Vedci teda objavili gravitačné vlny - vlnky časopriestoru. Albert Einstein predpokladal ich existenciu pred 100 rokmi a priame pozorovanie poskytlo konečný dôkaz majstrovského diela veľkého vedca: všeobecnej teórie relativity. Vedci z Caltechu a MIT objavili gravitačnú vlnu generovanú dvoma zrážajúcimi sa čiernymi dierami.
Einstein nebol vždy považovaný za génia. Keď niektorí vedci prvýkrát vyslovili svoje pochybné myšlienky o teórii relativity, zorganizovali protesty. Iní jednoducho Einsteina v tlači obviňovali a obviňovali ho z nebezpečných myšlienok aj židovského pôvodu.
Vedecká práca však obrátila fyziku naruby od jej samotných základov. Einsteinov vesmír sa rýchlo a prirodzene pohráva s konceptmi polohy a rýchlosti - s výnimkou svetla, ktoré vždy prechádza vzduchom vo vákuu rýchlosťou 300 miliónov metrov za sekundu. Priestor a čas sú zmiešané do štvorrozmernej melasy nazývanej časopriestor, ktorú je možné pretiahnuť a zdeformovať hmotou, hmotou, hmotou. A pohybujúca sa hmota sleduje krivky časopriestoru - skrytú geometriu, ktorú vnímame ako gravitáciu.
Znie to ako úplný nezmysel.
Ale za posledných 100 rokov experimenty znova a znova ukazovali: Einstein má pravdu. Jeho teória bola preukázaná príliš často, aby tu mohla byť uvedená všetky tieto obdobia, ale aj tie najvýraznejšie prípady sú pôsobivé.
Svetlo je vlna aj častica
Propagačné video:
Einsteinovo meno sa najčastejšie spája s relativitou, za svoju prácu so svetlom však získal Nobelovu cenu. Klasická fyzika predpokladala, že svetlo je vlna, ale táto teória nedokázala vysvetliť, ako a prečo kovy emitujú elektróny, keď sú osvetlené - tento jav sa nazýva fotoelektrický jav.
Einstein vysvetlil toto čudné správanie tým, že naznačil, že svetlo je v skutočnosti tvorené diskrétnymi vlnovými paketmi (fotónmi) s energiami spojenými s ich frekvenciou. Tento objav viedol k vzniku kvantovej fyziky, v ktorej sa všetky atómy správajú zvláštnym spôsobom podobným vlnám, a Einstein pomohol tento objav uskutočniť.
Časopriestor sa môže ohýbať
Prvé veľké víťazstvo Einsteina vo všeobecnej teórii relativity prišlo, keď vysvetlil záhadné zakolísanie na obežnej dráhe Merkúra. V roku 1859 tento vynikajúci francúzsky astronóm Urbain Le Verrier pripísal tento efekt nikdy predtým nevidenej planéte zvanej Vulcan, ktorá vraj priťahuje Merkúr. Ale roky hľadania neviedli k ničomu, nikto nenašiel žiadneho Vulkána.
Na veľkú Einsteinovu radosť jeho nová teória relativity postavila Vulkán na nohy, čo ukazuje, že hmotnosť Slnka sa ohýba blízko časopriestoru, rovnako ako bowlingová guľa ohne pružný, ale mäkký povrch. Pretože je Merkúr tak blízko Slnka, jeho kolísajúca dráha je najbližšou dráhou v časopriestore zakrivenom hmotou Slnka. Neexistuje a neexistovala žiadna iná planéta: všetko je to o geometrii vesmíru, o čom Newton ani netušil.
Časopriestor môže byť „šošovka“
Einstein mal opäť pravdu v máji 1919 počas úplného zatmenia Slnka. Podľa teórie relativity bude časopriestor zakrivený hmotou slnka ohýbať prichádzajúce svetlo hviezd ako šošovka.
Britský astronóm Arthur Eddington urobil veľké fotografie zatmenia a zistil, že Slnko roztiahlo hviezdnu hviezdnu skupinu Hyades a ohýbalo svetlo jednotlivých hviezd asi o dve dvetisíciny stupňa, ako predpovedal Einstein, ktorý zdvojnásobil zakrivenie predpovedané newtonovskou fyzikou.
Ani Einstein neočakával, aký užitočný bude tento jav pre astronómov: pomocou samotných galaxií ako obrovských šošoviek môžu astronómovia nahliadnuť do minulosti, v prvých rokoch vesmíru. A keď astronómovia vidia, že šošovky spôsobujú niektoré neviditeľné masy, umožňuje im to mapovať rozsiahle oblasti tmavej hmoty.
Rotácia hmôt krúti časopriestorom
Nielen na warpovom časopise záleží, ako na bowlingovej gule, ale rotujúce hmoty ako Zem ľahko okolo seba vytiahnu priestor, ako lyžička v melase. To ovplyvňuje obežné dráhy najbližších satelitov - bizarný efekt pretiahnutia zotrvačných referenčných rámcov, efekt Lense-Thirring.
Účinok Lense-Thirring, ktorý sa v roku 1918 predpovedal podľa všeobecnej teórie relativity, sa potvrdil v roku 2004, keď vedci zistili, že rotácia Zeme ľahko premiestnila dráhy dvoch satelitov. V roku 2011 sonda NASA Gravity Probe B potvrdila nález a spresnila počty.
Gravitácia spomaľuje čas
Einsteinove rovnice tiež dávajú hmote schopnosť urýchliť alebo spomaliť čas - a zmeniť farbu svetla.
Túto podivnú predpoveď môžeme vidieť správnu aj zo Zeme: svetlo vzdialených hviezd zaberá vyššie frekvencie - alebo vyzerá modrejšie - ako by pozorovateľ videl v hlbokom vesmíre. A čím ďalej sa vzďaľujete od gravitačnej studne Zeme, tým nižšia a nižšia je frekvencia, ktorú svetlo emitované zo Zeme prijíma, pričom sa riadi účinkom gravitačného červeného posuvu.
Koniec koncov, ani váš smartphone nemôže ignorovať teóriu relativity: bez relativistických opráv by hodiny na satelitoch GPS tikali každý deň o 38 mikrosekúnd rýchlejšie ako na povrchu Zeme, čo by po dvoch minútach zničilo presnosť systému a pridávalo 10 kilometrov chýb denne.