en astronaut våkner opp i et romskip, uten minne om hvordan hun kom dit. Sitter alene i en stol, lurer hun: «Hvor i universet er jeg?»
skipet har ingen vinduer. Instrumentene er døde. Den eneste ledetråden er stolens trykk mot kroppen hennes. Phew, det er tyngdekraften, tenker hun. Hennes fartøy må fortsatt være på Jorden.
Men så oppstår en annen mulighet for henne. Skipet kan akselerere gjennom rommet, trykke henne inn i setet som en racerbil som tar opp fart. Fra innsiden av fartøyet er det — skremmende-ingen måte å fortelle.
dette romfarerens dilemma ville vært kjent For Albert Einstein. Hans generelle relativitetsteori fra 1915 bygget på ideen om at tyngdekraften og akselerasjonen ikke bare er lett forvirret, men er en og samme. Denne ekvivalensen, «Den lykkeligste tanken» Av Einsteins liv, var hans utgangspunkt for å omdefinere tyngdekraften.
Generell relativitet vokste ut Av Einsteins teori om spesiell relativitet, som beskriver hvordan lysets hastighet (i vakuum) alltid kan være konstant.
ifølge relativitetsteorien skjer alt som kan skje inne i en boks som tar opp fart-dvs. akselererer-også i nærvær av tyngdekraften. Tenk deg for eksempel en horisontal laser inne i en heis som akselererer oppover. Når lyset beveger seg sidelengs, stiger heisen, noe som får strålen til å slå et sted på veggen litt lavere enn hvor den startet. Hvis heisen akselererer raskt nok, bøyer strålen synlig mot gulvet. Einstein viste at Det samme skjer med en stråle inne i en stasjonær heis i et kraftig gravitasjonsfelt; tyngdekraften bøyer lyset. På samme måte forventet han at en stråle av stjernelys skulle bøye seg når de passerte gjennom solens tyngdekraft. Denne spådommen viste seg å være riktig da stjernene beveget seg under solformørkelsen i 1919.
Relativitetsteorien beskriver hvorfor en klokke på en satellitt tikker et par dusin mikrosekunder raskere enn en klokke på Jorden; UTEN å ta hensyn til det avviket, VILLE GPS-teknologier ikke fungere.
For å koble akselerasjon og tyngdekraft på denne måten styrtet Einstein en av sine egne helter: Isaac Newton. Du har kanskje lært At Newton beskrev tyngdekraften som en kraft, et usynlig gummibånd som trekker sammen gjenstander med masse. Newtons matte gjorde en god jobb med å forutsi hvordan alt fra prosjektiler til planeter flyttet — men det holdt tyngdekraften skilt fra akselerasjon. Einstein hevdet at tyngdekraften ikke er en kraft i det hele tatt. Han beskrev det som en krumning av tid og rom forårsaket av masse og energi. Forvirret? Den tyske fysikeren var også, og han slet med teorien i nesten et tiår. Han fikk hjelp fra matematikeren Marcel Grossmann, en gammel venn som delte notatene sine da En ung Einstein hoppet over klassen. matematikken deres, lagt ned i 10 ligninger, forklarte hvordan tyngdekraften kunne bevege seg rundt objekter via en forvrengt virkelighet, akselerere uten å føle noen mystiske Newtonske krefter.
De Relative Grunnleggende
De viktigste takeaways bak Einsteins generelle relativitetsteori:
1. Tid og rom er verken flat eller fast; de er buet og forvrengt av masse og energi.
2. Gravity er ikke en kraft, men snarere en forvrengning av tid og rom.
3. Virkningen av tyngdekraften er uutslettelig fra effekten av akselerasjon, over en liten plass.
Einsteins Særegne Spådommer
Relativitet gjør mange bisarre spådommer, mange av dem eksperimentelt verifisert. De virker bare bisarre fordi vi ikke legger merke til dem i vårt daglige liv – vi lever for Det meste I Newtons virkelighet. Men utover Det ligger Einsteins univers, hvor tyngdekraften bøyer rom og tid til sin vilje. Her er noen av teoriens merkeligste bivirkninger:
-
Gravity bokstavelig talt bremser ned tid. Bølger av lys utsendt av stjerner strekker seg ut på grunn av denne tiden bøyer, og objekter nærmere en massiv gjenstand eldes sakte. Super-presise klokker, som krysser i henhold til vibrasjonene av atomer, har bekreftet at tyngdekraften endrer tidsstrømmen.
-
Satellitter har vist at roterende himmellegemer snurrer stoffet i kosmos rundt seg selv, som honning vridd av en skje, som påvirker bevegelsen av gyroskoper. En prediksjon løste et langvarig dilemma, en merkelig wobble I Merkurs bane Som Newtons matte ikke kunne regne med. (Astronomer hadde i utgangspunktet skylden på en skjult planet Kalt Vulcan.) Relativitet forklarte den wonky bane i form av krumning av rom ved solens kraftige tyngdekraft. Små krusninger i virkeligheten, forårsaket av kolliderende sorte hull, har utløst sensorer i svært følsomme instrumenter begravet under jorden på Jorden.
denne historien opprinnelig dukket opp på trykk som » Det Er Alt Relativt.»