Przewidywania Einsteina potwierdziły się i te, które nadal badamy

Im więcej masy upakowane w mniejszej objętości, tym większa krzywizna lub krzywizna czasoprzestrzeni wokół niej. Wszelkie cząstki lub inne obiekty przechodzące w pobliżu tych obiektów odczuwają tę krzywiznę, powodując zmianę kursu.

Niektóre przewidywania lub wyniki ogólnej teorii względności zostały przetestowane w krótkim czasie. W 1919 roku, zaledwie 4 lata po opublikowaniu teorii, nastąpiło całkowite zaćmienie Słońca, idealne wydarzenie do przetestowania krzywizny czasoprzestrzeni.

Odbyło się wiele ekspedycji naukowych, które podróżowały do ​​Brazylii i wybrzeży Afryki Zachodniej, aby uchwycić najlepsze zdjęcia i dane dotyczące tego zaćmienia, a przede wszystkim gwiazd otaczających Słońce.

Największym zwartym obiektem jaki mamy w naszym sąsiedztwie jest Słońce. Co było wymagane Badano, czy krzywizna czasoprzestrzeni miała wpływ na światło odległych gwiazd Został wygenerowany przez przejście słońca w jego pobliżu.

Gdyby tak było, jej tor nieznacznie odbiegałby od linii prostej, powodując nieznaczne przesunięcie pozycji gwiazdy widocznej na niebie. Potwierdzenie tego efektu, zgodne z pomiarami zaćmienia z 1919 roku, rozsławiło Einsteina na całym świecie.

Aby eksperymentalnie udowodnić inne przewidywania ogólnej teorii względności, musieliśmy poczekać dłużej. W 1916 Einstein zaczął bardzo szczegółowo analizować swoje równania, w szczególności serię wyrażeń, które po niewielkim uproszczeniu wyglądają niezwykle podobnie do równania falowego: ta sama struktura, która pojawia się w wielu układach fizycznych, w których dochodzi do rozprzestrzeniania się perturbacji. przekazując energię.

W tym przypadku równania mówią, że to, co wibruje, to sama czasoprzestrzeń, a zaburzenia te nazywamy falami grawitacyjnymi.

Czy można je zobaczyć? Nie będzie mowy Słyszenie wibracji czasoprzestrzeni?

Za życia Einstein wątpił w prawdziwe istnienie tego zjawiska (być może było to narzędzie matematyczne, ale bez fizycznej realizacji?). Einstein nie był pierwszym ani jedynym wybitnym fizykiem, który wątpił w matematyczne wyniki swojej teorii. Miał wzloty i upadki z kolegami i prestiżowymi czasopismami naukowymi, które doprowadziły do ​​bardzo ciekawych historii.

Cokolwiek to było, przy udziale wybitnych osobistości w końcu zrozumiano, że Fale grawitacyjne były rzeczywistym przewidywaniem teorii.

Jego właściwości zostały przeanalizowane i pozostało tylko sprawdzić, czy wyścig technologiczny, aby eksperymentalnie zweryfikować jego istnienie, opłacił się.

Amplituda tych fal jest bardzo duża (możesz umieścić całą „opaleniznę”, jaką chcesz) Bardzo słaby Że sam Einstein nie miał pewności, że pewnego dnia jego odkrycie będzie możliwe.

Nie każdy test ogólnej teorii względności był w stanie znaleźć niespójności, ale niewykrycie fal grawitacyjnych lub wykrycie ich o właściwościach innych niż ta teoria byłoby dowodem na to, że teoria ta nie odwzorowuje wiernie rzeczywistości: rękawica kłamała.

Sukces rozwoju technologicznego trwał dziesięciolecia, a zwykłe nieudane próby, o których nie zawsze wspomina się w nauce, takie jak pionierskie eksperymenty fizyka Josepha Webera z prętami rezonansowymi w latach 60. XX wieku.

Instrumentami, którym w końcu udało się sprostać temu wyzwaniu, są interferometry laserowe z ramieniem kilometrowym.

ten Fale grawitacyjne zostały po raz pierwszy wykryte w 2015 r.przez amerykańskie obserwatoria klocki Lego To było dosłowne wydarzenie historyczne.

Wykryte fale grawitacyjne powiązano również z innymi konsekwencjami ogólnej teorii względności: pochodzą one z połączenia dwóch czarnych dziur o masie 36 i 29 mas Słońca i przeszły przez detektory po przebyciu około 1300 milionów lat świetlnych.

Europejskie Obserwatorium Panny dołączyło do gromadzenia danych latem 2017 r. wraz z Europejskim Obserwatorium Potrójne wykrywanie Z połączenia gwiazd neutronowych, które obejmowało fale grawitacyjne w astronomii z wieloma komunikatorami. Obserwatorium KAGRA dołączy do globalnej sieci w kolejnym okresie obserwacji, zaplanowanym na grudzień br.

Mamy już w sumie 90 potwierdzonych wydarzeńkażdy z nich ma astrofizyczny scenariusz połączenia dwóch zwartych obiektów: par czarnych dziur, par gwiazd neutronowych lub mieszanych par czarnej dziury i gwiazdy neutronowej.

Drzwi do badań są otwarte dla skompresowanych ciał o różnej naturze, a generowane przez nie fale grawitacyjne mogą dać nam wskazówki na temat ich struktury i właściwości. Nie możemy się doczekać kolejnych niespodzianek.

W rozdziale o przewidywaniach Einsteina nie możemy zapomnieć o słynnej stałej kosmologicznej, która również powodowała sprzeczności. Ta stała, jej właściwości i to, czy jest w stanie wiernie modelować ewolucję i ekspansję wszechświata w świetle przyszłych danych, to strona pisanej teraz księgi.

Einstein wprowadził tę stałą do swoich równań, aby wymusić (przez osobiste przekonania) model stały wszechświatrodzaj „odpychającej energii”, bez której wszechświat zakończyłby się z powodu samej grawitacji.

Jednak po obserwacjach fizyka Edwina Hubble’a z 1931 roku na temat rozszerzania się wszechświata, Einstein uznał swoją propozycję za „największy fatalny błąd” w swojej pracy naukowej. Czy to było naprawdę?

Zainteresowanie stałą kosmologiczną wprowadzoną przez Einsteina Teorie pola kwantowego powracająponieważ przewidują zdolność próżni, która może działać, dla wszystkich celów i celów, takich jak stała kosmologiczna, którą przewidział.

Wygląda więc na to, że Einstein po raz kolejny miał rację.

* Isabel Cordero Carrion jest profesorem i badaczem na Wydziale Matematyki Uniwersytetu w Walencji w Hiszpanii.g.

Możesz teraz otrzymywać powiadomienia z BBC World. Pobierz i aktywuj nową wersję naszej aplikacji, aby nie przegapić naszych najlepszych treści.