvodného článku z roku 1905 o teórii relativity, je celkom ľahké ho analyzovať. Text je jednoduchý a prehľadný a rovnice sú väčšinou algebraické – rozumie im každý stredoškolák.
Je to preto, že komplexná matematika nikdy nebola Einsteinovou silnou stránkou. Rád premýšľal obrazne, robil experimenty vo svojej predstavivosti a chápal ich, kým sa fyzikálne myšlienky a princípy nestali krištáľovo jasnými.
Tu je návod, ako Einsteinove myšlienkové experimenty začali, keď mal len 16 rokov, a ako ho nakoniec priviedli k najrevolučnejšej rovnici modernej fyziky.
V tomto bode Einsteinovho života už zohralo svoju úlohu jeho slabo skrývané pohŕdanie nemeckými koreňmi, autoritárskymi vyučovacími metódami v Nemecku, a preto ho vyhodili zo strednej školy, a tak sa presťahoval do Zürichu v nádeji, že sa zapíše na švajčiarsku školu. Federálny technologický inštitút (ETH).
Najprv sa však Einstein rozhodol stráviť rok tréningu v škole v neďalekom meste Aarau. V tomto bode čoskoro zistil, že premýšľal, aké to je bežať vedľa lúča svetla.
Einstein sa už na hodine fyziky naučil, čo je lúč svetla: množstvo oscilujúcich elektrických a magnetických polí pohybujúcich sa rýchlosťou 300 000 kilometrov za sekundu, čo je meraná rýchlosť svetla. Einstein si uvedomil, že ak by pribehol tak blízko, videl by blízko seba veľa oscilujúcich elektrických a magnetických polí, akoby zamrzol vo vesmíre.
Ale to bolo nemožné. Po prvé, stacionárne polia by porušili Maxwellove rovnice, matematické zákony, ktoré obsahovali všetko, čo fyzici vedeli o elektrine, magnetizme a svetle. Tieto zákony boli (a stále sú) dosť prísne: akékoľvek vlny v týchto poliach sa musia pohybovať rýchlosťou svetla a nemôžu stáť na mieste.
Horšie je, že stacionárne polia nezapadali do princípu relativity, ktorý bol fyzikom známy už od čias Galilea a Newtona v 17. storočí. Princíp relativity v podstate hovorí, že fyzikálne zákony nemôžu závisieť od toho, ako rýchlo sa pohybujete: môžete merať iba rýchlosť jedného objektu voči druhému.
Ale keď Einstein aplikoval tento princíp na svoj myšlienkový experiment, vznikol rozpor: relativita diktovala, že všetko, čo môže vidieť, ako sa pohybuje v blízkosti lúča svetla, vrátane stacionárnych polí, musí byť niečo svetské, čo by fyzici mohli vytvoriť v laboratóriu. Ale toto ešte nikto nevidel.
Tento problém bude Einsteina znepokojovať ďalších 10 rokov, počas celej jeho cesty štúdiom a prácou na ETH a presťahovaním sa do hlavného mesta Švajčiarska, Bernu, kde sa stane skúšajúcim na švajčiarskom patentovom úrade. Práve tam vyrieši paradox raz a navždy.
1904: meranie svetla z idúceho vlaku
Nebolo to ľahké. Einstein vyskúšal každé riešenie, ktoré ho napadlo, no nič nefungovalo. Takmer zúfalý začal uvažovať o jednoduchom, no radikálnom riešení. Možno, že Maxwellove rovnice fungujú na všetko, pomyslel si, ale rýchlosť svetla bola vždy konštantná.
Inými slovami, keď vidíte lúč svetla prechádzať okolo, nezáleží na tom, či sa jeho zdroj pohybuje smerom k vám, preč od vás, do strany alebo niekde inde, a nezáleží na tom, ako rýchlo sa jeho zdroj pohybuje. sťahovanie. Rýchlosť svetla, ktorú nameriate, bude vždy 300 000 kilometrov za sekundu. Okrem iného to znamenalo, že Einstein nikdy neuvidí stacionárne oscilujúce polia, pretože nikdy nebude schopný zachytiť lúč svetla.
Toto bol jediný spôsob, ako Einstein zosúladiť Maxwellove rovnice s princípom relativity. Toto riešenie však malo na prvý pohľad svoju osudovú chybu. Neskôr to vysvetlil iným myšlienkovým experimentom: predstavte si, že lúč vyžaruje pozdĺž železničného násypu, zatiaľ čo vlak prechádza v tom istom smere rýchlosťou povedzme 3000 kilometrov za sekundu.
Niekto stojaci v blízkosti hrádze by musel zmerať rýchlosť svetelného lúča a dospieť k štandardnému číslu 300 000 kilometrov za sekundu. Niekto vo vlaku však uvidí pohyb svetla rýchlosťou 297 000 kilometrov za sekundu. Ak rýchlosť svetla nie je konštantná, Maxwellova rovnica vo vnútri auta musí vyzerať inak, uzavrel Einstein a potom bude porušený princíp relativity.
Tento zdanlivý rozpor udržal Einsteina v premýšľaní takmer rok. Ale potom, jedného pekného rána v máji 1905, odišiel do práce so svojím najlepším priateľom Michelom Bessom, inžinierom, ktorého poznal ešte zo študentských čias v Zürichu. Obaja muži sa ako vždy rozprávali o Einsteinovej dileme. A zrazu Einstein videl riešenie. Pracoval na tom celú noc, a keď sa na druhý deň ráno stretli, Einstein povedal Besso: „Ďakujem. Úplne som problém vyriešil."
máj 1905: blesk zasiahol idúci vlak
Einsteinovým odhalením bolo, že pozorovatelia v relatívnom pohybe vnímajú čas odlišne: je úplne možné, že z pohľadu jedného pozorovateľa nastanú dve udalosti súčasne, ale z pohľadu druhého v rôznych časoch. A obaja pozorovatelia budú mať pravdu.
Einstein neskôr ilustroval svoj názor ďalším myšlienkovým experimentom. Predstavte si, že pozorovateľ opäť stojí vedľa železnice a okolo neho uháňa vlak. V momente, keď centrálny bod vlaku prejde okolo pozorovateľa, udrie blesk na každý koniec vlaku. Keďže blesky udierajú v rovnakej vzdialenosti od pozorovateľa, ich svetlo vstupuje súčasne do jeho očí. Je spravodlivé povedať, že blesk udrie v rovnakom čase.
Ďalší pozorovateľ medzitým sedí presne v strede vlaku. Z jeho pohľadu svetlo z dvoch bleskov prejde rovnakú vzdialenosť a rýchlosť svetla bude rovnaká v oboch smeroch. Ale keďže sa vlak pohybuje, svetlo prichádzajúce od zadného blesku musí prejsť väčšiu vzdialenosť, a tak k pozorovateľovi dorazí o niekoľko okamihov neskôr ako svetlo zo začiatku. Keďže svetelné impulzy prichádzajú v rôznych časoch, dá sa usúdiť, že blesky nie sú simultánne – jeden nastáva rýchlejšie.
Einstein si uvedomil, že práve táto simultánnosť je relatívna. A keď to pripustíte, podivné efekty, ktoré teraz spájame s teóriou relativity, sú vyriešené jednoduchou algebrou.
Einstein horúčkovito zapisoval svoje myšlienky a predložil svoje dielo na publikovanie. Názov bol O elektrodynamike pohybujúcich sa telies a odrážal Einsteinov pokus spojiť Maxwellove rovnice s princípom relativity. Besso dostal špeciálne poďakovanie.
September 1905: hmotnosť a energia
Tento prvý diel sa však nestal posledným. Einstein bol až do leta 1905 posadnutý teóriou relativity a v septembri poslal druhý článok na publikovanie, už potom, so spätnou platnosťou.
Bol založený na ďalšom myšlienkovom experimente. Predstavte si predmet v pokoji, povedal. Teraz si predstavte, že súčasne vyžaruje dva rovnaké impulzy svetla v opačných smeroch. Objekt zostane na mieste, ale keďže každý impulz nesie určité množstvo energie, energia obsiahnutá v objekte sa zníži.
Teraz, napísal Einstein, ako by tento proces vyzeral pre pohybujúceho sa pozorovateľa? Z jeho pohľadu sa objekt bude jednoducho ďalej pohybovať v priamom smere, zatiaľ čo dva impulzy odletia. Ale aj keď rýchlosť dvoch impulzov zostane rovnaká - rýchlosť svetla - ich energie sa budú líšiť. Impulz, ktorý sa pohybuje dopredu v smere jazdy, bude mať vyššiu energiu ako ten, ktorý sa pohybuje v opačnom smere.
Pridaním trochy algebry Einstein ukázal, že aby to všetko bolo konzistentné, objekt musí pri vysielaní svetelných impulzov nielen stratiť energiu, ale aj hmotnosť. Alebo hmotnosť a energia musia byť vzájomne zameniteľné. Einstein napísal rovnicu, ktorá ich spája. A stala sa najznámejšou rovnicou v histórii vedy: E = mc 2 .
Ešte na konci 19. storočia sa väčšina vedcov prikláňala k názoru, že fyzikálny obraz sveta je v podstate vybudovaný a v budúcnosti zostane neotrasiteľný – bolo treba objasniť len detaily. Ale v prvých desaťročiach dvadsiateho storočia sa fyzické názory radikálne zmenili. Bol to výsledok „kaskády“ vedeckých objavov uskutočnených počas extrémne krátkeho historického obdobia, ktoré zahŕňalo posledné roky 19. storočia a prvé desaťročia 20. storočia, z ktorých mnohé vôbec nezapadali do reprezentácie bežného človeka. skúsenosti. Pozoruhodným príkladom je teória relativity, ktorú vytvoril Albert Einstein (1879-1955).
Teória relativity- fyzikálna teória časopriestoru, teda teória, ktorá popisuje univerzálne časopriestorové vlastnosti fyzikálnych procesov. Termín zaviedol v roku 1906 Max Planck, aby zdôraznil úlohu princípu relativity.
v špeciálnej teórii relativity (a neskôr aj vo všeobecnej teórii relativity).
V užšom zmysle teória relativity zahŕňa špeciálnu a všeobecnú teóriu relativity. Špeciálna teória relativity(ďalej len SRT) označuje procesy, pri ktorých štúdiu možno zanedbať gravitačné polia; všeobecná teória relativity(ďalej len GR) je teória gravitácie, ktorá zovšeobecňuje Newtonovu.
Špeciálne, alebo súkromná teória relativity
je teória štruktúry časopriestoru. Prvýkrát ho predstavil v roku 1905 Albert Einstein vo svojom diele „O elektrodynamike pohyblivých telies“. Teória popisuje pohyb, zákony mechaniky, ako aj časopriestorové vzťahy, ktoré ich určujú, pri akejkoľvek rýchlosti pohybu,
vrátane tých, ktoré sa blížia rýchlosti svetla. Klasická newtonovská mechanika
v rámci SRT je aproximácia pre nízke rýchlosti.
Jedným z dôvodov úspechu Alberta Einsteina je, že uprednostnil experimentálne údaje pred teoretickými. Keď množstvo experimentov ukázalo výsledky, ktoré boli v rozpore so všeobecne uznávanou teóriou, mnohí fyzici sa rozhodli, že tieto experimenty boli chybné.
Albert Einstein bol jedným z prvých, ktorí sa rozhodli vybudovať novú teóriu založenú na nových experimentálnych údajoch.
Fyzici na konci 19. storočia hľadali tajomný éter - médium, v ktorom sa podľa všeobecne uznávaných predpokladov mali šíriť svetelné vlny, podobne ako akustické vlny, na šírenie ktorých je potrebný vzduch, prípadne iné médium. - pevné, kvapalné alebo plynné. Viera v existenciu éteru viedla k presvedčeniu, že rýchlosť svetla sa musí meniť s rýchlosťou pozorovateľa vzhľadom na éter. Albert Einstein opustil koncept éteru a predpokladal, že všetky fyzikálne zákony, vrátane rýchlosti svetla, zostávajú nezmenené bez ohľadu na rýchlosť pozorovateľa – ako ukázali experimenty.
SRT vysvetlil, ako interpretovať pohyby medzi rôznymi inerciálnymi referenčnými sústavami – jednoducho povedané, objekty, ktoré sa voči sebe pohybujú konštantnou rýchlosťou. Einstein vysvetlil, že keď sa dva objekty pohybujú konštantnou rýchlosťou, je potrebné zvážiť ich vzájomný pohyb namiesto toho, aby sme jeden z nich brali ako absolútny referenčný rámec. Ak teda dvaja astronauti letia na dvoch vesmírnych lodiach a chcú si porovnať svoje pozorovania, jediné, čo potrebujú vedieť, je ich vzájomná rýchlosť.
Špeciálna relativita berie do úvahy iba jeden špeciálny prípad (odtiaľ názov), keď je pohyb rovný a rovnomerný.
Na základe nemožnosti detekovať absolútny pohyb dospel Albert Einstein k záveru, že všetky inerciálne vzťažné sústavy sú rovnaké. Sformuloval dva dôležité postuláty, ktoré tvorili základ novej teórie priestoru a času, nazvanej Špeciálna teória relativity (SRT):
1. Einsteinov princíp relativity - tento princíp bol zovšeobecnením Galileovho princípu relativity (tvrdí to isté, ale nie pre všetky prírodné zákony, ale len pre zákony klasickej mechaniky, pričom necháva otvorenú otázku aplikovateľnosti princípu relativity na optiku a elektrodynamiku) na akékoľvek fyzické. Hovorí: všetky fyzikálne procesy za rovnakých podmienok v inerciálnych referenčných sústavách (ISF) prebiehajú rovnako. To znamená, že žiadne fyzikálne experimenty uskutočnené v uzavretom IRF nemôžu určiť, či je v pokoji alebo sa pohybuje rovnomerne a priamočiaro. Všetky IFR sú teda úplne rovnaké a fyzikálne zákony sú invariantné vzhľadom na výber IFR (tj rovnice vyjadrujúce tieto zákony majú rovnaký tvar vo všetkých inerciálnych referenčných sústavách).
2. Princíp stálosti rýchlosti svetla- rýchlosť svetla vo vákuu je konštantná a nezávisí od pohybu zdroja a prijímača svetla. Je rovnaký vo všetkých smeroch a vo všetkých inerciálnych vzťažných sústavách. Rýchlosť svetla vo vákuu - obmedzujúca rýchlosť v prírode - toto je jedna z najdôležitejších fyzikálnych konštánt, takzvané svetové konštanty.
Najdôležitejším dôsledkom SRT bol famózny Einsteinov vzorec o vzťahu medzi hmotnosťou a energiou E \u003d mc 2 (kde C je rýchlosť svetla), ktorá ukázala jednotu priestoru a času, vyjadrenú v spoločnej zmene ich charakteristík v závislosti od koncentrácie hmôt a ich pohybu a potvrdená údajmi modernej fyziky. Čas a priestor sa už nepovažovali nezávisle od seba a vznikla myšlienka časopriestorového štvorrozmerného kontinua.
Podľa teórie veľkého fyzika, keď sa rýchlosť hmotného telesa zvyšuje, blíži sa k rýchlosti svetla, zvyšuje sa aj jeho hmotnosť. Tie. čím rýchlejšie sa predmet pohybuje, tým je ťažší. V prípade dosiahnutia rýchlosti svetla sa hmotnosť telesa, ako aj jeho energia stávajú nekonečnými. Čím je telo ťažšie, tým ťažšie je zvýšiť jeho rýchlosť; na zrýchlenie telesa s nekonečnou hmotnosťou je potrebné nekonečné množstvo energie, preto je nemožné, aby hmotné objekty dosiahli rýchlosť svetla.
V teórii relativity „dva zákony – zákon zachovania hmoty a zákon zachovania energie – stratili svoju platnosť nezávisle na sebe a ukázalo sa, že sa spojili do jediného zákona, ktorý možno nazvať zákonom zachovania energie resp. omša“. Vďaka zásadnému spojeniu týchto dvoch pojmov sa hmota môže zmeniť na energiu a naopak - energia na hmotu.
Všeobecná teória relativity- Teória gravitácie publikovaná Einsteinom v roku 1916, na ktorej pracoval 10 rokov. Ide o ďalší rozvoj špeciálnej teórie relativity. Ak sa hmotné teleso zrýchli alebo natočí do strany, zákony SRT už neplatia. Potom vstúpi do platnosti GR, ktorá vysvetľuje pohyby hmotných telies vo všeobecnom prípade.
Všeobecná teória relativity predpokladá, že gravitačné účinky nie sú spôsobené silovou interakciou telies a polí, ale deformáciou samotného časopriestoru, v ktorom sa nachádzajú. Táto deformácia je spojená najmä s prítomnosťou hmoty-energie.
Všeobecná relativita je v súčasnosti najúspešnejšou teóriou gravitácie, ktorú dobre podporujú pozorovania. Všeobecná relativita zovšeobecnila SRT na zrýchlené, t.j. neinerciálne sústavy. Základné princípy všeobecnej teórie relativity sú nasledovné:
- obmedzenie použiteľnosti princípu nemennosti rýchlosti svetla na oblasti, kde je možné zanedbať gravitačné sily(kde je gravitácia silná, rýchlosť svetla sa spomaľuje);
- rozšírenie princípu relativity na všetky pohyblivé systémy(a nielen tie zotrvačné).
Vo všeobecnej teórii relativity, alebo teórii gravitácie vychádza aj z experimentálneho faktu ekvivalencie zotrvačných a gravitačných hmôt, prípadne ekvivalencie inerciálnych a gravitačných polí.
Princíp ekvivalencie hrá vo vede dôležitú úlohu. Vždy vieme priamo vypočítať pôsobenie síl zotrvačnosti na akýkoľvek fyzikálny systém, a to nám dáva možnosť poznať pôsobenie gravitačného poľa abstrahujúceho od jeho nehomogenity, ktorá je často veľmi nepatrná.
Z GR sa vyvodilo niekoľko dôležitých záverov:
1. Vlastnosti časopriestoru závisia od pohybujúcej sa hmoty.
2. Lúč svetla, ktorý má inertnú, a teda aj gravitačnú hmotnosť, sa musí v gravitačnom poli ohýbať.
3. Frekvencia svetla pod vplyvom gravitačného poľa by sa mala posunúť smerom k nižším hodnotám.
Po dlhú dobu existovalo len málo experimentálnych potvrdení všeobecnej relativity. Zhoda medzi teóriou a experimentom je celkom dobrá, čistotu experimentov však narúšajú rôzne zložité vedľajšie účinky. Vplyv časopriestorového zakrivenia však možno zistiť aj v miernych gravitačných poliach. Veľmi citlivé hodiny napríklad dokážu odhaliť dilatáciu času na povrchu Zeme. S cieľom rozšíriť experimentálnu základňu všeobecnej teórie relativity sa v druhej polovici 20. storočia uskutočnili nové experimenty: testovala sa ekvivalencia zotrvačnej a gravitačnej hmotnosti (vrátane laserového merania Mesiaca);
pomocou radaru sa objasnil pohyb perihélia Merkúra; bol meraný gravitačný odklon rádiových vĺn od Slnka a planéty slnečnej sústavy boli lokalizované radarom; hodnotil sa vplyv gravitačného poľa Slnka na rádiovú komunikáciu s kozmickými loďami, ktoré boli vyslané na vzdialené planéty slnečnej sústavy atď. Všetky, tak či onak, potvrdili predpovede získané na základe všeobecnej teórie relativity.
Špeciálna teória relativity je teda založená na postulátoch nemennosti rýchlosti svetla a zhodnosti prírodných zákonov vo všetkých fyzikálnych systémoch a hlavné výsledky, ku ktorým prichádza, sú nasledovné: relativita vlastností časopriestoru; relativita hmoty a energie; ekvivalencia ťažkých a zotrvačných hmôt.
Najvýznamnejším výsledkom všeobecnej teórie relativity z filozofického hľadiska je stanovenie závislosti časopriestorových vlastností okolitého sveta od umiestnenia a pohybu gravitujúcich hmôt. Je to spôsobené vplyvom tiel
pri veľkých hmotách dochádza k zakriveniu dráh pohybu svetelných lúčov. V dôsledku toho gravitačné pole vytvorené takýmito telesami v konečnom dôsledku určuje časopriestorové vlastnosti sveta.
Špeciálna teória relativity abstrahuje od pôsobenia gravitačných polí a preto sú jej závery použiteľné len pre malé oblasti časopriestoru. Zásadný rozdiel medzi všeobecnou teóriou relativity a základnými fyzikálnymi teóriami, ktoré jej predchádzali, je v odmietnutí mnohých starých konceptov a formulovaní nových. Stojí za to povedať, že všeobecná teória relativity urobila skutočnú revolúciu v kozmológii. Na jeho základe sa objavili rôzne modely vesmíru.
Špeciálna teória relativity, ktorú vytvoril v roku 1905 A. Einstein, bola výsledkom zovšeobecnenia a syntézy klasickej mechaniky Galileo – Newtona a elektrodynamiky Maxwella – Lorentza. „Popisuje zákony všetkých fyzikálnych procesov pri rýchlostiach blízkych rýchlosti svetla, ale bez zohľadnenia gravitačného poľa. S poklesom rýchlosti pohybu sa redukuje na klasickú mechaniku, čo sa teda ukazuje ako jej špeciálny prípad. jeden
Východiskovým bodom tejto teórie bol princíp relativity. Klasický princíp relativity sformuloval G. Galileo: „Ak zákony mechaniky platia v jednom súradnicovom systéme, potom platia aj v akomkoľvek inom systéme, ktorý sa pohybuje priamočiaro a rovnomerne vzhľadom k prvému.“ 2 Takéto sústavy sa nazývajú inerciálne, pretože pohyb v nich sa riadi zákonom zotrvačnosti: „Každé teleso si zachováva stav pokoja alebo rovnomerného priamočiareho pohybu, pokiaľ nie je nútené ho meniť pod vplyvom pohybujúcich sa síl.“ 3
Z princípu relativity vyplýva, že medzi pokojom a pohybom nie je zásadný rozdiel – ak je rovnomerný a priamočiary. Rozdiel je len v uhle pohľadu.
Slovo „relatívne“ v názve Galileovho princípu teda v sebe neskrýva nič zvláštne. Nemá to iný význam ako to, čo uvádzame do pohybu, že pohyb alebo pokoj je vždy pohyb alebo pokoj vo vzťahu k niečomu, čo nám slúži ako referenčný rámec. To, samozrejme, neznamená, že nie je rozdiel medzi pokojom a rovnomerným pohybom. Pojmy odpočinku a pohybu však nadobúdajú význam iba vtedy, keď je uvedený referenčný bod.
Ak klasický princíp relativity presadzoval nemennosť zákonov mechaniky vo všetkých inerciálnych vzťažných sústavách, potom v špeciálnej teórii relativity bol tento princíp rozšírený aj na zákony elektrodynamiky a všeobecná teória relativity tvrdila invariantnosť prírodných zákonov v akýchkoľvek vzťažných sústavách, inerciálnych aj neinerciálnych. Neinerciálne referenčné systémy sa nazývajú, pohybujúce sa so spomalením alebo zrýchlením.
V súlade so špeciálnou teóriou relativity, ktorá spája priestor a čas do jediného štvorrozmerného časopriestorového kontinua, časopriestorové vlastnosti telies závisia od rýchlosti ich pohybu. Priestorové rozmery sa v smere pohybu zmenšujú, keď sa rýchlosť telies približuje rýchlosti svetla vo vákuu (300 000 km/s), v rýchlo sa pohybujúcich systémoch sa spomaľujú časové procesy a zvyšuje sa telesná hmotnosť.
Keďže sa nachádzate v pohybujúcej sa referenčnej sústave, to znamená, že sa pohybujete rovnobežne a v rovnakej vzdialenosti od meranej sústavy, nemôžete si všimnúť tieto efekty, ktoré sa nazývajú relativistické, pretože všetky priestorové mierky a časti používané pri meraniach sa budú meniť presne rovnakým spôsobom. Podľa princípu relativity všetky procesy v inerciálnych vzťažných sústavách prebiehajú rovnako. Ale ak je systém neinerciálny, potom je možné zaznamenať a zmeniť relativistické efekty. Ak teda pomyselná relativistická loď ako fotónová raketa smeruje k vzdialeným hviezdam, tak po jej návrate na Zem uplynie v sústave lode podstatne menej času ako na Zemi a tento rozdiel bude tým väčší, čím ďalej je let. vyrobené a rýchlosť lode bude bližšia rýchlosti svetla. Rozdiel sa dá dokonca merať v stovkách a tisíckach rokov, v dôsledku čoho bude posádka lode okamžite prepravená do blízkej alebo vzdialenej budúcnosti, čím sa obíde medzičas, pretože raketa spolu s posádkou vypadla. o priebehu vývoja na Zemi.
Podobné procesy spomaľovania plynutia času v závislosti od rýchlosti pohybu skutočne zaznamenávame teraz pri meraniach dĺžky dráhy mezónov vznikajúcich pri zrážke častíc primárneho kozmického žiarenia s jadrami atómov na Zemi. Mezóny existujú 10 -6 - 10 -15 s (v závislosti od typu častíc) a po ich objavení sa rozpadnú v malej vzdialenosti od miesta narodenia. Toto všetko môžu meracie zariadenia zaregistrovať na stopách chodov častíc. Ak sa však mezón pohybuje rýchlosťou blízkou rýchlosti svetla, časové procesy v ňom sa spomalia, doba rozpadu sa zvýši (tisíckrát a desaťtisíckrát), a teda aj dĺžka cesty od narodenia po rozpad. zvyšuje.
Špeciálna teória relativity je teda založená na Galileovom rozšírenom princípe relativity. Okrem toho využíva ďalšiu novú polohu: rýchlosť šírenia svetla (vo vákuu) je rovnaká vo všetkých inerciálnych vzťažných sústavách.
Prečo je však táto rýchlosť taká dôležitá, že úsudok o nej je hodnotený na rovnakej úrovni ako princíp relativity? Faktom je, že sme tu konfrontovaní s druhou univerzálnou fyzikálnou konštantou. Rýchlosť svetla je najväčšia zo všetkých rýchlostí v prírode, obmedzujúca rýchlosť fyzických interakcií. Pohyb svetla sa zásadne líši od pohybu všetkých ostatných telies, ktorých rýchlosť je menšia ako rýchlosť svetla. Rýchlosť týchto telies sa vždy sčítava s inými rýchlosťami. V tomto zmysle sú rýchlosti relatívne: ich veľkosť závisí od uhla pohľadu. A rýchlosť svetla sa nesčítava s inými rýchlosťami, je absolútna, vždy rovnaká, a keď už o tom hovoríme, nemusíme špecifikovať referenčný rámec.
Absolútnosť rýchlosti svetla neodporuje princípu relativity a je s ním plne kompatibilná. Stálosť tejto rýchlosti je prírodným zákonom, a preto - presne v súlade s princípom relativity - platí vo všetkých inerciálnych vzťažných sústavách.
Rýchlosť svetla je horná hranica pre rýchlosť pohybu akýchkoľvek telies v prírode, pre rýchlosť šírenia akýchkoľvek vĺn, akýchkoľvek signálov. Je to maximum - to je absolútny rýchlostný rekord.
„Pre všetky fyzikálne procesy má rýchlosť svetla vlastnosť nekonečnej rýchlosti. Aby bolo teleso udelené rýchlosťou rovnajúcou sa rýchlosti svetla, je potrebné nekonečné množstvo energie, a preto je fyzicky nemožné, aby túto rýchlosť akékoľvek teleso dosiahlo. Tento výsledok potvrdili merania, ktoré sa uskutočnili na elektrónoch. Kinetická energia hmoty bodu rastie rýchlejšie ako druhá mocnina jeho rýchlosti a stáva sa nekonečnou pri rýchlosti rovnajúcej sa rýchlosti svetla“ 1 . Preto sa často hovorí, že rýchlosť svetla je obmedzujúca rýchlosť prenosu informácií. A konečná rýchlosť akýchkoľvek fyzických interakcií a vlastne všetkých mysliteľných interakcií vo svete.
S rýchlosťou svetla úzko súvisí aj riešenie problému simultánnosti, ktoré sa tiež ukazuje ako relatívne, teda v závislosti od uhla pohľadu. V klasickej mechanike, ktorá považovala čas za absolútny, je absolútna aj simultánnosť.
Vo všeobecnej teórii relativity sa odhalili nové aspekty závislosti časopriestorových vzťahov od materiálnych procesov. Táto teória zhrnula fyzikálne základy pre neeuklidovské geometrie a spojila zakrivenie priestoru a odchýlku jeho metriky od euklidovskej s pôsobením gravitačných polí vytvorených hmotami telies. Všeobecná teória relativity vychádza z princípu ekvivalencie zotrvačných a gravitačných hmôt, ktorých kvantitatívna rovnosť bola stanovená už dávno v klasickej fyzike. Kinematické účinky vznikajúce pri pôsobení gravitačných síl sú ekvivalentné účinkom vznikajúcim pri pôsobení zrýchlenia. Ak teda raketa vzlietne so zrýchlením 2g, potom sa posádka rakety bude cítiť, ako keby bola v dvojnásobnom gravitačnom poli Zeme. Na základe princípu ekvivalencie hmotností bol zovšeobecnený princíp relativity, ktorý vo všeobecnej teórii relativity presadzuje nemennosť prírodných zákonov v akýchkoľvek vzťažných sústavách, inerciálnych aj neinerciálnych.
Ako si možno predstaviť zakrivenie priestoru, o ktorom hovorí všeobecná relativita? Predstavme si veľmi tenkú vrstvu gumy a uvážime, že ide o model priestoru. Umiestnime na tento list veľké a malé gule - modely hviezd. Tieto loptičky budú ohýbať gumenú plachtu tým viac, čím väčšia je hmotnosť lopty. To jasne demonštruje závislosť zakrivenia priestoru od hmotnosti telesa a tiež ukazuje, že obvyklá euklidovská geometria v tomto prípade nefunguje (fungujú geometrie Lobačevského a Riemanna).
Teória relativity stanovila nielen zakrivenie priestoru vplyvom gravitačných polí, ale aj spomalenie času v silných gravitačných poliach. Dokonca aj gravitácia Slnka - na kozmické pomery pomerne malej hviezdy - ovplyvňuje rýchlosť plynutia času a spomaľuje ho blízko seba. Ak teda vyšleme rádiový signál do nejakého bodu, ktorého dráha prechádza blízko Slnka, cesta rádiového signálu bude v tomto prípade trvať dlhšie, ako keď tomuto signálu nestojí nič v ceste. Spomalenie v blízkosti Slnka je asi 0,0002 s.
Jednou z najfantastickejších predpovedí všeobecnej teórie relativity je úplné zastavenie času vo veľmi silnom gravitačnom poli. Čím je spomalenie času väčšie, tým silnejšia je gravitácia. Dilatácia času sa prejavuje v gravitačnom červenom posune svetla: čím silnejšia je gravitácia, tým viac sa zväčšuje vlnová dĺžka a znižuje sa jej frekvencia. Za určitých podmienok môže mať vlnová dĺžka tendenciu k nekonečnu a jej frekvencia - k nule.
So svetlom vyžarovaným Slnkom by sa to mohlo stať, ak by sa naša hviezda náhle stlačila a zmenila na guľu s polomerom 3 km alebo menším (polomer Slnka je 700 000 km). V dôsledku tohto stlačenia sa gravitačná sila na povrchu, odkiaľ prichádza svetlo, zväčší natoľko, že gravitačný červený posun sa ukáže byť skutočne nekonečný.
S naším Slnkom sa to v skutočnosti nikdy nestane. Ale iné hviezdy, ktorých hmotnosti sú trikrát alebo viackrát väčšie ako Slnko, na konci svojho života a skutočne zažijú s najväčšou pravdepodobnosťou rýchle katastrofické stlačenie pod vplyvom vlastnej gravitácie. To ich privedie do stavu čiernej diery. Čierna diera je fyzické telo, ktoré vytvára takú silnú gravitáciu, že červený posun svetla vyžarovaného v jej blízkosti môže ísť do nekonečna.
Fyzici a astronómovia sú si úplne istí, že čierne diery v prírode existujú, hoci doteraz neboli zistené. Ťažkosti astronomického pátrania súvisia so samotnou povahou týchto nezvyčajných objektov. Koniec koncov, nekonečný červený posun, vďaka ktorému sa frekvencia prijímaného svetla vytráca, ich robí jednoducho neviditeľnými. Nesvietia, a teda v plnom zmysle slova sú čierne. Len podľa množstva nepriamych znakov môžeme dúfať, že si všimneme čiernu dieru napríklad v dvojhviezdnom systéme, kde by jej partnerom bola obyčajná hviezda. Z pozorovaní pohybu viditeľnej hviezdy vo všeobecnom gravitačnom poli takejto dvojice by bolo možné odhadnúť hmotnosť neviditeľnej hviezdy, a ak táto hodnota prekročí hmotnosť Slnka trikrát alebo viackrát, bude možno tvrdiť, že sme našli čiernu dieru.
Teraz existuje niekoľko dobre preštudovaných binárnych systémov, v ktorých sa hmotnosť neviditeľného partnera odhaduje na 5 alebo dokonca 8 hmotností Slnka. S najväčšou pravdepodobnosťou ide o čierne diery, ale astronómovia radšej nazývajú tieto objekty kandidátmi na čierne diery, kým tieto odhady nebudú spresnené.
Gravitačná dilatácia času, meraná a dokázaná červeným posunom, je veľmi významná v blízkosti neutrónovej hviezdy a v blízkosti čiernej diery, blízko jej gravitačného polomeru, je taká veľká, že sa zdá, že tam zamrzne čas.
Pre teleso padajúce do gravitačného poľa čiernej diery tvorenej hmotnosťou rovnajúcou sa 3 hmotnostiam Slnka trvá pád zo vzdialenosti 1 milión km na gravitačný polomer len asi hodinu. Ale podľa hodín, ktoré spočívajú ďaleko od čiernej diery, sa voľný pád telesa v jej poli natiahne v čase do nekonečna. Čím bližšie je padajúce teleso ku gravitačnému polomeru, tým pomalší bude tento let vzdialenému pozorovateľovi pripadať. Teleso pozorované z diaľky sa bude nekonečne dlho približovať k gravitačnému polomeru a nikdy ho nedosiahne. Takto sa čas spomalí v blízkosti čiernej diery. Hmota teda ovplyvňuje vlastnosti priestoru a času.
Pojmy priestoru a času formulované v Einsteinovej teórii relativity sú zďaleka najkonzistentnejšie. Sú však makroskopické, pretože sú založené na skúsenostiach zo štúdia makroskopických objektov, veľkých vzdialeností a dlhých časových intervalov. Pri konštrukcii teórií popisujúcich javy mikrokozmu sa tento klasický geometrický obraz, za predpokladu kontinuity priestoru a času (časopriestorové kontinuum), bez akýchkoľvek zmien preniesol do novej oblasti. Experimentálne údaje odporujúce aplikácii teórie relativity v mikrokozme zatiaľ nie sú k dispozícii. Ale samotný vývoj kvantových teórií môže vyžadovať revíziu predstáv o fyzickom priestore a čase. Rozvinutá teória superstrun, ktorá predstavuje elementárne častice ako harmonické vibrácie týchto strún a spája fyziku s geometriou, vychádza z mnohorozmernosti priestoru. A to znamená, že na novej etape vývoja vedy, na novej úrovni poznania sa vraciame k predpovediam A. Einsteina z roku 1930: „Dostávame sa k zvláštnemu záveru: teraz sa nám začína zdať, že priestor zohráva primárnu úlohu, pričom hmotu je potrebné získať takpovediac z vesmíru v ďalšej fáze. Vždy sme považovali hmotu za primárnu a priestor za sekundárny. Priestor, obrazne povedané, sa teraz mstí a „požiera“ hmotu“ 1 . Možno existuje kvantum priestoru, základná dĺžka L. Zavedením tohto konceptu sa môžeme vyhnúť mnohým ťažkostiam moderných kvantových teórií. Ak sa potvrdí jeho existencia, L sa stane treťou (okrem Planckovej konštanty a rýchlosti svetla vo vákuu) základnou konštantou vo fyzike. Existencia kvanta priestoru implikuje aj existenciu kvanta času (rovnajúceho sa L/c), čo obmedzuje presnosť určovania časových intervalov.
Pred sto rokmi, v roku 1915, mladý švajčiarsky vedec, ktorý už v tom čase urobil revolučné objavy vo fyzike, navrhol zásadne nové chápanie gravitácie.
V roku 1915 Einstein publikoval všeobecnú teóriu relativity, ktorá charakterizuje gravitáciu ako základnú vlastnosť časopriestoru. Predstavil sériu rovníc popisujúcich vplyv zakrivenia časopriestoru na energiu a pohyb hmoty a žiarenia v nej prítomnej.
O sto rokov neskôr sa všeobecná teória relativity (GR) stala základom pre konštrukciu modernej vedy, odolala všetkým skúškam, ktorými na ňu vedci útočili.
Až donedávna však nebolo možné vykonávať experimenty v extrémnych podmienkach na testovanie stability teórie.
Je úžasné, aká silná bola teória relativity za 100 rokov. Stále používame to, čo napísal Einstein!
Clifford Will, teoretický fyzik, University of Florida
Vedci teraz majú technológiu na hľadanie fyziky za hranicami všeobecnej relativity.
Nový pohľad na gravitáciu
Všeobecná teória relativity popisuje gravitáciu nie ako silu (ako sa javí v newtonovskej fyzike), ale ako zakrivenie časopriestoru v dôsledku hmotnosti objektov. Zem sa točí okolo Slnka nie preto, že ju hviezda priťahuje, ale preto, že Slnko deformuje časopriestor. Ak sa na natiahnutú prikrývku položí ťažká bowlingová guľa, prikrývka zmení tvar – gravitácia ovplyvňuje priestor približne rovnako.
Einsteinova teória predpovedala niekoľko šialených objavov. Napríklad možnosť existencie čiernych dier, ktoré ohýbajú časopriestor do takej miery, že zvnútra nemôže uniknúť nič, ani svetlo. Na základe teórie sa našli dôkazy pre dnes všeobecne uznávaný názor, že vesmír sa rozpína a zrýchľuje.
Všeobecná teória relativity bola potvrdená mnohými pozorovaniami. Sám Einstein použil všeobecnú teóriu relativity na výpočet dráhy Merkúra, ktorého pohyb nemožno opísať Newtonovými zákonmi. Einstein predpovedal existenciu objektov tak masívnych, že ohýbajú svetlo. Ide o fenomén gravitačnej šošovky, s ktorým sa astronómovia často stretávajú. Napríklad hľadanie exoplanét je založené na efekte jemných zmien žiarenia zakriveného gravitačným poľom hviezdy, okolo ktorej sa planéta točí.
Testovanie Einsteinovej teórie
Všeobecná relativita funguje dobre pre bežnú gravitáciu, ako ukázali experimenty na Zemi a pozorovania planét slnečnej sústavy. Nikdy však nebol testovaný v podmienkach extrémne silného vplyvu polí v priestoroch ležiacich na hraniciach fyziky.
Najsľubnejším spôsobom testovania teórie za takýchto podmienok je pozorovanie zmien v časopriestore, ktoré sa nazývajú gravitačné vlny. Objavujú sa v dôsledku veľkých udalostí, pri splynutí dvoch masívnych telies, akými sú čierne diery, alebo najmä husté objekty – neutrónové hviezdy.
Kozmický ohňostroj takejto veľkosti by mal v časopriestore len tie najmenšie vlnky. Ak by sa napríklad dve čierne diery zrazili a spojili niekde v našej Galaxii, gravitačné vlny by sa mohli natiahnuť a stlačiť vzdialenosť medzi objektmi na Zemi vzdialených od seba meter o jednu tisícinu priemeru atómového jadra.
Objavili sa experimenty, ktoré vďaka takýmto udalostiam dokážu zaznamenať zmeny v časopriestore.
Existuje veľká šanca na opravu gravitačných vĺn v nasledujúcich dvoch rokoch.
Clifford Will
Laser Interferometric Gravitational Wave Observatory (LIGO) s observatóriami v blízkosti Richland, Washington a Livingston, Louisiana, používa laser na detekciu drobných skreslení v duálnych detektoroch v tvare L. Ako časopriestorové vlnky prechádzajú cez detektory, naťahujú a stláčajú priestor, čo spôsobuje, že detektor mení rozmery. A LIGO ich vie zmerať.
LIGO začalo sériu štartov v roku 2002, ale nedosiahlo značku. K zlepšeniam došlo v roku 2010 a nástupca organizácie, Advanced LIGO Observatory, by mal byť opäť v prevádzke v tomto roku. Mnohé z plánovaných experimentov sú zamerané na hľadanie gravitačných vĺn.
Ďalším spôsobom, ako otestovať teóriu relativity, je pozrieť sa na vlastnosti gravitačných vĺn. Môžu byť napríklad polarizované, ako svetlo prechádzajúce cez polarizačné okuliare. Teória relativity predpovedá vlastnosti takéhoto účinku a akékoľvek odchýlky od výpočtov sa môžu stať dôvodom na pochybnosti o teórii.
jednotná teória
Clifford Will verí, že objav gravitačných vĺn len posilní Einsteinovu teóriu:
Myslím, že musíme pokračovať v hľadaní dôkazu všeobecnej relativity, aby sme si boli istí, že je to správne.
Prečo sú tieto experimenty vôbec potrebné?
Jednou z najdôležitejších a nepolapiteľných úloh modernej fyziky je hľadanie teórie, ktorá by spojila Einsteinov výskum, teda vedu o makrokozme, a kvantovú mechaniku, realitu najmenších objektov.
Pokroky v tomto smere, kvantová gravitácia, môžu vyžadovať zmeny vo všeobecnej teórii relativity. Je možné, že experimenty v oblasti kvantovej gravitácie budú vyžadovať toľko energie, že ich nebude možné uskutočniť. "Ale ktovie," hovorí Will, "možno existuje efekt v kvantovom vesmíre, nevýznamný, ale možno ho vyhľadať."
