Általános relativitáselmélet: egyszerűen és vizuálisan elmagyarázva (angol nyelv – magyar felirat)

Albert Einsteint nevetségessé tették, amikor először publikálta elméletét. Az emberek azt gondolták, hogy túl furcsa és radikális ahhoz, hogy valóságos legyen. Einstein sem volt elégedett az elméletével, mert az elmélet nem alkalmazható, ha a gravitáció jelen volt, vagy ha a megfigyelő gyorsult. Egy nap, miközben egy ablakmosót figyelt egy létrán a szabadalmi hivatala közelében, gondolatkísérleteket végzett.

Elképzelte, mi történne, ha a munkás elesne. Az ablakmosó szemszögébe helyezte magát, és elképzelte, mit fog tapasztalni, amikor esik. Rájött, hogy ha zuhan, a gravitáció lesz az egyetlen erő, amely hat rá. Gyorsulna a föld felé, de mivel a talaj nem nyomná fel a testét, nem érezne súlyt. És ez nem lenne más, mint súlytalannak lenni az űrben.

Bizonyos értelemben a gravitáció és a gyorsulás ugyanannak a dolognak a leírására különböző módok voltak. A gravitáció összekapcsolásának módja a relativitáselméletben a gyorsulás ötlete volt, és ez lett az általános relativitás alapja.

Einstein elképzelte, hogy egy ablak nélküli szobában van, és fürdőszobai mérleg. 80 kg-ot nyomna, mi lenne, ha a szoba egy űrhajón lenne, amely felfelé gyorsul, 9,8 m/s/s sebességgel. Ugyanazt a súlyt érezné. Nem lenne különbség

Elképzelte, mi történne, ha fogna egy zseblámpát, és a szoba egyik végéből a másikba irányítaná, miközben az űrhajó felfelé gyorsul. Ha vonalzója lenne, meg tudná mérni a fény magasságát a szoba másik oldalán. Rájött, hogy a falon mért magasság alacsonyabb lesz, mint a fényforrás, mert a szoba padlója egyre nagyobb sebességgel rohan felfelé, ahogy a fény terjed a szobában. Úgy tűnik, hogy a fénysugár lefelé görbül.

Ha azonban a földön lennél, és megmérnéd a két magasságot, azt gondolhatod, hogy nem lehet különbség. Ennek a fénynek egyenesen a szoba másik oldalára kell mennie. Einstein úgy gondolta, hogy nem lehet, mert megsértené az egyenértékűség elvét. A helyiség gyorsulása egy térben nem lehet más, mint a föld gravitációjának hatására lévő helyiség. Rájött, hogy ez azt jelenti, hogy a fénynek meg kell hajlania gravitációs mező jelenlétében.

De a fénynek a legrövidebb úton kell haladnia. Aztán rájött, hogy talán a legrövidebb út két pont között nem egyenes, hanem egy görbült vonal a gravitáció közelében.

Ez volt Einstein legfontosabb meglátása a gravitációról. De ahhoz, hogy ezt matematikailag kifejezhessük, nagyon bonyolult matematikára volt szükség, amit még egy olyan zseni, mint Einstein sem tudott könnyen kitalálni. Felvette a kapcsolatot egy régi haverjával főiskolai éveiből, Marcel Grossman matematikussal.

Fontos megjegyezni, hogy a trambulin analógia, amelyet általában a TV-műsorokban és a youtube videókban látunk, mint ez, egy 2D-s sík, amelyet csak vizualizációs célokra használnak, de valójában 3D-ben van.

Ahhoz, hogy ezt az elméletet valóban komolyan vegyék, tesztelhető jóslatot kellett tennie, amit megerősített az a tény, hogy megmagyarázta a Merkúr pályáját, amely évtizedekig rejtély volt, mert precessziója volt. Az általános relativitáselmélet pontosan megjósolta azt a precessziót, amellyel a Merkúr valójában rendelkezik.

De sok szkeptikus még mindig maradt. A legbolondbiztosabb megerősítés 4 évvel a publikálása után érkezett, amikor egy csapat vezette az angol csillagászt, Arthur Eddingtont. 1919-ben csillagokat fényképezett a Nap közelében egy teljes napfogyatkozás során. Úgy találta, hogy a nap közelében elhaladó fényt meghajlította a tér görbülete gravitációja miatt. Ez az a pillanat, amikor Einstein hírességgé vált. #generalrelativity #einstein Miért nem csak a tér, hanem az idő torzulása is?… Mert a speciális relativitáselmélet azt mondja, hogy a fény mindig ugyanolyan sebességgel mozog, függetlenül a perspektívától vagy a vonatkoztatási kerettől. Ez azt jelenti, hogy a fény sebessége egy gyorsuló referenciakeretben ugyanakkora lesz, mint egy nyugalmi referenciakeretben. De mivel a fénysugár által a gravitációs mezőben megtett távolság hosszabb a tér görbülete miatt, ahhoz, hogy a fénysebesség állandó maradjon, magának az időnek lassabban kell eltelnie a gravitációs mezőben az üres térben lévő időhöz képest.

Az általános relativitáselmélet nem ad választ mindenre. Bár elmondja nekünk, hogyan működik a gravitáció, nem igazán mondja meg, hogy pontosan mi az.