Как проверить общую теорию относительности?

Общая теория относительности, предложенная Эйнштейном в начале 20 века, произвела революцию в нашем понимании пространства и времени и стала новой теорией гравитации, которая широко используется сегодня и не имеет полных альтернатив.

Как и все новые научные идеи, теорию Эйнштейна нужно было проверить, сравнив его предсказания с экспериментальными данными, чтобы проверить их правильность. В этой статье мы рассмотрим эффекты, подтверждающие истинность общей теории относительности.

Как проверить общую теорию относительности?

Коротко об ОТО

Общая теория относительности объясняет силу гравитации с точки зрения того, как пространство-время «искривлено», или, точнее говоря, теория связывает силу гравитации с изменением геометрии пространства-времени.

То есть общая теория относительности предполагает существование другого измерения, которое мы не можем видеть напрямую, и любой объект с массой, такой как планета, будет искажать лежащее в основе пространство-время в это измерение, невидимое для нас.

Как проверить общую теорию относительности?

Искривление Земли в пространстве-времени. Источник: http://light-science.ru

Согласно этой теории, все планеты движутся по круговым орбитам не под действием силы тяжести. Действительно, нам кажется, что они движутся по искривленным орбитам, на самом деле, в теории относительности их орбиты прямые, но только в 4-мерном пространстве-времени. Фактически, орбиты планет в общей теории относительности являются геодезическими, кратчайшим путем между двумя точками в пространстве-времени.

Что не так с орбитой Меркурия?

Меркурий – ближайшая к Солнцу планета, поэтому он лучше чувствует кривизну пространства-времени, вызванную большой массой Солнца и различными эффектами общей теории относительности, потому что это наиболее значимая из всех планет. Эйнштейн также задавался вопросом, может ли кривизна пространства-времени привести к особенностям, очевидным в движении Меркурия, которые не предсказываются законом Ньютона. Оказалось, что может.

Читайте также:  Чем знимаются космонавты на МКС?

Как проверить общую теорию относительности?

Смещение перигелия Меркурия. Источник: https://nuancesprog.ru

Орбита Меркурия имеет очень большой эксцентриситет. Его перигелий на треть меньше афелия, и, что любопытно, положение перигелия постоянно меняется. Смещение перигелия Меркурия составляет около 43 угловых секунд каждые 100 лет. Ученые долгое время не могли объяснить причины этого эффекта с точки зрения гравитации Ньютона, поэтому они выдвинули гипотезы о гравитационном эффекте других, до сих пор неизвестных планет около Меркурия.

А потом появилась общая теория относительности, согласно которой в 1915 году Эйнштейн вычислил этот сдвиг и получил почти точное совпадение с наблюдаемыми 43 угловыми секундами за столетие. Результат оказался чрезвычайно близким к наблюдаемому, и это придало Эйнштейну еще большую уверенность в правильности своей теории. Впоследствии релятивистский сдвиг перигелия наблюдался и для орбит нескольких астероидов, приближающихся к Солнцу и другим планетам, однако для планет этот эффект был едва заметен из-за их удаленности от Солнца.

Искривление света

Теория гравитации Ньютона предполагает, что гравитация никоим образом не влияет на свет, но согласно предсказанию общей теории относительности, свет также будет двигаться по геодезической в ​​пространстве-времени, и вблизи массивных объектов траектория фотонов также будет казаться нам кривой . И согласно результатам многочисленных экспериментов, свет движется по изогнутой траектории около Солнца, мы видим это как смещение положения звезды, когда она приближается к диску Солнца в небесной сфере. И этот сдвиг идеально совпадает с предсказаниями общей теории относительности.

Как проверить общую теорию относительности?

Гравитационная линза. Источник: https://www.eso.org

Точно так же свет далеких звезд или галактик может искажаться, когда проходит близко к массивному телу. Например, галактика будет действовать как гравитационная линза, искривляя свет и создавая множество изображений объектов позади него.

Читайте также:  Вопрос "про следы на Луне". Просто вопрос, ничего личного

Поэтому математические уравнения общей теории относительности Эйнштейна проверяются много раз. И сегодня использование этой теории – самый точный способ предсказать гравитационное взаимодействие.

Автор: Алексей Нимчук. Куратор Федор Карасенко.

Поднимите вверх, чтобы увидеть больше статей о космосе и науке в вашей ленте!

Подпишитесь на мой канал здесь, а также на мои каналы в Telegram и YouTube. Там вы можете прочитать большое количество интересных материалов и задать свой вопрос. Вы можете оказать финансовую поддержку нашему каналу через patreon.

Нина Кузнецова
Главный редактор , youtesla.ru
Более 30 лет я занимаюсь наукой и технологиями. Товарищи советовали мне делиться самым интересным на просторах интернета. Изучение нового и неопознанного это моя жизнь, узнавайте самое интересное со мной.
Оцените статью
YouTesla.ru
Добавить комментарий