Общественная теория относительности: уже сто лет, однако все гораздо полна сюрпризов

    В 1913 году Альберт Эйнштейн застопорился в собственных усилиях выстроить общую теорию относительности. Он обратился к собственному соседу Марселю Гроссману за математической поддержкой: «Гроссман, ты обязан лично мне посодействовать, по другому я сойду с ума». Спустя четверо года, когда Эйнштейн заканчивал статью об галлактических последствиях собственной (в конце концов) завершенной теории, у него разболелась язва желудка, он мучился от разочарования печенке. Измученный собственными психологическими усилиями, Эйнштейн задумывался, что погибает. Он писал физику Арнольду Зоммерфельду: «В крайний месяц у меня существовало самое стимулирующее, исчерпающее время в моей жизни, также одно из самых успешных».

    Общественная теория относительности: уже сто лет, однако все гораздо полна сюрпризов

    Однако это же ощущение ускользало от большинства его коллег в те самый времена и до сего времени продолжает. Они изучают величайшее прозрение Эйнштейна, и не принимая во внимание то, как только он достигнул его, либо что оно для него значило; они ординарно «не ощущали относительность в собственных косточках», как только разговаривает физик-теоретик Колумбийского вуза Брайан Грин. Это же отсутствие осознания проистекает из прилипчивого заблуждения об фолиант, чем на деле является общественная относительность, даже посреди тамошних, кто издержал карьеру на ее исследование. Она обширно определяет, как только теория гравитации, однако это же не совсем только теория. Она расписана в образе серии уравнений, описывающих движение объектов, однако это же не попросту уравнения.

    Общественная теория относительности идеальнее всего воспринимается как только пейзаж, практически и фигурально. Это же место понятий, кои обрисовывают все вероятные изменения места и времени, и все пути них конфигурации в присутствии материи. Это же система, в какой все части действительности сопряжены. Первые походы Эйнштейна в этот пейзаж воодушевили и осушили его. Каждый раз, когда альтернативные ученые пробовали пройти по его стопам, они обнаруживали не мало новеньких областей. Вот поэтому, спустя сто лет опосля первой собственной публикации, общественная теория относительности все гораздо приносит умопомрачительные открытия.

    * * *

    Нет предпочтительнее метода окутать идею относительности-как-пейзажа, чем посмотреть на наибольший пейзаж вообщем: Вселенную. Эйнштейн осознал, что место и не является фиксированным фоном (некоторым невидимым полотном, относительно коего вы сможете измерить движение), а уж является гибкой, оживленной вещью, которая искривляется и растягивается в ответ на толпу. Это же искривление мы чувствуем как только гравитационную тягу: она держит ваши бедра на планете земля и Планету земля на орбите. Ли Смолин — теоретик Колледжа теоретической физики Периметра в Ватерлоо, штат Онтарио, и один из ярых учеников Эйнштейна — приветствует способность общей теории относительности обеспечивать единое, единственное описание всего места, конкретного всей толпой. «Это первая теория, которую можно применить ко Вселенной как только к одному целому в необщительной системе», — разговаривает он.

    Вы наверное слышали, что ученые рассказывают, что Вселенная расширяется, однако что это же значит на деле? В 1929 году Эдвин Хаббл следил, что галактики, кажется, едут прочь во любых направлениях. Интригующе существовало бы представить, что эти галактики летят сквозь космос, подталкиваемые огромным изначальным взрывом. В 1930-х годах английский астролог Э. Милн попробовал обрисовать открытие Хаббла конкретно в этаких определениях. Однако его анализ темно провалился. Один-единственный метод внести смысл в астрономические наблюдения, как только проявил Эйнштейн, это же поразмыслить об космосе как только об кое-чем большом. Галактики и не летят сквозь место; это же само место расширяется меж ними.

    Это же понятие глубоко странноватое, однако как вы с ним примиритесь, все альтернативные идеи встанут на свои пространства. Во-первых, существуют Объемной Взрыв, который был и не взрывом в пространстве, а уж взрывом места. Все место существовало стянуто в единую точку в момент Немалого Взрыва, и все место растянулось из нее за дальнейшие 13,7 млрд лет. Так как место расширяется во любых направлениях, всякую точку можно полагать центром Вселенной. Вы, тут и ныне, находитесь посередине Вселенной. (Чувствуете, как только эго наливается соком?). Смоделировать происхождение частей, образование галактик, прямой эволюционной путь от Немалого Взрыва к современной Планете земля космологам посодействовало и не что другое, как только общественная теория относительности.

    И они до сего времени изучают новейшие уголки пейзажа относительности. Так как место оживленно, оно может деформироваться самым невообразимым образом. Притяжение гравитации сжимает место; это же сжатие вы чувствуете как только собственный вес. Уравнения Эйнштейна а также допускают антигравитацию, энергию, которая толкает место прочь. В протяжении десятилетий эту вероятность полагали теоретическим любопытством. Однако в 1998 году группа из двух астрологов нашла, что расширение Вселенной ускоряется. Это же имеет смысл исключительно в контексте относительности. Элемент антигравитации, подталкивающий увеличение скорости, ныне именуется «темной энергией», и он так ладно принят, что Нобелевскую премию по физике 2011 года присудили за его открытие.

    Общественная теория относительности: уже сто лет, однако все гораздо полна сюрпризов

    Настоящая природа черной энергии, вобщем, останется загадкой. Дабы ее осознать, интернациональная группа астрологов запустила Dark Energy Survey, в текущее время реализуемый в Межамериканской обсерватории Серро-Тололо в Чили. В течение пяти лет ученые будут фотографировать 300 миллионов галактик и записывать них рассредотачивание. Гравитация приводит к тамошнему, что галактики собираются с течением времени, тогда-то как только черная энергия них рассеивает. Паттерн, приобретенный в процессе научные исследования, отобразит, ишачит ли черная энергия идиентично во любых пространствах и изменялась ли ее интенсивность в течение галлактической истории. Черная энергия перевешивает все зримые галактики в соотношении 15 к 1, потому ее воздействие готов стать судьбоносным для судьбы Вселенной.

    Эдак же, как только место может расширяться, оно может и покрываться рябью, взволнованное гравитацией передвигающегося объекта, подобно тамошнему, как только поверхность пруда покрывает рябью опосля падения камешка. Это же очередная пустыня относительности, которую ученые лишь ныне начинают учить. Так как гравитационные волны обтекают Планету земля на скорости света, они тонко хлюпают и растягивают все, что встречают на пути, в фолиант числе и вас. Этот спецэффект неописуемо слабенький. Дабы определить эти волны, ученые модернизируют пару 4-километровых сенсоров — один в Вашингтоне, альтернативный в Луизиане, США, — под заглавием Laser Interferometer Gravitational-Wave Observatory (LIGO), вместе с всеохватывающим тестом под заглавием Virgo, размещенным в Италии. К финалу десятилетия они уповают следить гравитационные сигналы, излучаемые изрядными, однако по собственной сущности невидимыми событиями космоса, вроде столкновений темных дыр.

    И, да, темные прорехи — пожалуй, самая популярная из любых странноватых индивидуальностей, вытекающих из пейзажа уравнений Эйнштейна. Темные прорехи — это же пространства, где место искривляется само в себя; нигде все больше топография относительности эдак и не искажается не интригует. На горизонте обстоятельств — границе темной прорехи — время останавливается, а уж явления на атомных масштабах, описываемые квантовой механикой, вытягиваются перед началом объемов городов… либо эдак кажется. Общественная теория относительности а также утверждает, что все части Вселенной обязаны быть длительными, другими словами и не обязано быть никаких физических помех меж внутренней и внешной частью темной прорехи. Это же кажущееся противоречие вдохновило целую бурю новеньких теорий, кои пробуют выйти за рамки современного осознания законов физики.

    Даже в закрученном случае темных дыр, концепции, кои, похоже, проживают в отдаленных краешках пейзажа относительности, умеют быть доступными для наблюдения. Инструмент под заглавием Event Horizon Telescope, состоящий из девяти радиообсерваторий, разбросанных по миру, прямо ныне коллекционирует информацию для сотворения первых прямых снимков сверхмассивной темной прорехи посередине нашей галактики. Эта темная прореха сама по самому себе ничуть и не смотрится (она ведь темная), однако измерения ее объемов и окружающих структур умеют впрямую указать, как только толпа искажает структуру места. Любые отличия от эйнштейновских ожиданий укажут путь в направлении совсем новеньких физических понятий. Первые осмысленные изображения Event Horizon Telescope покажутся вскоре, может быть, уже в течение десяти лет.

    * * *

    Все эти идеи об расширяющейся Вселенной, гравитационных волнах и темных прорехах востребовали утомительно не мало времени на разработку, так как прятались глубоко снутри пейзажа относительности. Сам Эйнштейн медлительно принял первые две и никто и не примирился с темными прорехами, называя аргументы в пользу них существования «неубедительными» и предполагая, что природные процессы и не дозволили бы им же сформироваться. Почти все писатели, в фолиант числе небезизвестный физик Жора Гамов, предположили сопротивление Эйнштейна сиим идеям как только «промахи» — места, где его величавый разум сошел с пути. В действительности же Эйнштейн открыл так огромнейший пейзаж, что даже ему же и не хватило целой жизни, дабы исследовать его.

    Даже современные физики неподалеку ушли от Эйнштейна и полагают, что общественная теория относительности — это же далековато и не финал. Относительность расползается с квантовой механикой — набором правил, описывающих мир в атомных масштабах — в собственном описании гравитации и экстремальных объектов вроде темных дыр. Принужденные выбирать, почти все современные теоретики именуют квантовую механику наиболее основательным описанием действительности, называя относительность крупномасштабным явлением, сотканным из маломасштабных квантовых спецэффектов. Физики максимально ладно проработали нижнюю часть (в какой свет представлен фотонами, а уж материя накоплениями атомов), однако вековой эксперимент подразумевает, что неразумно недооценивать силу эйнштейновской перспективы сверху вниз. Как только произнес Ли Смолин, квантовая механика — это же теория «подсистем», которая имеет смысл исключительно в контексте собственного окружения, в противоположность галлактическим масштабам относительности.

    Целостный подход Эйнштейна выполняет общую теорию относительности неповторимой в собственном потенциале для разъяснения и научные исследования. Непременно, будут физики, кои зайдут гораздо далее, чем он. Они умеют хорошо принять огромное количество инструментов и техник из квантовой теории. Однако определенно эдак же сиим гениям придется орудовать на манер Эйнштейна — отступать от уравнений, дабы узреть пейзаж полностью — если они захочут достигнуть настоящего просветления. Им же придется ощутить относительность собственными косточками.