Кто изобрел теорию относительности: Два мифа о создании общей теории относительности / / Независимая газета

Кто вывел знаменитую теорию относительности?. Книга всеобщих заблуждений

Кто вывел знаменитую теорию относительности?

Нет, это был не Эйнштейн. Теория относительности была впервые изложена Галилео Галилеем в его «Диалоге о двух главнейших системах мира» в 1632 году.

Чтобы понять теорию относительности, первым делом нужно понять теорию, которую она собой заменила. Речь идет о теории «абсолютного покоя», постулированной Аристотелем в IV веке до н. э. Согласно версии Аристотеля, покой является естественным состоянием любого тела, и, предоставленное само себе, тело непременно вернется в это естественное состояние.

Теория же относительности утверждает, что все тела находятся в движении относительно друг друга и что определение тела как находящегося «в покое» суть чистая условность. Отсюда следует, что скорость того или иного тела нельзя выразить как абсолютную – только как «относительную» чему-то другому.

Итальянский астроном и философ Галилео Галилей был также одним из основоположников современной физики. Он более всего известен как человек, поддержавший теорию Коперника (или Аристарха) о том, что Земля вращается вокруг Солнца.

Католическая церковь посчитала гипотезу еретической и подвергла ученого суду инквизиции. Однако Галилей вовсе не сгнил в кишащем крысами каземате за свои принципы. Срок заключения он отбывал в роскошном доме архиепископа Сиенского, после чего Галилею разрешили вернуться под комфортабельный домашний арест на свою виллу недалеко от Флоренции. Лишь в 1992 году Церковь официально признала, что как бы ошиблась насчет Галилея и взгляды ученого на строение Солнечной системы были все-таки верными.

В данном вопросе Галилей действительно оказался прав, но даже такой человек, как он, отнюдь не был застрахован от ошибок. Так, любимым аргументом Галилея, подтверждавшим вращение Земли, было то, что именно такое движение вызывает приливы и отливы. Галилей заметил, что Средиземное море гораздо больше подвержено действию приливов, чем Красное, и приписал это «плесканию» воды, вызванному вращением Земли, действие которого, по его словам, сильнее в случае Средиземного моря, поскольку оно ориентировано с востока на запад.

Доводы Галилея были напрочь опровергнуты показаниями непосредственных очевидцев – моряков, утверждавших, что приливы и отливы происходят по два раза в день, а не один, как предполагал Галилей. Ученый отказался поверить в «подобную чушь».

Альберт Эйнштейн понимал, что Галилей допустил ошибку и в своей теории относительности, – точнее, что теория «разваливалась» в исключительных обстоятельствах.

В работе Эйнштейна «К электродинамике движущихся тел», опубликованной в 1905 году, речь впервые шла о «специальной теории относительности», которая описывала необычные свойства частиц, движущихся в вакууме со скоростью, близкой к скорости света.

«Общая теория относительности», накладывающая принципы специальной теории на крупномасштабные явления вроде силы тяготения, увидела свет десятью годами позднее – в 1915 году.

Данный текст является ознакомительным фрагментом.

Практика подтверждает теорию.

Практика подтверждает теорию.
Ну а что русские волхвы? Растеряли своё знание? Нет. Об этом свидетельствует странно вклинившийся в летопись рассказ о вещем Олеге. Читатель уже готов, поэтому подробно описывать расшифровку мифа не буду: всё видно на картинке. Комментарии

Красивая смерть. Введение в теорию и практику харакири

Красивая смерть. Введение в теорию и практику харакири
Почему вид обнаженных человеческих
внутренностей считается таким уж
ужасным?… Чем это так отвратительно
внутреннее наше устройство? Разве не
одной оно природы, с глянцевой юной
кожей?… Что же бесчеловечного

Красивая смерть. Введение в теорию и практику харакири

Красивая смерть. Введение в теорию и практику харакири
Почему вид обнаженных человеческих
внутренностей считается таким уж
ужасным?… Чем это так отвратительно
внутреннее наше устройство? Разве не
одной оно природы, с глянцевой юной
кожей?… Что же бесчеловечного

2.

 Взгляды А.Тойнби на теорию человеческой цивилизации

2. Взгляды А.Тойнби на теорию человеческой цивилизации
А. Тойнби как представитель циклической концепции развития человеческой цивилизации.Арнольд Тойнби (1889–1975) – английский историк, автор двенадцатитомного сочинения «Постижение истории». Как и остальные сторонники

ЧАСТЬ ПЕРВАЯ. Введение в теорию режиссуры.

ЧАСТЬ ПЕРВАЯ. Введение в теорию режиссуры.
1.
Товарищ: Паяц, тебя ищет полиция.
Паяц: Меня ищут в больницу? Зачем?
Я здоровый, не хвораю.
Товарищ: Нет, не в больницу, а в полицию.
Тебя нужно сдать в солдаты.
Паяц: Меня в собаки?
Как я шкуру потерял, и брехать не умею.
Товарищ: Да не в

Теория относительности или закон всемирного тяготения?. Кто изобрел современную физику? От маятника Галилея до квантовой гравитации

Теория относительности или закон всемирного тяготения?

Надо сказать, что Эйнштейн безо всякого восторга встретил геометрическую идею Минковского: мало ли какие фокусы делают математики с законами физики… Он изменил свое отношение, когда взялся за новую проблему, порожденную его же успехом. Теория относительности, преодолев «асимметрию» электродинамики Максвелла, вошла в конфликт с законом гравитации Ньютона.

Прежде чем перейти к этому конфликту, посмотрим на создание теории относительности с такой высоты, с какой видна вся история фундаментальной физики. При этом воспользуемся уже знакомой эйнштейновской схемой:

В данном случае эмпирически наблюдаемая реальность Э — «неудавшиеся попытки обнаружить движение Земли относительно „светоносной среды“». Крутым взлетом свободной интуиции Эйнштейн поднял странные результаты единичных искусных опытов до общего аксиоматического принципа А — о неизменности скорости света. До того же уровня он поднял Галилеев принцип относительности, убрав неработающую аксиому о существовании эфира. Из двух его аксиом последовало новое понимание одновременности, «странный» закон сложения скоростей и другие утверждения У, доступные опытной проверке.

Все просто и логично, если не считать интуиции, о которой Эйнштейн сказал: «Понятия никогда нельзя вывести из опыта логически безупречным образом… Не согрешив против логики, никуда не придешь». Нарушать приходится логику старой теории, и требуется огромная сила духа, чтобы из «нелогично» изобретенных аксиом настойчиво извлекать логические следствия, сверяя их с эмпирической реальностью, и выяснять логику новой теории.

Драматизм такого соединения логики и интуиции проявился в авторстве теории относительности. 26-летний патентный эксперт третьего класса был не единственным, кто в 1905 году размышлял об электродинамике движущихся тел, о пространстве и времени. Больше других в этой области сделали тогда уже знаменитые Х.?Лоренц (голландский физик и нобелевский лауреат 1902 года) и А.?Пуанкаре (французский математик с глубоким интересом к физике). Их имена не зря вошли в нынешние термины теории относительности — «преобразования Лоренца» и «группа Пуанкаре». Эйнштейн изучал их труды, идеи которых вошли в теорию относительности. Лоренца и Пуанкаре можно назвать соавторами Эйнштейна, однако целостную и ясную физическую теорию относительности создал именно он.

Какую-то роль сыграл, вероятно, грустный закон Планка о смене поколений в науке. Лоренцу и Пуанкаре было уже за 50, и оба они — даже после эйнштейновской статьи 1905 года — держались за понятие эфира и придумывали сложные механизмы взаимодействия эфира и вещества, чтобы обеспечить правильные соотношения пространственных и временных величин. А Эйнштейн, опираясь на результаты опытов — те самые «неудавшиеся попытки», изобрел странный, но простой принцип постоянства скорости света — аксиому, которая вместе с принципом относительности безо всяких эфирных механизмов логически вела к новым важным результатам. Он стремился не к «понятности» объяснения, а к раскрытию устройства природы. «Понять» обычно означает «свести к знакомому, привычному», и эфир был привычным. Держась за привычное, легче идти в неведомое. Но невозможно взлететь.

Об этом писал Галилей: «Природа не заботится о том, доступны ли человеческому восприятию ее скрытые причины и способы действия». И Максвелл видел опасность предвзятой физической гипотезы, когда через ее узкий окуляр рассматриваются экспериментальные факты. Стремление к предвзятой «понятности» скрытых причин ограничивает свободу взлета изобретательной интуиции. Эйнштейн показал это не хуже великих предшественников. Можно сказать, что великое физическое открытие — подлинно новое слово в науке — требует великого физика, каким и оказался 26-летний патентный эксперт.

На лаврах молодой великий физик не почил, у него было дело поинтереснее и, как оказалось, потруднее. Новорожденная теория относительности поставила суровую проблему — она была несовместима с великим законом всемирного тяготения. Созданная Ньютоном теория гравитации уже более двух веков служила образцом в физике, а образцом научного триумфа стало открытие планеты Нептун «на кончике пера», которым водил, можно сказать, закон Ньютона.

Однако, согласно этому закону, сила притяжения между массами зависит от расстояния между ними — расстояния между точками ПРОСТРАНСТВА, в которых находятся эти массы в ДАННЫЙ — ОДИН И ТОТ ЖЕ — МОМЕНТ ВРЕМЕНИ. Фраза, еще недавно вполне научная, перестала быть таковой в свете теории относительности. Ведь для разных наблюдателей, движущихся по-разному, величина силы была бы разной. Значит, великий закон всемирного тяготения неверен?!

Эту проблему Пуанкаре осознал раньше Эйнштейна и предложил решение, точнее, даже два — два варианта обновить закон тяготения Ньютона: гравитация должна была распространяться со скоростью света, а при малых скоростях тел совпадать с Ньютоновой. В физике, однако, два варианта хуже, чем один, поскольку устройство природы лишь одно. Великий математик предложил новые формулы, выбрав физически хлипкую точку опоры. Он опирался на понятие эфира:

То, что гравитация распространяется со скоростью света, не может быть результатом каких-либо случайных обстоятельств, а должно быть обусловлено одним из свойств эфира; тогда возникает задача проникнуть в природу этого свойства и связать ее с другими свойствами эфира.

Искомый закон гравитации великий математик ограничил скучным условием:

Так как астрономические наблюдения, по-видимому, не обнаруживают заметных уклонений от закона Ньютона, выберем решение, наименее расходящееся с этим законом для малых скоростей тел.

Работа Пуанкаре в гравитации напоминает то, что делали теоретики в электромагнетизме до Максвелла. Тогда, в первой половине девятнадцатого века, старались обобщить закон взаимодействия электрических зарядов на случай их движения, хотя Фарадей уже открыл совершенно новое явление. Пуанкаре же исходил из того, что никаких новых явлений в гравитации, «по-видимому, не обнаружено». К размышлениям его побудила логическая неувязка, но физика все же основана на реально наблюдаемых явлениях.

Физик Эйнштейн молчал по поводу гравитации два года, пока не «придумал» новые явления. Придумал, еще не имея новой теории, но опираясь на новейшие достижения современной физики и… на ее самый первый результат — закон свободного падения, то есть опираясь на себя самого и на Галилея.

Неувязка теории относительности с законом Ньютона, похоже, побудила Эйнштейна спросить себя: а что, собственно, физика знает о гравитации, кроме этого закона? Ответ известен каждому школьнику, кто решал задачи о камне, брошенном под углом к горизонту: движение камня зависит только от его начальной скорости, но не зависит от массы. Движение тела под действием электричества очень даже зависит от его электрического заряда, а движение под действием гравитации совсем не зависит от массы тела, то есть гравитационного заряда.

Образованный школьник знает, что если в закон движения

ma = F

подставить силу

F?= GmM/r²,

то масса камня m сократится. Но не странно ли это? От массы зависит гравитационная сила, которая определяет движение, а само движение от массы не зависит?! Движется по одной и той же параболе и малая песчинка, и огромная глыба. Прямо не физика, а какая-то геометрия. Там тоже, какие бы линейку и циркуль ни взять — обычные или на основе натянутой нити, — свойства прямой и окружности от инструментов не зависят.

В 1907 году Эйнштейну физика была еще гораздо интереснее геометрии, и он в Галилеевом законе падения увидел путеводный принцип для поиска новой теории гравитации и назвал его принципом эквивалентности. Фактически Эйнштейн использовал еще одну придумку Галилея — опыты в каюте без окон, но каюту эту поместил в лифт.

Хотя первый лифт изобрел еще Архимед, обычным этот вид транспорта стал лишь к концу девятнадцатого века, когда решили наконец проблему безопасности — чтобы лифт не сорвался в свободное падение. Однако Эйнштейна интересовало как раз свободное падение лифта. Пока тот падает, физик-теоретик успеет мысленно проделать в нем любые опыты и убедится, что тяжесть вовсе не заметна. В наше время каждый может увидеть это на телеэкране — невесомость в свободно летящем лифте, названном Международной космической станцией. А Эйнштейн еще сто лет назад мысленно приделал к лифту реактивный двигатель, обеспечил — в полной пустоте — ускорение 9,8 м/сек² и понял, что мысленный пассажир-экспериментатор обнаружит в лифте настоящую земную тяжесть. Таким образом, свободно падая вместе со своей лабораторией в каюте без окон, экспериментатор устраняет влияние гравитации, а, ускоренно двигаясь в полной пустоте, гравитацию обнаруживает. Эти соображения, доступные старшекласснику, стали важнейшим исследовательским инструментом Эйнштейна.

В предыдущих двух школьных формулах участвует одна и та же буква m, которая поэтому легко сокращается. Формулы более глубоко теоретические включали бы разные буквы — m_и и m_г, обозначающие массу инертную и массу гравитационную. Тогда закон свободного падения выразился бы равенством:

m_и = m_г,

отражающим экспериментальный факт, обнаруженный Галилеем: движение маятника (в пустоте) не зависит от того, какой груз висит на нити. Ньютон подтвердил этот факт с точностью до одной тысячной, а ко времени Эйнштейна точность повысилась до стомиллионной. Так же, как и с неудачными попытками обнаружить изменение скорости света, теоретик Эйнштейн доверился этой точности (и своей интуиции) и получил в руки принцип эквивалентности.

Принцип этот позволил Эйнштейну исследовать действие гравитации, не обращаясь к закону всемирного тяготения. Особенно интересно действие гравитации на движение при скорости, близкой к скорости света, когда без теории относительности не обойтись. Эйнштейн взялся за сам свет, к чему был подготовлен лучше других. Ведь в 1905 году свет был его главным инструментом в создании теории относительности, а идея квантов света объяснила явление фотоэффекта.

Воздействие гравитации на свет можно оценить двумя способами. Во-первых, свет, летящий в пустоте прямолинейно, попадая в ускоренно падающий лифт поперек его движению, очевидным образом движется относительно лифта по параболе, то есть искривляется. Во-вторых, энергия кванта света E = h?, согласно релятивистскому закону E = mc², дает вполне определенную массу m, подвластную гравитации. Так, с помощью принципа эквивалентности Эйнштейн обнаружил два новых эффекта гравитации — искривление луча света и изменение его частоты. Однако, подсчитав эффект, понял, что «влияние гравитации Земли слишком мало, чтобы сравнить теорию с опытом». Четыре года спустя он придумает, как можно увеличить эффект, чтобы его наблюдать. Но уже в 1907 году он убедился в работоспособности принципа эквивалентности.

Инструмент этот не был всемогущим. Помимо предсказания новых эффектов гравитации, Эйнштейн пытался объяснить эффект, уже известный астрономам, но непонятый: орбита Меркурия, ближайшей к Солнцу планеты, отклонялась от законов небесной механики Ньютона. Отклонялась очень мало, всего на одну десятимиллионную, но в пределах досягаемости для астрономической точности. Отклонение это выявил за полвека до того У.?Леверье, прославленный открытием Нептуна. Поведение Меркурия пытались объяснить влиянием еще одной незамеченной планеты или космической пыли, но безуспешно. В 1907 году не удалось это объяснить и Эйнштейну, одного его инструмента — принципа эквивалентности — оказалось мало.

Второй важный инструмент Эйнштейн нашел два года спустя в короткой заметке неизвестного ему П.?Эренфеста. Тот обнаружил парадокс в простом вращении диска вокруг своей оси. Согласно теории относительности размеры тела сокращаются вдоль движения, а поперечные остаются неизменными. Значит, длина окружности вращающегося диска уменьшится, а радиус остается, каким был в покое. Но тогда отношение длины окружности к радиусу станет меньше 2, вопреки Евклидовой геометрии?! Обсуждался и более общий вопрос: как понимать релятивистское сокращение, оно реально или субъективно? Эйнштейн изложил свое понимание в заметке 1911 года «К парадоксу Эренфеста»: сокращение нереально, поскольку его нет для наблюдателя, движущегося вместе с диском; однако оно вполне измеримо внешним наблюдателем.

С этого началась переписка и дружба двух физиков. Год спустя они встретились, и вот впечатление Эренфеста: «Неисчерпаемость идей, с одной стороны, абсолютная точность и аскетизм мышления — с другой… К тому же чрезвычайно простая, жизнерадостная, здоровая естественность, полная остроумия, — он необычайно душевен и одарен музыкально». Так выглядел Эйнштейн в 1912 году, когда к нему, после четырех лет размышлений, пришла величайшая его идея: гравитация — это переменная геометрия пространства-времени.

Данный текст является ознакомительным фрагментом.

4. Общая теория относительности

4. Общая теория относительности
Остановимся теперь в нескольких словах на общей теории относительности. Вначале теория относительности была создана Эйнштейном лишь для инерционных систем координат, т е. для систем координат, движущихся прямолинейно и равномерно

Общая теория относительности

Общая теория относительности
Остается выяснить еще один момент. Пока еще не решен один из наиболее фундаментальных вопросов: существует ли инерциальная система? Мы узнали кое-что о законах природы, их инвариантности по отношению к преобразованиям Лоренца и их

Закон всемирного тяготения

Закон всемирного тяготения
Я опять хочу подчеркнуть, что законы сохранения, которые были описаны, в действительности не «законы», а просто обобщения. Производя разнообразные измерения, ученые убеждались каждый раз, что импульс, момент количества движения, масса и

Теория относительности

Теория относительности
С изобретением прибора, названного масс-спектрографом появилась возможность измерить массу отдельных атомных ядер с такой точностью, чтобы обнаружить несостоятельность закона сохранения массы. Прибор был сконструирован английским физиком

Гримасы «всемирного тяготения».

Гримасы «всемирного тяготения».
Согласно концепции всемирного тяготения, математически выраженной Ньютоном, каждая массочка во Вселенной притягивает всех остальных массочек. Ньютон честно говорил, что он не понимает физического механизма этой притягивающей

Мог ли Галилей открыть закон всемирного тяготения?

Мог ли Галилей открыть закон всемирного тяготения?
Выдающийся физик и веселый человек Ричард Фейнман так изложил предысторию закона гравитации:
Во времена Кеплера некоторые считали, что планеты движутся вокруг Солнца, потому что невидимые ангелы толкают их вдоль

Теория относительности или закон всемирного тяготения?

Теория относительности или закон всемирного тяготения?
Надо сказать, что Эйнштейн безо всякого восторга встретил геометрическую идею Минковского: мало ли какие фокусы делают математики с законами физики… Он изменил свое отношение, когда взялся за новую проблему,

Глава 3 Закон всемирного тяготения

Глава 3
Закон всемирного тяготения
Творенья интеллекта переживают шумную суету поколений и на протяжении веков озаряют мир светом и теплом.
Альберт Эйнштейн «Исаак

Как Ньютон открыл закон всемирного тяготения

Как Ньютон открыл закон всемирного тяготения
Джеймс Э. МИЛЛЕР
Огромный рост числа молодых энергичных работников, подвизающихся на научной ниве, есть счастливое следствие расширения научных исследований в нашей стране, поощряемых и лелеемых Федеральным

5. Общая теория относительности

5. Общая теория относительности
В начале гл. 2 мы указывали, что есть два пути обнаружить абсолютное движение: измерять движение по отношению к пучку света и использовать явление инерции, возникающее при ускорении предмета. Опыт Майкельсона — Морли показал, что первый

Закон всемирного тяготения

Закон всемирного тяготения
Первый вопрос, который задал себе Ньютон, был таков: чем отличается ускорение Луны от ускорения яблока? Иначе говоря, каково различие между ускорением g, которое земной шар создает на своей поверхности, т. е. на расстоянии r от центра, и ускорением,

Теория относительности

Теория относительности
Теория относительности, которая произвела революцию в наших представлениях о времени и пространстве, и которая приводит к очень важным следствиям, до 1918 г. (до конца конец Первой мировой войны) оставалась неизвестной широким кругам, за исключением

Относительно теории относительности: evan_gcrm — LiveJournal

Оригинал взят у eugenyshultz
Оригинал взят у chispa1707

Для целого века исследований в этом направлении, такой потрясающий результат (напомню: НИ-ЧЕ-ГО) сам по себе должен заставить задуматься над вопросом : «А верна ли теория относительности?».

Посмотрите фантастические фильм середины ХХ века: человечество бороздит просторы Вселенной, идет покорение космического пространства, новые фантастические двигатели, варп-приводы, субсветовые скорости, кротовые норы… И… примитивнейшие компьютеры:)

Вид компьютеров, которые изображаются в даже в фантастических фильмах не может вызвать ничего кроме усмешки у современного человека. Никаких плоских экранов, гигантские размеры, убогие интерфейсы… Человечество совершило прыжок вовсе не там где ожидалось…

Почему?

Видимо, потому, что в области вычислительной техники пошло по правильному пути, а в области построения физической картины мира по неправильному. Есть мнение (с), что случилось это благодаря неправильной интерпретации математических построений теории относительности…

Очень коротко напомню историю появления теории относительности. Вопреки убежденности многих людей, уверенных, что именно Эйнштейн предсказал ряд явлений, свидетельствующих о недостатке предыдущих физических теорий, изобрел атомную бомбу, заложил основы современной цивилизации все несколько не так и даже наоборот… Эйнштейн лишь дал объяснение таким явлениям, как смещение перигелия Меркурия, например. Подчеркиваю – не предсказал, а построил формулу, которая совпала с реальным смещением. А это сильно все меняет. Он не предсказывал, а объяснял на языке математики то, что не укладывалось в другие теории. Неудачный опыт Майкельсона-Морли, который не смог зафиксировать наличие эфира, который на тот момент де-факто подразумевался в ученом мире… Знаменитые эффекты типа замедления времени, вообще следуют из преобразований Лоренца.. Опыты и теории Максвелла… Это все фундамент, на котором покоится теория Эйнштейна.

Эйнштейн формально смог собрать воедино и открытия многих других ученых и дал математическое объяснение ряду наблюдений. Свел все это в единый математический аппарат. В итоге, строго следуя научному методу он начал строить физическую картину мира, которая могла бы все это содержать в себе. Итог получился весьма парадоксальный. Эфира нет, есть единое пространство-время, искривления этого пространства, ничто не может быть выше скорости света и т.п. Это в свою очередь породило ряд сказочных парадоксов, типа парадокса близнецов.

Вообще говоря, в старой доброй школе физики, отсутствие здравого смысла и логики уже являлось приговором теории. Это конечно тоже крайность, ибо не всегда можно все уложить в систему мировоззрения, если этого никогда не было… Но все же некие границы должны быть! Сегодня же, чем более невозможная теория, нелогичная и невероятная, тем более интересная. Так появились всякие красивые фантазии про Большой взрыв, разбегание Вселенной, темную материю, бозон Хиггса. Пользу от этого черпают только такие фантазеры, как например британский ученый Стив Хокинг. У него на каждой неделе новая теория строения мира и проверить это нельзя даже в принципе в сегодняшних условиях!

Вот пример из «научной» жизни релятивистов:

В августе 2004 года, на Международной конференции по общей теории относительности и космологии в Дублине, профессор Хокинг представил революционную теорию чёрных дыр и параллельно заявил, что профессор Прескилл прав, а он и Торн ошибались. Из доклада следует, что чёрная дыра искажает проглоченную информацию, но всё же не разрушает её бесследно и в конце концов в процессе испарения чёрной дыры информация все-таки вырывается из её объятий. По своему обыкновению, пытаясь заинтриговать слушателей, не готовых к восприятию квантовых премудростей, Хокинг посоветовал любителям научной фантастики расстаться с мечтой о том, что погружение в чёрную дыру может стать броском к другой Вселенной. Впрочем, профессор Прескилл заметил, что он так до конца и не понял аргументов Хокинга, хотя, конечно, рад своему выигрышу и энциклопедию примет. Третий же участник спора, профессор Торн, заявил, что он не согласен с Хокингом.

Заметьте иезуитский ход мысли проф. Хокинга — он мимоходом отбросил даже призрачную возможность путешествий в другие Вселенные:)))) даже теоретически отбросив практическую полезность исследований. Так ради чего он вообще этим занимается? И где критерий успешности его исследований. Признание мирового сообщества? Нет — это только свидетельствует о выдающиемся таланте парить мозги окружающим:)

Что мы имеем в итоге «научного» спора? Три профессора спорили. Один выдвинул тезис, опровергающий его собственный выдвинутый ранее. Второй его не понял, а третий не согласился. При этом тезис, который не понял второй профессор, был основан на его же правоте!

А и правда, что дала в практическом плане теория относительности? Повторюсь. Ничего. Никакого отношения к изобретению атомной бомб и покорению атомной энергии она не имеет. Никакого влияния на космические программы Королева и фон Брауна она не оказала. Никаких принципиально новых источников энергии мы не получили. Компьютеры работают без всякой теории относительности. Электрические приборы, на которых основана сегодняшняя цивилизация не просто не использует никаких СТО или ОТО, но созданы человеком, свято убежденным в существовании эфира!!! Зато получили огромное количество СКАЗОК про строение мира, использующих псевдонаучную терминологию.

Ну как же нет? — возопят слепо верящие в теорию относительности?

Ну давайте, вспоминайте… Ничего практического, кроме т.н. релятивистской поправки для спутников GPS/ГЛОНАСС вряд ли вспомните… Это верно. Есть такая поправка. Но что она объясняет по поводу строения мира? Тем более, не забывайте, математический аппарат теории относительности, безусловно доказал свою применимость для объяснения неких явлений. Но в чем состоит суть этих явлений?

Давайте рассмотрим т. н. релятивистскую поправку для спутников… Их даже две на самом деле и конечно же в стиле теории относительности, одна объясняет ЗАМЕДЛЕНИЕ времени. А вторая УСКОРЕНИЕ времени на спутниковых часах. Т.е. время одновременно и замедляется, и ускоряется… Прекрасно же:) Впрочем само по себе невероятным это не является. Никого не удивляет ведь, что машина, поднимающаяся в гору тормозится силой тяжести и при этом разгоняется двигателем… Однако, намекает… Короче, есть две релятивистские поправки:

1. Согласно СТО, часы на спутнике будут идти медленнее, чем часы на Земле, поскольку спутник движется с большей скоростью. Это ускорение дает примерно + 45 микросекунд в день к спутниковым часам, относительно земных.

2. При этом, согласно ОТО, часы на спутнике будут ускоряться, поскольку расположены дальше от Земли и кривизна времени-пространства на орбите меньше, эта величина составит – 7 микросекунд

Суммарно это дает 45-7=38 микросекунд в день. Это и есть релятивистская поправка. И многими воспринимается, как торжество физической картины мира, которую выдвигают релятивисты.

Что не так? Давайте придумаем другую теорию. Например, что время останавливается в воде!!!:) Чтобы это доказать, мы берем обычные электронные часы и бросаем их в воду. Часы останавливаются! Значит ли, что время остановилось и наша гипотеза об остановке времени в воде — верна? Ответ, думаю, очевиден… Пример, утрированный, но демонстрирующий суть – показания приборов не всегда отражают реальность – они дают лишь показания. По которым мы можем лишь судить о реальности.

В случае с релятивистской поправкой, эффект отставания часов на спутнике может быть объяснен и другим способом. Давайте вспомним, что часы там атомные. Атомные часы́ (молекулярные, квантовые часы) — прибор для измерения времени, в котором в качестве периодического процесса используются колебания атомов или молекул. Почему не предположить, что вращение с большой скоростью на орбите просто оказывает влияние на эти колебания?

Не может быть? А кто-то проверял по-серьезному? Че-то не припомню. .. Хотя, вообще говоря, гипотеза о том, что при большой скорости и изменении силы тяготения как-то изменяются свойства самих часов (например, как-то изменяются эти самые колебания атома), гораздо более логичные и не вводящие новые, совершенно невероятные сущности и парадоксы.

При этом математический аппарат теории относительности дает удовлетворительный результат. Что это доказывает относительно сути происходящих явлений? Почти ничего. Мы научились что-то считать, но что считаем – не понимаем. Это вполне нормальная ситуация. Многие люди совершенно не понимают, как работает компьютер, но прекрасно пользуются им…

Зайдем с другой стороны. Весь мир сегодня использует электроприборы, основанные на изобретениях Николы Теслы. Фактически, изобретения Теслы создали тот мир практического использования электричества, которое окружает нас со всех сторон. Это же факт! При этом, сам Тесла был убежденным сторонником теории эфира и разрабатывал свои трансформаторы исходя из понимания физической картины мира, в которой эфир – важнейшее понятие.

И это работает! Значит ли это само по себе, что эфир существует? Это науке неизвестно (с). Но высокомерное отношение к этой теории со стороны ученых, все практические достижения сводятся к расчету релятивистской поправки спутниковых часов.. Ну это как-то даже некрасиво… Причем, честно говоря, даже расчет этой поправки весьма сомнителен. Не буду утверждать о банальном подлоге (хотя реально смахивает на то), но совершенно убежден, что я бы и без всякой теории относительности, заметив хроническое отставание спутниковых часов на 35 микросекунд в день, просто ввел бы поправку, не вдаваясь в суть этого отставания…

И уж конечно же последнее что мне пришло бы в голову при попытке объяснить природу этой поправки, что ВРЕМЯ ИЗМЕНЯЕТ СВОЙ ХОД:) Причин тысяча может быть и все достаточно прозаические, от конструктивных особенностей приборов и систем связи, до экзотических типа замедления колебаний атомов в этих атомных часах… Однако релятивисты утверждают что время на орбите одновременно ускоряется (из-за пониженной гравитации) и замедляется (из-за скорости). На вопрос, а что же такое есть ВРЕМЯ, начинают рассказывать сказки Хокинга козырять терминами «темная материя» и «кротовые норы», уводя разговор вообще в область ненаучных фантазий и вводя при каждом удобном случае новые понятия, словно бы смеясь над одной из составляющих методов научного познания – бритвой Оккама. Это очень какой-то странный подход…

Что в итоге? Конечно же, это не означает лживости теории относительности. Есть ведь даже конспирологические теории, про то, как еврей Эйнштейн все намеренно запутал и завел Человечество в тупик:) Это конечно не так! Альберт Эйнштейн великий ученый-теоретик. И его теория может служить математическим аппаратом для объяснения результатов наблюдений! Относительно же сути физических явлений стоящих за этим, даже сам Эйнштейн вообще-то не выдвигал категорических утверждений. Он был в поиске. И до конца не дошел, но поисков не прекращал… Рекомендую это делать и современным ученым, вместо восторгов относительно невозможности и невероятности того, что якобы предсказывает теория относительности!

Напоминаю, что физические следствия прямой интерпретации СТО и ОТО приводят к тому, что релятивисты называют парадоксами. Но это неправильный термин. Парадокс – это то, что противоречит здравому смыслу, но существует в реальности. В случае же со СТО и ОТО все наоборот – мы видим стройные в рамках теории построения, вероятность существования которых в реальности очень под вопросом, а никаких НАСТОЯЩИХ ОПЫТОВ, подтверждающих эти следствия — нет! Для такой ситуации есть другой термин – апория. Апория, в отличие от парадокса, является вымышленной, верной в рамках используемой логики, ситуацией (высказыванием, утверждением, суждением или выводом), которая не может существовать в реальности.

Чем можно объяснить эти апории? Например, использованием того инструментария измерений и той методологией интерпретации этих измерений, которые мы сегодня имеем… Грубый пример: то, что с земли мы видим самолет на высоте 10 тыс. м, как объект размером в 2 мм, вовсе не означает, что самолет действительно уменьшился! Хотя какая красивая теория могла бы быть:)…

В случае СТО, где утверждается, что при увеличении скорости происходит уменьшение линейных размеров, увеличение массы и замедление времени, никто и никогда не делал измерений в этом самом уменьшающемся, утяжеляющемся и замедляющемся во времени объекте. Никто. Это никак не доказано ОПЫТОМ, который, как известно критерий истины. СТО может давать результат только для нас как наблюдателя, который со своими средствами измерения и ограниченным представлением о мире, вынужден делать выводы о последствиях… Более того, во всяких коллайдерах разгоняют частицы до субсветовых скоростей! И… Где там бесконечная масса этих частиц? А безмассовые частицы? Почему свет, имеющий вроде как корпускулярно-волновой дуализм, почему-то вообще ничего не весит? Более того, как раз подтверждается экспериментами, что частицы движущиеся на скорости света могут быть только безмассовыми?… А как вообще частица-то может быть без массы? Может это тогда и не частица вовсе? Короче, вопросов миллион. Все очень интересные…

Однако, безусловно одно – серьезная наука ПОКА НЕ ЗНАЕТ, как же устроен мир и находится в поиске, которые к тому же, похоже, идет немного не в том направлении:)
Короче, считаю категорически неправильным популяризацию физических (якобы существующих в реальности) следствий СТО и ОТО. Это попросту вводит людей в заблуждение.

Подытоживая сказанное в посте

За целый век напряженных исследований теория Эйнштейна не принесла НИ ЕДИНОГО плода.

1. Никакого отношения к изобретению атомной бомбы и покорению атомной энергии теория Эйнштейна не имеет.
2. Никакого влияния на космические программы Королева и фон Брауна теория Эйнштейна не оказала.
3. Никаких принципиально новых источников энергии мы благодаря теории Эйнштейна не получили.
4. Электрические приборы, на которых основана сегодняшняя цивилизация не просто не использует никаких СТО или ОТО, но созданы человеком, свято убежденным в существовании эфира!
5. Компьютеры работают благодаря квантовой механике и ВОПРЕКИ позиции Эйнштейна, заявившего, что Бог не играет в кости, и явно пытавшегося замести под ковер еще и квантовую механику

Похоже, что Эйнштейн даже не мошенник, а научный киллер.

Шедевр Эйнштейна

Только для подписчиков

Войти
или Подпишитесь сейчас на аудиоверсию

Наше понимание физического мира было решительно сформировано двумя научными революциями в начале двадцатого века, и Альберт Эйнштейн приложил руку к каждой из них. Но в то время как одна, квантовая механика, была работой многих ученых, другая, теория относительности, почти полностью обязана исключительному уму Эйнштейна. Специальная теория относительности, которую Эйнштейн представил в 1905, работая техническим ассистентом в швейцарском патентном ведомстве, изменил наши основные представления о пространстве и времени. В конечном итоге десять лет спустя это привело к более всеобъемлющей общей теории относительности. Вместе эти теории перевернули столетия физики и заложили основу современной космологии. Кто знает, найдется ли когда-нибудь еще один ученый, который с помощью мысленных экспериментов, математических аргументов и смелых эмпирических предсказаний так строго продемонстрирует, что наша Вселенная гораздо более странная и удивительная, чем она когда-либо представлялась здравому смыслу или предыдущим поколениям ученых.

Прошло уже столетие с тех пор, как Эйнштейн представил свою общую теорию относительности в серии лекций в ноябре 1915 года. Теория, связывающая пространство и время с материей, энергией и гравитацией, с тех пор помогает ученым открывать черные дыры, экстраполировать свойства Вселенной назад во времени к Большому Взрыву, и приближаются мучительно близко к проблесковым следам гравитационных волн, отражающихся от самых ранних моментов Вселенной.

Общая теория относительности служила образцом научной теории, и поколения физиков приветствовали ее возвышенность. Эрнест Резерфорд, например: «Теория относительности Эйнштейна… не может не рассматриваться как великолепное произведение искусства». Вольфганг Паули: «это всегда останется образцом теории непревзойденной красоты математической структуры». Шон Кэрролл: «Общая теория относительности — самая красивая из когда-либо придуманных физических теорий». Прошло сто лет, а теория, возникшая в результате богатого воображения Эйнштейна, по-прежнему выдерживает все более тонкие эмпирические проверки и по-прежнему направляет физиков, пытающихся разглядеть основные черты нашей Вселенной.

И все же для Эйнштейна эта теория была «лишь отдаленным гребнем в трудном пути к высшей цели, которой он так и не достиг», как описал ее физик Джон Арчибальд Уилер. Высшая цель Эйнштейна, которую некоторые физики стали считать донкихотством, заключалась в том, чтобы объединить гравитацию и электромагнетизм в единую теорию — «единую теорию поля», — которая также разрешила бы некоторые концептуальные вопросы квантовой механики, которые до сих пор ставят нас в тупик. Хотя Эйнштейну, как и всем физикам, последовавшим на его пути, так и не удалось полностью объединить основные физические силы, общая теория относительности по-прежнему поражает и вдохновляет всех, кто ее видит; по словам Уилера, это оставило нам «идеал физической теории, который никогда не был превзойден». Столетие дает подходящую возможность изучить с помощью нескольких превосходных новых книг, как и почему возникла общая теория относительности.

Перед тем, как обратиться к поиску Эйнштейном общей теории относительности, будет полезно немного рассказать об этой теории и описать некоторые из ее основных концепций. В 1905 году, во время своего annus mirabilis , Эйнштейн представил то, что стало называться специальной теорией относительности. Как он это представил, теория исходит всего из двух постулатов, оба из которых подкреплены значительными экспериментальными данными. Первый, который Эйнштейн назвал принципом или постулатом относительности, утверждает, что «одни и те же законы электродинамики и оптики будут справедливы для всех систем отсчета, для которых справедливы уравнения механики». Система отсчета — это, по сути, система координат для измерения движения объектов. Простой способ понять эту идею — рассмотреть следующий пример. Морской капитан, идущий к носу своего корабля, в то время как корабль плывет с фиксированной скоростью, движется относительно корабля (его системы отсчета). Но для того, кто смотрит с берега, корабль (с его капитаном) движется относительно берега (система отсчета наблюдателя). И зритель, и капитан испытывают одни и те же законы движения в своих соответствующих системах отсчета.

Системы отсчета, которыми интересовался Эйнштейн, называются инерциальными системами отсчета. Хотя их определение может быть довольно сложным, они примерно представляют собой кадры, соответствующие объектам в неускоренном — или прямолинейном и равномерном — движении. (В примере с кораблем обе системы отсчета являются инерциальными системами отсчета.) Теперь классические физики поняли, что законы движения одинаковы во всех инерциальных системах отсчета — принцип, известный как теория относительности Галилея. Однако было менее ясно, распространялся ли этот принцип относительности на электромагнитные и оптические явления, но Эйнштейн думал, что экспериментальные данные предполагают, что это так. Следовательно, инновация Эйнштейна заключалась не в том, чтобы открыть принцип относительности, а в том, чтобы расширить его по-новому и извлечь из него некоторые очень важные и удивительные следствия. (Его теория стала называться специальная теория относительности позже, когда Эйнштейн стремился придумать общую версию, которая распространила бы принцип относительности на все системы отсчета. )

Второй постулат Эйнштейна, иногда называемый постулатом света, заимствован из электромагнитной теории девятнадцатого века. . В нем говорится, что «свет всегда распространяется в пустом пространстве с определенной скоростью c , которая не зависит от состояния движения излучающего тела», измеряемой в любой инерциальной системе отсчета. Проблема заключалась в том, как примирить два постулата. Рассмотрим двух наблюдателей, находящихся в неускоренном движении друг относительно друга. Если один наблюдатель, Сара, стоит на платформе поезда, а другой наблюдатель, Джо, сидит в поезде, движущемся на восток со скоростью 50 миль в час, они измерят скорость второго поезда, движущегося на запад, по-разному. Предположим, что поезд, идущий на запад, движется к Саре и платформе — ее системе отсчета — со скоростью 100 миль в час. Согласно классической механике, Джо будет воспринимать поезд как движущийся навстречу его поезду — его система отсчета — на скорости 150 миль в час. Пока что так классически. Но теперь подумайте, как каждый из них будет измерять луч света, движущийся на запад: может показаться, что луч света должен двигаться, как поезд, идущий на запад, на 50 миль в час быстрее для Джо, чем для Сары. Однако, согласно постулату Эйнштейна о свете, световой луч должен двигаться с одинаковой скоростью для обоих из них. Даже если бы Джо двигался к источнику света (или от него) со скоростью, равной половине скорости света, согласно постулату, его измерения скорости света будут точно такими же, как у Сары. Это кажется непонятным: как что-то может иметь ту же скорость, которую измеряют наблюдатели, движущиеся относительно друг друга?

Гениальность Эйнштейна заключалась в том, что он продемонстрировал, что два его постулата можно согласовать путем радикального пересмотра классических представлений о пространстве и времени. Он решил проблему, переосмыслив саму концепцию одновременности: наблюдатели, которые движутся равномерно по отношению друг к другу, получат одинаковые измерения скорости света, но они не согласятся, происходят ли события в одно и то же время. Это разногласие проблематично только в том случае, если мы предположим, что время абсолютно — предположение, встроенное в физику со времен Ньютона. Но если, как постулировал Эйнштейн, скорость света одинакова для всех наблюдателей в инерциальных системах отсчета, то должно что-то еще дать. Примирив принцип относительности с постулатом света, Эйнштейн покончил с давней идеей, что могут быть абсолютно одновременные события.

Несколько лет спустя Герман Минковски, бывший учитель Эйнштейна в ETH Zurich, который помнил своего ученика как «ленивого пса», значительно прояснил теорию, показав, что ее лучше всего можно понять в рамках определенного типа четырехмерной геометрии. . Родилась современная концепция пространства-времени. Сама концепция довольно проста: система координат, в которой все события определяются их положением в трех измерениях пространства и одном измерении времени. Геометрическая формулировка Минковского оказалась незаменимой в поисках Эйнштейном общей теории относительности. Как мы увидим, общая теория относительности постулирует гораздо более странную и динамичную геометрию пространства-времени. Во многих отношениях переход от специальной к общей теории относительности даже более радикален, чем переход от физики девятнадцатого века к специальной теории относительности.

Читатели, желающие проследить извилистый путь Эйнштейна к общей теории, могут почерпнуть урок из превосходной новой книги Ханоха Гутфройнда и Юргена Ренна «Дорога к теории относительности» . Гутфренд, физик, академический директор Архива Альберта Эйнштейна в Еврейском университете в Иерусалиме; Ренн, историк науки, возглавляющий Институт истории науки им. Макса Планка в Берлине, много публиковал об Эйнштейне. Дорога к относительности содержит факсимиле 19 Эйнштейна.16, «Die Grundlage der allgemeinen Relativitätstheorie» (вместе с его английским переводом как «Основы общей теории относительности»), его первая попытка изложить теорию в письменном виде в ясной и всеобъемлющей форме. Гутфренд и Ренн также предлагают подробный постраничный комментарий к тексту, объясняя мышление Эйнштейна и предоставляя важную справочную информацию для понимания развития идей Эйнштейна. Они также дают ясное и драматическое описание «интеллектуальной одиссеи» Эйнштейна к общей теории относительности с 19 века.07–1915. Их отчет особенно основан на исторических исследованиях по этой теме за последние два десятилетия.

Дорога к относительности должна заинтересовать любого — включая читателей, не знакомых с физикой на уровне колледжа, — кто может сочувствовать тому, что Эйнштейн описал как «годы поиска в темноте истины, которую чувствуешь, но не можешь выразить; сильное желание и чередование уверенности и опасения, пока человек не прорвется к ясности и пониманию». Гутфренд и Ренн также отредактировали юбилейное издание книги Эйнштейна «19 лет».17 книга Относительность: специальная и общая теория , которую Эйнштейн написал, чтобы объяснить теории популярной аудитории.

Одним из освежающих качеств этих двух томов является то, что они раскрывают не только методы Эйнштейна, но и самого человека. Образ Эйнштейна, господствующий в нашей культуре, часто угрожает затмить пределы его собственных способностей и огромные трудности, с которыми он столкнулся при разработке своей теории. Если «гений» означает человека, чьи интеллектуальные и творческие способности намного превосходят возможности его сверстников, и чьи лучшие работы кажутся сравнительно легкими, то, как Дорога к теории относительности довольно хорошо иллюстрирует, что Эйнштейн был в лучшем случае неуверенным гением. Хотя большую часть своей работы он проделал самостоятельно, он полагался на вклад таких людей, как Марсель Гроссманн, который стал соавтором ранней версии общей теории относительности (называемой версией Entwurf , от немецкого «черновик»), и познакомил Эйнштейна с математический метод, называемый тензорным исчислением, который необходим для многих расчетов теории. Аналогичную роль сыграл Мишель Бессо, предупредивший Эйнштейна о недостатке Entwurf уравнений и помог ему с ранними расчетами предсказанной орбиты Меркурия. И, как показывают Гутфренд и Ренн, Эйнштейн изо всех сил пытался найти свой путь к свету. В 1912 году он писал своему коллеге: «Одно несомненно: никогда в жизни я не трудился так много». Гениальность Эйнштейна заключалась главным образом не в его великом таланте к математике и физике, а в его великом творчестве и абсолютной решимости идти к вершине, которую он иногда смутно осознавал.

Поскольку специальная теория относительности установила новое понимание пространства и времени, «отныне все физические взаимодействия должны были укладываться в ее рамки», как выразились Гутфренд и Ренн. Эта работа по согласованию старых теорий с новой концепцией заняла несколько лет. Электромагнетизм не представлял серьезного препятствия специальной теории относительности Эйнштейна; действительно, специальная теория относительности была частично сформулирована в ответ на трудности, связанные с теорией электромагнетизма Максвелла. Казалось, что гравитация тоже может быть легко согласована со специальной теорией относительности. Гравитация была проблематичной для новой теории, потому что закон тяготения Ньютона предполагает мгновенное действие на расстоянии, тогда как в специальной теории относительности нет физических эффектов, которые могут распространяться быстрее скорости света, и нет понятия абсолютной одновременности. Но многие теории были разработаны между 1905 и 1915, в том числе Германа Минковского и Анри Пуанкаре, которым удалось преодолеть эти очевидные трудности. Как пишет Джон Д. Нортон в превосходной статье на эту тему, «проблема заключалась не в том, можно ли [примирить ньютоновское тяготение со специальной теорией относительности], а в том, как выбрать наилучшую из многих предполагаемых возможностей, учитывая ожидание того, что релятивистские поправки к ньютоновской теории не может иметь измеримых последствий даже в очень чувствительной области планетарной астрономии».

Поскольку эти другие теории уже формировались, почему Эйнштейн выбрал свою собственную, более революционную теорию? Ответ не в том, что он думал, что различные попытки примирить гравитацию и специальную теорию относительности не дадут точных эмпирических предсказаний. Скорее, попытки, предпринятые в этом направлении, писал Эйнштейн, «явно не соответствовали самому фундаментальному свойству гравитации» — тому, что все объекты падают с одинаковым ускорением, независимо от их массы или типа материи.

В ньютоновской механике это свойство проявляется в эквивалентности инертной массы (определяющей сопротивление объекта ускорению) и гравитационной массы (определяющей силу, с которой объект притягивается к другим телам). Объекты с большей массой притягиваются друг к другу с большей гравитационной силой, но имеют пропорционально большее инерционное сопротивление ускорению, поэтому ускорение, вызванное силой тяжести, оказывается одинаковым. Эйнштейн понял, что этот любопытный факт указывает на более глубокую связь между инерцией и гравитацией, чем та, которую могла предложить ньютоновская физика; как он позже писал, «я был в высшей степени поражен ее существованием и догадался, что в ней должен лежать ключ к более глубокому пониманию инерции и тяготения». Эйнштейн пришел к выводу, что попытки включить гравитацию в специальную теорию относительности требуют отказа от эквивалентности гравитационной и инертной масс (и, следовательно, от принципа, согласно которому все объекты падают с одинаковым ускорением), даже если разница, вероятно, будет слишком мала, чтобы ее можно было обнаружить экспериментально.

Эйнштейна также беспокоило то, что он считал недостатком своей специальной теории относительности. Подобно классической механике, специальная теория относительности выделяет специальный набор систем отсчета для описания физических процессов — инерциальные системы отсчета. Но почему принцип относительности не применим как к инерциальным , так и к неинерциальным системам отсчета, таким как вращающиеся или ускоряющиеся системы отсчета. И почему должно быть строгое разграничение между этими кадрами? Эйнштейна, всегда искавшего более глубокие объяснения, беспокоили эти, казалось бы, грубые факты классической механики и специальной теории относительности. В своей книге Relativity он сравнивает это с тем, что он стоит перед плитой с двумя кастрюлями с водой, из одной из которых идет пар, а другая нет, и становится «удивленным и неудовлетворенным», не найдя причины различия между двумя кастрюлями. Интуиция Эйнштейна, выраженная в терминах этой аналогии, заключалась в том, что эти два горшка на самом деле не могут быть разными. «Возможно ли, — спрашивал он в обзорной статье 1907 года, — что принцип относительности справедлив и для систем, которые ускоряются друг относительно друга?» Позже он назовет предпочтительный статус инерциальных систем отсчета в специальной теории относительности «врожденным эпистемологическим дефектом».

Во время написания обзорной статьи 1907 года у Эйнштейна возникла то, что он позже назвал «самой счастливой мыслью в своей жизни», которая, как он быстро понял, была способом распространить принцип относительности на ускоренное движение. Идея, как выразился Эйнштейн много лет спустя, заключалась в том, что «. .. гравитационное поле существует лишь относительно. Потому что для наблюдателя, свободно падающего с крыши дома, во время падения не существует гравитационного поля, по крайней мере, в его непосредственном окружении » (курсив в оригинале). Это была очень мощная мысль, которую Эйнштейн развил в то, что он назвал «принципом эквивалентности». Принцип подразумевает, что любой эксперимент, проведенный при свободном падении в однородном гравитационном поле, даст тот же результат, что и при проведении в неускоряющейся системе отсчета в пустом пространстве. Точно так же любой эксперимент, проведенный в равномерно ускоренной системе отсчета, будет иметь тот же результат, если он будет проведен в состоянии покоя в однородном гравитационном поле. Подводя итог, можно сказать, что «гравитация и ускорение до некоторой степени взаимозаменяемы», как выразились Гутфренд и Ренн.

По материалам Wikimedia, Markus Poessel (CC BY-SA 3.0)

Чтобы проиллюстрировать эту идею, представьте, что вы стоите в лифте без окон. Вы позволяете предмету выпасть из ваших рук и упасть на пол лифта (как на верхнем изображении справа). Объект падает с ускорением 9,8 метра в секунду в квадрате — именно с таким ускорением объекты падают на землю под действием силы тяжести. Следует ли из этого сделать вывод, что лифт находится на поверхности земли? Откуда вы знаете, что лифт не находится в открытом космосе — вдали от любого гравитационного влияния — и ускоряется «вверх» ровно на 90,8 метра в секунду в квадрате (как на нижнем изображении справа)? Нет никакой заметной разницы; никакой эксперимент, проведенный внутри лифта, не может решить этот вопрос (если мы для простоты предположим, что гравитационное поле Земли совершенно однородно). Явления в обоих лифтах во всех смыслах эмпирически эквивалентны.

Эйнштейну еще предстояло пройти долгий путь, чтобы сформулировать теорию, но он совершил концептуальный прорыв. Принцип эквивалентности подсказал Эйнштейну, что движение объекта в гравитационном поле не вызвано какой-либо силой, а скорее является результатом искривления самого пространства-времени. Разницу можно проиллюстрировать на следующем примере. Согласно старому ньютоновскому пониманию, пушечное ядро, свободно падающее на землю, подвергается действию гравитационной силы, которая тянет пушечное ядро ​​вниз, заставляя его ускоряться. Напротив, согласно принципу эквивалентности Эйнштейна, на пушечное ядро ​​вообще не действует никакая сила: «Если человек свободно падает, он не почувствует собственного веса». Что, если не сила, может объяснить кажущееся ускорение пушечного ядра при падении? Эйнштейн понял, что это искривление пространства-времени, вызванное массой Земли. Принцип эквивалентности также предполагает, что кривизна пространства-времени будет зависеть от источников гравитационных полей. Но, возможно, самое главное, это приводит к новому пониманию гравитации: как описывают ее Гутфренд и Ренн, «гравитационное поле больше не рассматривалось как сила в смысле ньютоновской физики, а как воплощение геометрических свойств обобщенного пространства-времени. континуум».

Принцип эквивалентности имеет несколько поразительных эмпирических следствий. Например, это подразумевает искривление света в гравитационных полях — предсказание, которое было хорошо подтверждено наблюдениями Артура Эддингтона за звездами вблизи Солнца во время солнечного затмения в 1919 году. они проходят вокруг солнца. На самом деле свет на самом деле не изгибается. По словам Эйнштейна, происходит то, что масса Солнца вызывает искривление окружающего пространства-времени. Поэтому, когда световые лучи проходят вокруг Солнца, кажется, что они отклоняются к нему. В конечном итоге для описания этого сложного пространственно-временного эффекта потребовалась особая геометрия.

Действительно, одной из главных задач Эйнштейна в течение следующих нескольких лет был поиск правильных математических формулировок для его теории. Он был убежден, что движется в правильном направлении, даже когда другие ведущие физики выражали скептицизм. Макс Планк, который помог начать квантовую революцию и был одним из первых физиков, признавших гениальность работы Эйнштейна 1905 года, как сообщается, сказал Эйнштейну в 1913 году: преуспеть; и даже если у тебя получится, тебе никто не поверит». Но Эйнштейн был полон решимости. Авраам Паис в своей замечательной научной биографии Эйнштейна, Тонкий есть Господь (1982), пишет:

Другие могли уклониться от принципа эквивалентности, чтобы сохранить глобальную инвариантность. Не то что Эйнштейн. С полным отсутствием страха он начинает новую дорогу. Следующие восемь лет у него нет выбора. Он должен продолжать. С тех пор меняется и его стиль. Если произведение 1905 года имеет качество Моцарта, то произведение 1907–1915 годов напоминает Бетховена. Цитата в начале этой главы является девизом последней части бетховенского опуса 135: Должно ли быть? Это должно быть.

Основной задачей Эйнштейна в этот период было вывести уравнение или набор уравнений, описывающих, как материя и энергия влияют на геометрию пространства-времени. (Именно это уравнение — а не гораздо более известное E = mc ² , довольно прямое следствие специальной теории относительности — заслуживает того, чтобы его запомнили как самое революционное уравнение Эйнштейна. ) Известное как уравнение поля. , он должен был удовлетворять ряду ограничений, таких как воспроизведение результатов закона тяготения Ньютона при нормальных обстоятельствах (условие, известное как ньютоновский предел), и не нарушать закон сохранения энергии. Он должен был удовлетворять собственному принципу эквивалентности Эйнштейна. И он должен был быть вообще ковариантным. (Общая ковариантность есть свойство уравнений физических законов; если уравнения вообще ковариантны, то они будут иметь один и тот же вид при произвольных преобразованиях систем координат.) Между 1912 и 1915 г. Эйнштейн пытался вывести уравнение, удовлетворяющее всем этим требованиям, с помощью двух дополняющих друг друга стратегий: физической стратегии, начиная с уравнения, удовлетворяющего ньютоновскому пределу, и проверки правильности ковариантности, и математической стратегии, начиная с ковариантных уравнений. и пытаясь изменить их, чтобы удовлетворить физические требования. Хотя он прошел долгий путь, к сентябрю 1915 года он понял, что потратил годы, идя по ложному пути.

В конце того же месяца Эйнштейн написал письмо Эрвину Фрейндлиху, первому немецкому астроному, который серьезно отнесся к его идеям о гравитации. Тоном, граничащим с отчаянием, Эйнштейн объяснил, что обнаружил логическое противоречие в разрабатываемой им теории гравитации:

Либо уравнения численно неверны (числовые коэффициенты), либо я применяю уравнения в корне неправильно. Я не думаю, что смогу найти ошибку сам, потому что в этом вопросе мой ум слишком застрял в глубокой колее. Скорее всего, мне придется положиться на то, что какой-нибудь человек с неиспорченным мозговым веществом найдет ошибку. Не забудьте уделить этому вопросу немного времени, когда сможете. С наилучшими пожеланиями, ваш А. Эйнштейн.

В письме Эйнштейн также заключает, что его теория не может решить давнюю проблему астрономии: столетие наблюдений показало, что Меркурий не вращается вокруг Солнца точно так, как предсказывают уравнения Ньютона. Правильная теория гравитации должна была бы объяснить это несоответствие — так называемую прецессию перигелия Меркурия — то, что Эйнштейн признал к 1907 году. реализовав некоторые из своих главных надежд на релятивистскую теорию гравитации.

На самом деле Эйнштейн был близок к решению в 1912 году, но вместе со своим сотрудником Марселем Гроссманом ошибочно рассудил, что их уравнения не могут удовлетворить всем требованиям. В частности, он считал, что их уравнения могут удовлетворять либо физическим требованиям (ньютоновский предел и закон сохранения энергии), либо математическому требованию общей ковариантности, но не тому и другому одновременно. Эйнштейн решил сохранить физические требования — таким образом, отказавшись от общей ковариантности, — чтобы воспроизвести закон всемирного тяготения Ньютона при нормальных обстоятельствах. Это решение, представлявшее собой временный триумф физического подхода и приведшее к уравнениям 9Теория 0017 Entwurf будет преследовать его в течение следующих нескольких лет.

Вскоре после того, как Эйнштейн достиг точки отчаяния в конце сентября 1915 года, он нашел путь вперед, вернувшись к уравнениям, которые он и Гроссман ранее отложили в сторону. Теперь он понял, что математический подход действительно может предложить путь к правильной теории. В поразительном потоке работы, в ходе которой он соревновался с Давидом Гильбертом, одним из величайших математиков двадцатого века, за вывод правильных уравнений, Эйнштейн 19 ноября представил четыре статьи в Королевскую прусскую академию наук.15, которые он также представил в виде лекций. В первой из этих статей, озаглавленной «Об общей теории относительности», Эйнштейн объяснил, как он вернулся к общей ковариантности, «требованию, от которого я расстался, хотя и с тяжелым сердцем, три года назад, когда работал вместе с моим другом Гроссман». Вторая статья, которую Эйнштейн представил как дополнение к первой, разрешила несколько вопросов, которые первая оставила без ответа. В третьей статье Эйнштейн использовал свою новую теорию для расчета предсказанной орбиты Меркурия и обнаружил, что она точно соответствует наблюдениям. Как он позже написал в письме:

Представьте себе мою радость от признания возможности общей ковариантности и от того, что уравнения правильно дают движение перигелия Меркурия. Несколько дней я был вне себя от радостного волнения.

А затем, 25 ноября 1915 года, Эйнштейн представил Прусской академии итоговую статью, завершив общую теорию относительности, внеся небольшую модификацию в выводы первых двух статей. Меньше чем за два месяца Эйнштейн нашел путь к теории, удовлетворяющей всем математическим и физическим требованиям, обнаружил, что она правильно предсказывает орбиту Меркурия, и, как ему казалось, преуспел в обобщении принципа относительности из 1905. (Многие ученые утверждают, что Эйнштейн был менее успешным в достижении этой цели, чем он думал.) Эйнштейн назвал это время «одним из самых захватывающих и напряженных» в своей жизни, периодом, когда его «самые смелые мечты сбылись». ”

Не сразу было ясно, чего именно достиг Эйнштейн. Юрген Неффе утверждает в своей биографии Эйнштейна 2007 года, что публика в Прусской академии «не знала, что делать» с теорией Эйнштейна. Эйнштейн написал на следующий день после своей четвертой и последней лекции, что «всего один коллега действительно понял это» (выделено им). Этим коллегой был Дэвид Гильберт, и Эйнштейн чувствовал, что Гильберт пытался присвоить некоторые из его результатов без подтверждения. Это, конечно, не способствовало восприятию теории о том, что Европа рушится под тяжестью Первой мировой войны. Гутфренд и Ренн говорят, что никто из известных коллег Эйнштейна в Берлине поначалу не уделял серьезного внимания его теории, и отмечают, что он изо всех сил пытался убедить астрономов проверить предсказание его теории о том, что гравитация отклоняет свет.

Но Эйнштейн прекрасно осознавал революционный характер своих открытий. Как и предшествовавшая ей специальная теория, общая теория относительности постулирует, что физические процессы разворачиваются в четырехмерном пространственно-временном континууме. Но согласно общей теории относительности само пространство-время искривлено: геометрия пространства-времени такова, что прямые линии могут пересекаться более одного раза. Еще более революционная теория требует, чтобы кривизна пространства-времени менялась, как поверхность с пиками, впадинами и неровностями, в зависимости от распределения материи и энергии. Как говорит Джон Стачел в предисловии к Дорога к относительности , «пространственно-временные структуры больше не образуют фиксированную сцену, на которой могут разыгрываться различные драмы материи и полей: сцена и актеры взаимодействуют. Новая драма требует новой сцены». Сама структура пространства-времени динамична, как и физические процессы, которые в нем разворачиваются.

Дэвид Гильберт, имея в виду математический институт, который он помог создать в Геттингенском университете, якобы сказал, что «каждый мальчик на улицах нашего математического Геттингена понимает в четырехмерной геометрии больше, чем Эйнштейн. Тем не менее, несмотря на это, работу выполнил Эйнштейн, а не математики». Почему именно Эйнштейн проложил путь к общей теории относительности, а не другие ведущие физики (такие, как Пуанкаре и Хендрик Лоренц), обладавшие большим опытом и, возможно, большими математическими способностями? Джон Арчибальд Уилер предположил, что время, проведенное Эйнштейном в патентном бюро, дало ему уникальную способность различать закономерности среди путаницы: «Кто еще мог выделить эту простую центральную точку из всего беспорядка электромагнетизма, как не тот, чья работа повторялась снова и снова каждый день? извлекать простоту из сложности?» Похоже, что Эйнштейн твердо верил в методологическую силу простоты, которая станет более заметной во время его более поздних попыток найти единую теорию поля.

Вера Эйнштейна в простоту имела философские нюансы и основывалась на его успехах. Во второй половине своей жизни он часто писал о ценности простоты и унификации в научном теоретизировании, как, например, в письме 1942 года другу-физику: «Вы единственный известный мне человек, который придерживается той же ориентации на физику, что и я. : вера в постижимость действительности через нечто логически простое и единое… Кажется, трудно заглянуть в карты Господа Бога». В 1950 В журнале Scientific American Эйнштейн спросил: «Что же тогда побуждает нас разрабатывать теорию за теорией? Зачем мы вообще придумываем теории?» Ответ, писал он, заключается в том, что мы мотивированы стремиться «к унификации и упрощению предпосылок теории в целом».

Вера Эйнштейна в ценность простоты основывалась не на простых эстетических предпочтениях и не на прагматическом стремлении разработать полезные теории. Он стал рассматривать простоту как мощное руководство, когда одни только экспериментальные результаты не могли осветить путь к правильной теории. Математическая простота, в частности, стала решающей для Эйнштейна, поскольку он, по его собственным словам, «превратился благодаря проблеме тяготения в верующего рационалиста, то есть в человека, который ищет единственный надежный источник истины в математической простоте». Позже он писал, что «уравнения гравитации были только найдено на основе чисто формального принципа [всеобщей ковариантности], то есть на основе веры в величайшую логическую простоту законов природы, какие только можно себе представить».

Еще задолго до 1915 года Эйнштейн продемонстрировал способность объединять разрозненные явления в соответствии с простыми и общими принципами. Авраам Паис цитирует самое первое предложение статьи Эйнштейна по специальной теории относительности 1905 года (в которой говорится, что электродинамика Максвелла «приводит к асимметриям, которые, по-видимому, не присущи явлениям»), чтобы доказать, что Эйнштейна привели к специальной теории относительности соображения простота — «великолепная одержимость», которая «должна была привести его к его величайшему достижению, общей теории относительности, и к его благородному провалу, единой теории поля». Специальная теория относительности разрешила кажущиеся противоречия классической физики; общая теория относительности объединила специальную теорию относительности и гравитацию; он надеялся, что единая теория поля проделает то же самое с гравитацией и электромагнетизмом. Помогает ли одержимость Эйнштейна простотой объяснить, почему именно он, а не кто-то другой открыл принципиально новую теорию гравитации, еще предстоит выяснить. Но способность Эйнштейна выразить предельно гармоничный и понятный порядок, лежащий в основе природных явлений, отличает его почти от всех других физиков того времени.

История того, как теория Эйнштейна была признана, проверена и использована научным сообществом в течение последнего столетия, сама по себе увлекательна. Читателям, не боящимся технических подробностей, может понравиться книга General Relativity and Gravitation: A Centennial Perspective , в которой исследуются открытия, сделанные общей теорией относительности. Под редакцией четырех физиков книга состоит из дюжины обзоров текущих тем исследований, связанных с общей теорией относительности, охватывающих такие области, как инфляционная космология, гравитационные волны и квантовая гравитация. Книга предназначена для исследователей, но ее предисловие и введение будут доступны большинству читателей, а одна интересная глава, в которой представлен исторический обзор общей теории относительности, не слишком техническая. В книге также показаны современные границы, открытые теорией астрофизики и космологии высоких энергий, некоторые из которых возникли совсем недавно.

Пожалуй, самые насущные и интересные вопросы, поднятые общей теорией относительности, касаются ее связи с квантовой теорией. В одной из глав книги «Общая теория относительности и гравитации » рассматриваются недавние попытки продвинуться вперед в решении этой проблемы. Оказывается, еще в 1916 году Эйнштейн осознавал некоторые аспекты несовместимости его общей теории относительности с квантовой механикой. И он знал, что общая теория относительности не будет последним словом в гравитации. «День придет, — писал он в 1917 немецкому математику Феликсу Кляйну, «когда этот способ понимания [тяготения] должен будет уступить место другому, принципиально отличному от него по причинам, которые сегодня мы даже не можем себе представить».

Физики и философы физики в последние десятилетия с особой энергией работали над тем, чтобы представить такие причины, хотя по-прежнему отсутствует консенсус относительно того, в чем именно заключаются проблемы примирения двух теорий. Хорошо известно как теоретически, так и эмпирически, что частицы, управляемые квантовыми законами, могут проявлять связи — они могут «общаться» или проявлять корреляции — даже когда частицы разделены в пространстве-времени в положениях, которые не могут быть пересечены светом. Поскольку специальная и общая теория относительности обычно используются для запрета сигналам двигаться быстрее скорости света, кажется, что их описания структуры пространства-времени должны быть изменены, чтобы учесть эти поразительные квантовые явления. Однако остается много разногласий по поводу того, что именно теория относительности запрещает двигаться быстрее скорости света: материя и энергия кажутся очевидными, но как насчет причинных процессов или информации? Как и многие открытия, сделанные квантовой механикой за последнее столетие, эти проблемы могут быть сложными и трудными для понимания, и эксперты расходятся во мнениях относительно лучшего способа их понимания.

Помимо этого набора проблем, есть еще одна, вытекающая из того факта, что общая теория относительности объясняет гравитацию «классическим» способом, а это означает, что она рассматривает физические величины, такие как положение и скорость, как всегда имеющие определенные значения, в отличие от квантовой механики. , который рассматривает эти величины вероятностно. Некоторые физики пытались «квантовать» гравитационное поле, но столкнулись с неприятными техническими и концептуальными проблемами. Есть также важные эмпирические проблемы, такие как парадокс брандмауэра черной дыры, который предполагает, что принцип эквивалентности Эйнштейна или квантовая теория поля могут быть ошибочными.

Вольфганг Паули писал, что «жизнь Эйнштейна закончилась вопросом для физической науки и требованием к нам синтеза». Спустя сто лет после начала эры общей теории относительности этот вопрос и требование звучат как никогда громко.

Без Эйнштейна понимание гравитации заняло бы на десятилетия больше времени

Это был 1905 год, и Альберт Эйнштейн только что перевернул теоретическую физику с ног на голову, опубликовав статью о том, что позже стало известно как специальная теория относительности. Это показало, что пространство и время нельзя рассматривать в абсолютном выражении: время может ускоряться или замедляться; стандартные длины могли сократиться; и массы могут увеличиваться.

И, что наиболее известно, энергия была эквивалентна массе, пропорциональна друг другу на основе известного уравнения E = mc² .

Хотя нет никаких сомнений в гениальности Эйнштейна в формулировании специальной теории относительности, общепризнано, что если бы Эйнштейн не опубликовал теорию в 1905 году, это сделал бы вскоре после этого какой-нибудь другой физик.

«Крест Эйнштейна» — это на самом деле четыре изображения одного и того же далекого квазара, изогнутые вокруг более близкой галактики, которая действует как гравитационная линза.
НАСА, ЕКА и STScI

Только в 1915 году беспрецедентная гениальность Эйнштейна была продемонстрирована, когда он опубликовал свою общую теорию относительности. Эта теория утверждала, что искривление пространства-времени пропорционально и вызвано «плотностью энергии-импульса», то есть энергией и импульсом, связанными со всем и любым видом материи в единице объема пространства.

Это утверждение было впоследствии подтверждено, когда было показано, что оно согласуется с наблюдениями за необычной орбитой Меркурия и отклонением звездного света вокруг Солнца.

В течение прошлого столетия общая теория относительности проверялась с удивительной точностью и каждый раз выдерживала критику. Общая теория относительности была таким гигантским скачком вперед, что можно утверждать, что если бы Эйнштейн не сформулировал теорию, она могла бы оставаться неоткрытой в течение очень долгого времени.

Путь к общей теории относительности

В 1907 году Эйнштейну пришла в голову «самая счастливая мысль в моей жизни», когда он сидел в кресле в патентном бюро в Берне:

Если человек свободно падает, он не чувствует собственного веса.

Это привело его к постулату «принципа эквивалентности», который гласит, что невозможно отличить ускоряющуюся систему отсчета от гравитационного поля. Например, стояние на Земле ощущается так же, как стояние в космическом корабле, ускоряющемся со скоростью 9,81 метра в секунду за секунду, что является ускорением, вызванным гравитацией на поверхности Земли.

Это был решающий первый шаг в формулировке Эйнштейном новой теории гравитации.

Далее Эйнштейн считал, что «вся физика — это геометрия». Под этим он подразумевал, что мы можем мыслить пространство-время и всю вселенную в терминах геометрии. Самый поразительный вывод специальной теории относительности — динамическая природа времени и пространства — должен был привести Эйнштейна к тому, что он начал рассматривать «геометрическое» пространство-время как нуждающееся в модификации.

Затем Эйнштейн приступил к серии тщательных мысленных экспериментов, сравнивая наблюдения, сделанные наблюдателями в инерциальной и вращающейся системах отсчета.

Эйнштейн сделал вывод, что для наблюдателей во вращающейся системе отсчета пространство-время не может быть евклидовым, т. е. оно не может быть похоже на плоскую геометрию, которую мы все изучаем в школе. Скорее нам нужно ввести «искривленное пространство», чтобы объяснить аномалии, предсказанные теорией относительности. Таким образом, кривизна стала вторым ключевым предположением, лежащим в основе его общей теории.

Чтобы описать искривленное пространство-время, Эйнштейн обратился к более ранней работе Бернхарда Римана, математика XIX века. А с помощью своего друга Марселя Гроссмана, тоже математика, Эйнштейн провел несколько утомительных лет, изучая математику искривленных пространств, или то, что математики называют «дифференциальной геометрией». Как заметил Эйнштейн, «по сравнению с пониманием гравитации специальная теория относительности была просто детской игрой».

Теперь у Эйнштейна были математические инструменты, чтобы завершить свою теорию. Его принцип эквивалентности гласил, что ускоряющая система отсчета эквивалентна гравитационному полю. Из своих геометрических исследований он пришел к выводу, что гравитационное поле — это просто проявление искривления пространства-времени. Следовательно, Эйнштейн смог показать, что ускоряющие системы отсчета представлены неевклидовым пространством.

Отсюда следует

Третий ключевой шаг Эйнштейна заключался в разрешении сложностей, возникших при применении специальной теории относительности к ньютоновской гравитационной физике. В специальной теории относительности постоянство скорости света во всех системах отсчета и вывод о том, что скорость света устанавливает универсальный предел скорости, прямо противоречили ньютоновской теории гравитации, которая постулировала мгновенное действие гравитации.

Проще говоря: ньютоновская гравитация предсказывала, что если бы солнце было удалено от центра солнечной системы, гравитационное воздействие на Землю было бы мгновенным. Однако специальная теория относительности говорит, что даже гравитационный эффект исчезновения Солнца должен распространяться со скоростью света.

Эйнштейн также знал, что гравитационная сила между двумя телами прямо пропорциональна их массам, из уравнения Ньютона F = GMm/r². Так что масса явно определяла силу гравитационного поля. Специальная теория относительности говорит нам, что масса эквивалентна энергии, поэтому плотность энергии-импульса также должна определять гравитационную силу.

Таким образом, Эйнштейн использовал три ключевых допущения для формулировки своей теории:

Следовательно, Эйнштейн смог заключить, что плотность энергии-импульса вызывает кривизну пространства-времени и пропорциональна ей.

Неясно, когда у Эйнштейна был «момент лампочки», момент, когда он смог собрать головоломку и связать массу/энергию с искривлением пространства.

С 1913 по 1915 год Эйнштейн опубликовал несколько статей, работая над завершением общей теории. Некоторые из этих работ содержали ошибки и уводили Эйнштейна по теоретическому пути, который в конечном счете оказался непродуктивным.

Но окончательный результат состоит в том, что плотность энергии-импульса материи искривляет пространство-время, как шар для боулинга изгибает плоский лист резины, и что движение массы в гравитационном поле основано на искривлении пространства-времени. , точно так же, как шар для боулинга свободно движется по изогнутому резиновому листу, несомненно, является одним из величайших открытий человеческого интеллекта.

Преимущество

Сколько времени потребовалось бы нам, чтобы понять гравитацию, если бы не гений Эйнштейна? Возможно, нам пришлось бы ждать многие десятилетия.

Однако в 1979 году кот был бы из мешка. В том же году астрономы открыли «двойной квазар», QSO 0957+561, первый квазар с гравитационной линзой.

Открытие «двойного квазара», вероятно, натолкнуло бы физиков на мысль о кривизне пространства-времени, если бы Эйнштейн не опередил их.
НАСА/ЕКА

Это удивительное открытие могло бы иметь смысл только в том случае, если бы пространство-время было искривлено. Это наверняка привлекло бы Нобелевскую премию, если бы не гений Эйнштейна. Может быть, все же следует.

Вехи в области теории относительности: Хронология выдающихся ученых в области теории относительности и их вклада — ученых, изобретателей и исследователей

Вехи специальной теории относительности 1632: Галилео Галилей представил свою теорию относительности Галилея , в которой утверждается, что фундаментальные законы физики одинаковы во всех инерциальных системах отсчета. Галилей привел пример корабля, идущего с постоянной скоростью, не раскачиваясь, по гладкому морю; любой наблюдатель, проводящий эксперименты под палубой, не сможет сказать, движется корабль или стоит на месте. 1687: сэр Исаак Ньютон (1642–1727), английский физик: автор законов движения Ньютона , которые были опубликованы в Principia . Сам Ньютон в то время не знал, что его законы верны только для объектов, движущихся с малой скоростью. 1851: Ипполит Физо (1819–1896), французский физик: Эксперимент Физо измерял относительные скорости света в движущейся воде. 1861: Джеймс Клерк Максвелл (1831–1879), шотландец: создатель Уравнения Максвелла , которые предсказывают существование фиксированной скорости света, не зависящей от скорости наблюдателя, проложили путь специальной теории относительности Эйнштейна. 1887: Альберт Майкельсон (1852 1931) и Эдвард Морли (1838 1923): Эксперимент Майкельсона-Морли доказал, что эфир не является физически существующей сущностью, что позволило Эйнштейну позже постулировать, что в природе нет естественного покоя или относительной системы отсчета. вселенной и что любое измерение скорости света в любой инерциальной системе отсчета всегда даст 186 300 миль в секунду.0241 1889: Джордж Фитцджеральд (1851 1901), ирландец: предложил сокращение Фитцджеральда-Лоренца — уменьшение длины, обнаруженное наблюдателем объектов, движущихся с любой ненулевой скоростью, относительно этого наблюдателя. 1895: Хендрик Антон Лоренц (1853–1928), голландский физик: вывел уравнения преобразования, впоследствии использованные Альбертом Эйнштейном для описания пространства и времени ( Специальная теория относительности ). 1905: Жюль Анри Пуанкаре (1854 1912), французский математик: был первым, кто представил преобразования Лоренца в их современной симметричной форме. 1905: Альберт Эйнштейн (1879 1955), американец немецкого происхождения: В 1905 году Эйнштейн опубликовал свою теорию специальной теории относительности , в которой утверждалось, что все равномерное движение относительно и что не существует абсолютного состояния покоя. Эйнштейн основывал свою теорию на двух постулатах: что физические законы одинаковы во всех инерциальных системах отсчета, и принципе неизменности скорости света, что скорость света в вакууме является универсальной константой для всех наблюдателей независимо от движения наблюдателя или движения источника света. Следствием специальной теории относительности является эквивалентность материи и энергии — E = mc 2 1907: Герман Минковский (1864 1909), немецкий математик: ввел пространство-время Минковского — четырехмерное пространство, включающее время, — с помощью которого можно было лучше всего понять специальную теорию относительности Эйнштейна. 1946), французский физик: предложил парадокс близнецов 1915: Альберт Эйнштейн (1879 1955), американец немецкого происхождения: Эйнштейн расширил свою Специальную теорию относительности в Общую теорию относительности , который применяется также к системам, находящимся в неравномерно-ускоренном движении. Другими словами, оно включало влияние гравитации на форму пространства и течение времени ( уравнения Эйнштейна ). 1948: Говард Перси Робертсон (1903–1961), американский физик: изобрел тестовую теорию, которая докажет справедливость специальной теории относительности. Вехи общей теории относительности 1609: Иоганн Кеплер (1571 1630), немецкий астроном: сформулировано Законы Кеплера о движении планет , которые заложили основу теории всемирного тяготения Ньютона. 1634: Галилео Галилей (1564–1642), итальянский физик: понимание Галилеем движений на наклонной плоскости и падающих тел проложило путь к теории гравитации Ньютона. 1687: Сэр Исаак Ньютон (1642 1727), английский физик: Закон всемирного тяготения Ньютона был опубликован в Principia , согласно которому гравитация является результатом силы притяжения между массивными объектами, но хотя даже Ньютона беспокоила неизвестна природа этой силы. 1798: Генри Кавендиш (1731 1810), британец: измерил плотность Земли, и результат был позже использован для расчета гравитационной постоянной (G). 1854: Бернхард Риман (1826–1866), немецкий математик: основал риманову геометрию , позволившую позднее развить общую теорию относительности Эйнштейном. 1885: Лоранд Эотвос (1848–1919), венгерский физик: провел эксперимент Etvs, в котором измерялась корреляция между инертной массой и гравитационной массой, демонстрируя, что это одно и то же ( принцип эквивалентности ). 1905: Альберт Эйнштейн (1879 1955), немецко-американский: его теория специальной теории относительности расширила низкоскоростные законы Ньютона на высокоскоростные (близкие к скорости света) неускоренные движущиеся объекты. Другими словами, на этом этапе Эйнштейн ограничил свою теорию негравитационным движением. 1915: Альберт Эйнштейн (1879–1955), американец немецкого происхождения: он расширил свою Специальную теорию относительности до Общей теории относительности , что относится и к системам, находящимся в неравномерно-ускоренном движении (гравитационное движение). Другими словами, сюда входило влияние гравитации на форму пространства и течение времени ( уравнения Эйнштейна ). 1915: Давид Гильберт (1862–1943), немецкий математик: представил статью, содержащую правильные уравнения поля для общей теории относительности, за пять дней до Эйнштейна. Гильберт никогда не претендовал на приоритет этой теории (вопрос спорный). 1915: Карл Шварцшильд (1873 1916), немецкий физик: предоставил первое точное решение уравнения поля Эйнштейна общей теории относительности для ограниченного случая одной сферической невращающейся массы ( решение Шварцшильда ). Он описывает пространство-время вблизи невращающегося массивного сферически-симметричного объекта. 1919: Артур Эддингтон (1882–1944), британский астрофизик: подтвердил предсказание общей теории относительности об отклонении звездного света Солнцем во время полного солнечного затмения. 902:45 1922: Александр Фридман (1888–1925), русский физик и математик: из уравнений поля общей теории относительности Эйнштейна вывел, что Вселенная расширяется.