Теория относительности год открытия: Теория относительности • Джеймс Трефил, энциклопедия «Двести законов мироздания» |

Содержание

115 лет со времени открытия теории относительности Эйнштейна

Уважаемые читатели, читальный зал естественной литературы (корпус 6, аудитория 107а) приглашает вас посетить выставку «115 лет со времени открытия теории относительности Эйнштейна».

Выставка продлится до 12 февраля.

– По своей глубине и последствиям переворот, вызванный принципом относительности в сфере физических воззрений, можно сравнить только с тем переворотом, который был произведен введением картины мироздания, созданной Коперником, – так оценил теорию относительности автор квантовой теории М. Планк. Подобных восхитительных высказываний о теории Эйнштейна множество. Впрочем, существуют и критики, ниспровергающие Эйнштейна. На выставке представлены различные точки зрения на теорию относительности.

В 1905 году в немецком научном журнале «Annalen der Physik» появилась небольшая статья двадцатишестилетнего Альберта Эйнштейна «К электродинамике движущихся тел», в которой почти полностью была изложена специальная теория относительности (СТО), сделавшая вскоре молодого автора знаменитым.

В 1916 году появляется общая теория относительности Эйнштейна (ОТО) – «второй этаж» теории относительности как образно называл ее сам ученый. Создание СТО было неизбежным финалом долгих поисков многих физиков. А создание ОТО совсем не стояло на «повестке дня» начала ХХ века. Эйнштейн опередил свое время? М. Борн дал следующую оценку ОТО: «Я считал, и считаю поныне, что это величайшее открытие, в котором удивительнейшим образом сочетаются философская глубина, интуиция физика и математическое искусство. Я восхищаюсь им как творением искусства». Сегодня теория относительности Эйнштейна широко используется в естествознании и технике, а принципы ее отражаются и обсуждаются не только в естественнонаучной сфере, но в областях философии, психологии, культуры…

Познакомиться с выставкой можно в часы работы читального зала: пн.-пт. – с 9 до 19 часов, в субботу – с 9 до 17 часов.

Литература, представленная на выставке:

1) Александров Е. Б. Теория относительности: прямой эксперимент с кривым пучком / Е. Б. Александров // Химия и жизнь. – 2012. – № 3. – С. 16-20.

2) Альберт Эйнштейн // Нобелевская премия. Физика. Том II. 1915 – 1928. – Москва, 2006. – С. 185-208. – (Серия «Нобелевские лекции – 100 лет»).

3) Артеха С. Н. Критика основ теории относительности / С. Н. Артеха. – Москва, 2004.

4) Баранников А. А. Основные концепции современной физики / А. А. Баранников, А. В. Фирсов. – Москва, 2009.

5) В мире науки. – 2004. – № 12. – Спец. вып.: Продолжая дело Эйнштейна.

6) Воробьев И. И. Теория относительности в задачах / И. И. Воробьев. – Москва, 1989.

7) Гарднер М. Теория относительности для миллионов / М. Гарднер. – Москва, 1979.

8) Гольдфаин И. Теория относительности и психология / И. Гольдфаин // Знание – сила. – 2007. – № 12. – С. 89-95.

9) Либшер Д. Э. Теория относительности с циркулем и линейкой / Д. Э. Либшер. – Москва, 1980.

10) Лилли С. Теория относительности для всех / С. Лилли. – Москва, 1984.

11) Логунов А. А. Лекции по теории относительности / А. А. Логунов. – Москва, 2002.

12) Мигдал А. Б. Как рождаются физические теории / А. Б. Мигдал. – Москва, 1984.

13) Паули В. Теория относительности / В. Паули. – Москва, 1983.

14) Седых О. М. Архаический космос и современная наука [теория относительности и мировая культура] / О. М. Седых // Человек. – 2011. – № 6. – С. 152-170.

15) Секерин В. И. Теория относительности – мистификация века / В. И. Секерин. – Новосибирск, 1991.

16) Синг Дж. Беседы о теории относительности / Дж. Синг. – Москва, 1973.

17) Симанов А. Л. Общая теория относительности: история и современные проблемы / А. Л. Симанов, А. Ю. Сторожук

Часть 1 // Философия науки. – 2009. – № 4. – С. 91-102.

Часть 2 // Философия науки. – 2010. – № 3. – С. 101-112.

Часть 3 // Философия науки. – 2010. – № 4. – С. 100-110.

18) Угаров В. А. Специальная теория относительности / В. А. Угаров. – Москва, 1977.

19) Эйнштейн А. Физика и реальность. – Москва, 1965.

100 лет теории относительности – DW – 25.11.2015

Фото: ullstein bild — AISA

Элла Володина

25 ноября 2015 г.

Революционные теории Альберта Эйнштейна открыли новую эру в физике и проложили дорогу технологиям, без которых невозможно представить себе современный мир.

https://p.dw.com/p/1HBzC

Во времена английского физика Исаака Ньютона, сотни лет назад, мир представлялся еще относительно простым и понятным: время шло своим размеренным чередом и считалось столь же неизменным, как и окружающее нас пространство. Представление о том, что время и пространство могут быть подвержены деформациям, что часы вблизи массивных объектов идут медленнее, чем вдали от них, — все это современники Ньютона назвали бы ересью. И даже сегодня, 100 спустя после того, как Альберт Эйнштейн сформулировал свою теорию относительности, ее постулаты представляются многим людям невероятными и малопонятными.

Ощущение тайны

Между тем, теория относительности давно уже многократно подтверждена наблюдениями и образует один из фундаментов современной физики. Суть ее ученый из южно-германского города Ульма, позднее провозглашенный непревзойденным гением, изложил Прусской Академии наук 25 ноября 1915 года. «Самое прекрасное, что мы можем испытать – это ощущение тайны», — напишет Эйнштейн позднее в одном из своих сочинений. Именно тайны мироздания стремился он раскрыть в течение всей своей жизни. «У меня нет никакого особенного таланта, — говорил Эйнштейн в 1952 году за три года до своей смерти, — я просто страстно любопытен».

Если у Ньютона пространство и время были абсолютными и неизменными, то у Эйнштейна пространственно-временные отношения становятся «релятивистскими», зависящими от позиции наблюдателя, четырехмерными, подверженными изменениям. Теоретически Эйнштейн доказал, что для экипажа космического корабля, который летит почти со скоростью света (300 000 километров в секунду) время течет медленнее, чем для находящегося в покое наблюдателя. Кроме того, как постулирует специальная теория относительности, не только время и пространство являются относительными величинами, но и масса тела: она увеличивается по мере увеличения скорости. Эйнштейну принадлежит и едва ли не самая известная из всех физических формул, в наиболее универсальной форме представляющая эквивалентность массы и энергии: E= mc².

В 1915 году Эйнштейн представил свою общую теорию относительности, которая, наконец, объяснила, что на протяжении двух веков до него не удавалось никому, что не силах была объяснить ньютоновская теория всемирного тяготения: как сила притяжения передавалась через совершенно пустое пространство, причем бесконечно быстро? Объяснение Эйнштейна было простым: материальным носителем тяготения является само пространство, а точнее соотношение пространства и времени.

Члены Нобелевского комитета долгое время не решались присудить премию автору столь революционных теорий. В конце концов, был найден дипломатичный выход: премия за 1921 год была присуждена Эйнштейну за теорию… фотоэффекта, то есть за наиболее бесспорную и хорошо проверенную в эксперименте работу; текст решения содержал нейтральное добавление: «… и за другие работы в области теоретической физики».

Начало всех начал

Найти, «за что» давать Нобелевку, было не так сложно. Ведь Эйнштейну принадлежит решающая роль в популяризации и введении в научный оборот целого ряда новых физических концепций и теорий. В первую очередь, это относится к пересмотру понимания физической сущности пространства и времени, и к построению новой теории гравитации взамен ньютоновской, благодаря чему получили объяснение явления, долгое время приводившее в недоумение астрономов, и были заложены основы нового толкования мира на основах квантовой физики.

Фото: picture alliance/akg-images

Практическое применение общая теория относительности нашла в системах глобального позиционирования GPS, где расчеты координат производятся с очень существенными релятивистскими поправками. Четким изображением на телевизионном экране мы тоже обязаны Эйнштейну: массивно ускоряемые электроны, согласно теории относительности, увеличивают свою массу. Без учета этого изображение на экране было бы размытым.

Эквивалентность массы и энергии играет большую роль в ядерной энергетике. Полимеры также отчасти обязаны своим появлением Эйнштейну, который соединил классическую гидродинамику с теорией диффузии и дал, таким образом, объяснение полной картине мира в трех агрегатных состояниях. Лазерные технологии — в проигрывателе компакт-дисков, в сканнере супермаркета или же в сложном медицинском оборудовании — тоже работают на принципах, сформулированных Эйнштейном, причем еще в 1924 году. Без Эйнштейна, возможно, не было бы солнечных батарей и цифровых фотоаппаратов, вообще никаких аппаратов, переводящих свет в электричество.

И сверхмощные квантовые компьютеры, если когда-нибудь они будут созданы, будут обязаны своим появлением Альберту Эйнштейну: в 1935 году совместно с Борисом Подольским и Натаном Розеном Эйнштейн описал мысленный эксперимент, в котором частицы могут находится одновременно в двух или нескольких состояниях, но эти состояния не поддаются одновременному наблюдению. Названный по имени авторов парадокс дал толчок еще одному в высшей степени плодотворному научному направлению.

Написать в редакцию

Пропустить раздел Еще по теме

Еще по теме

Пропустить раздел Близкие темы

Близкие темы

Альберт ЭйнштейнПропустить раздел Топ-тема

1 стр. из 3

Пропустить раздел Другие публикации DW

На главную страницу

Открытие Эйнштейном общей теории относительности, 1905-1915

Напряженный день заседаний, связанных с делами трех отдельных комитетов. (День начался хорошо, около 6:00 утра, с письма, а затем с двухчасового занятия по методам теории струн….) Но все это утомительно и требует много времени. Вздох….

….Зато день закончился чудесно. Мы пригласили Тилмана Зауэра из Проекта статей об Эйнштейне провести заключительный коллоквиум семестра, и он назывался «Открытие Эйнштейном общей теории относительности, 1905-1915». Он был задуман как мероприятие, посвященное празднованию Всемирного года физики или Года Эйнштейна. Аннотация:

Девяносто лет назад, 25 ноября 1915 года, Эйнштейн опубликовал уравнения гравитационного поля общей теории относительности, так называемые уравнения Эйнштейна. Это событие знаменует собой одно из самых значительных достижений Эйнштейна, даже по сравнению с тремя его самыми известными статьями его чудесного 1905 года. Оно также представляет собой конец долгого и извилистого пути, который начался вскоре после того, как Эйнштейн опубликовал свою специальную теорию относительности как неизвестную. патентный эксперт в 1905. В конце этого пути он поднялся по ступеням академической иерархии до члена Прусской академии наук в Берлине. Экспериментальное подтверждение его теории британской экспедицией по затмению в 1919 году необратимо принесло Эйнштейну мировую известность, сделав его первой знаменитостью в истории науки. В докладе я расскажу о поисках Эйнштейном теории гравитации и обобщенной теории относительности в те годы. Я покажу, как анализ некоторых исследовательских заметок Эйнштейна помогает нам понять его эвристику, а также прокомментирую его соперничество с математиком Дэвидом Гильбертом в последние дни открытия общей теории относительности.

(Можно спорить о том, действительно ли он был первой знаменитостью в истории науки, — вспоминается Галилей, — но я согласен с тем, что масштабы и размах Эйнштейна были действительно и беспрецедентно глобальны, учитывая современные средства связи и т. д…. но мы можем обсудить это, может быть, в другой раз…..)

Основное внимание в этом году уделялось «чудесному году» Эйнштейна 1905 г., когда он написал серию из пяти фантастических статей. Но так получилось, что 25 ноября исполняется 90-летие его презентации уравнений поля общей теории относительности. Так что сегодня, 28-го, был хороший день, чтобы отпраздновать это событие.

Позвольте мне указать на веб-сайт проекта документов Эйнштейна и связанный с ним онлайн-архив, созданный в сотрудничестве с архивами Альберта Эйнштейна в Еврейском университете, который находится здесь. Это замечательный ресурс, и я должен также упомянуть книги проекта Einstein papers, которые проект выпускает, содержащие работы Эйнштейна с историческими комментариями.

Я подумал, что это отличный коллоквиум и идеальное завершение семестровых мероприятий. Хорошим признаком того, насколько хорошо он был принят публикой (снова был аншлаг), является тот факт, что я поднял несколько рук для вопросов — от студентов! — до того, как стихли аплодисменты, и до того, как я успел спросить: любые вопросы?». Обычно мне приходится умолять, публично плакать, обещать услуги или угрожать насилием (ладно, я преувеличиваю… немного), чтобы заставить студента задать вопрос на коллоквиуме, так что это было просто здорово.

Одним из самых ценных аспектов доклада, который всем хотелось увидеть и обдумать, был сам процесс исследования теоретической физики. Картина представляет собой Эйнштейна, который на протяжении десятилетия боролся за создание теории, пробуя то, что Зауэр называет иногда «физическим подходом», а иногда «математическим подходом». Замечательно видеть, как он боролся с идеями, и как он делал ошибки, неверные повороты, оплошности. Как он отклонился от правильного ответа в неправильном направлении (на самом деле у него были правильные линеаризованные уравнения поля прямо там, на страницах его блокнота в 1913…..два года назад, а потом отвернулся!), и как он учился у окружающих, внедряя в свои идеи то, что ему казалось хорошим, откуда только можно.

Это было хорошим напоминанием о том, как происходит такой процесс. Нам часто говорят (в нашей недавней борьбе за построение радикально новой теории Природы), что мы блуждаем вслепую и что нас не ведет сияющий свет по какому-то изящному пути к ответу, как это делал Эйнштейн. Ну, это было не так элегантно в разы. Он борется, как может, и иногда очень неизящно… он строит догадки и придумывает ad hoc «причины» для своих догадок, которые иногда оказываются просто чепухой (оглядываясь назад). Он публиковал статью за статьей (иногда с соавторами) с непродуманными, а иногда и ошибочными ответами. (Например, в попытке обосновать одну догадку (разработанную совместно с Гроссманом в 1913), он потратил добрую пару лет на поиски поддержки этой идеи, в которой он был готов отказаться от общей ковариантности (той, которую мы теперь считаем лежащей в основе гравитации) как просто несовместимой с физикой.)

Только в середине 1915 года (после того, как он привез свою выставку собак и пони в Геттинген, дом Дэвида Гильберта, Феликса Кляйна и Эмми Нётер, среди прочих) все начало кристаллизоваться. Большой кульминацией стала серия из четырех ноябрьских работ (каждая отделена от другой неделей: 4-я, 11-я, 18-я, 25-я!), в которых он шаг за шагом собирал воедино все, включая вычисление перигелия Орбита Меркурия правильная (наконец-то, после того, как несколько раз ошиблись). Забавно отметить, что его вычисление последнего было основано на его предпоследней версии уравнений поля — которая все еще была неверной — которая, к счастью, была правильной только для этого случая (члены, которые модифицируют вещи, чтобы дать правильные уравнения, фактически исчезают для этого случая). конкретное вычисление… уравнения в вакууме намного проще, чем с источниками).

(Да, он немного говорил о так называемом споре о том, опубликовал ли Гильберт правильные уравнения поля пятью днями ранее. Ну, он фактически вывел вариационный принцип, который эквивалентен уравнениям Эйнштейна (на самом деле он имел в виду только случай электромагнитных источников), и есть некоторые вопросы относительно даты. Но он совершенно упускает суть….. Гильберт вошел в эту игру довольно поздно и смог более ясно увидеть правильную математику….. но мы не должны забыть, что он смог развить все то, что Эйнштейн сделал за несколько лет, поставив на место все нужные инструменты, принципы и другие элементы… и мы не должны забывать огромные усилия Эйнштейна, чтобы сравнить то, что он делал с природой, когда он мог, пытаясь вывести наблюдаемые следствия в нескольких пунктах. Я отвлекся. В дополнение к книгам и другим материалам на уже упомянутом сайте (см. Princeton University Press сборники статей в нескольких томах) я рекомендую Паиса замечательную биографию Эйнштейна «Господь утончен» для обсуждения и этого, включая удивительный шквал открыток, которыми они обменивались в ноябре, продолжая швырять работы в соответствующие академии для скорейшей публикации. )

Это отличный урок, что эта борьба может занять много времени, и вы не можете знать, насколько вы близки к концу. Десять лет вполне могли быть двадцатью… или больше. Именно это я имел в виду в предыдущих постах и комментариях, когда без стеснения говорил, что еще слишком рано осуждать программу исследований в области теории струн. Никто не знает, правильно это или нет. Громко крича в блогах здесь, там и в других местах, устраивая зрелища и взывая к популярной прессе, этого факта не изменишь. Я лично не думаю, что она еще готова сравниваться с Природой. Мы еще недостаточно хорошо это понимаем. Хотя было бы неплохо, если бы нам повезло, и нам нужны ориентиры в попытках провести сравнения, и именно поэтому важно иметь строгие и вдохновленные струнами феноменологические программы в этой области. Но мы не должны удивляться, если эти программы еще не являются окончательными, поскольку, в конце концов, мы даже не понимаем теорию настолько хорошо, чтобы сказать, что это такое. Скорее, нас следует воодушевить — учитывая дразнящие намеки, которые теория дала нам до сих пор, — что мы можем понять нечто довольно глубокое, что возникает в Природе, когда вы объединяете гравитацию и квант. Посмотрим, но не будем торопиться. Я надеюсь, что однажды мы приведем его в нужную форму, чтобы сделать набор предсказаний, которые мы сможем оспорить экспериментальными и/или наблюдательными данными. И тогда мы так или иначе узнаем, правильно это или нет. (А тем временем другие преимущества этой программы исследований в области физики и математики были многочисленны, и, несомненно, они будут продолжать накапливаться.)

Этот взгляд через плечо Эйнштейна за его десятилетнюю борьбу также является отличным уроком того, что эти битвы в конце концов того стоят. Я закончу замечательными вступительными строками его письма к (умирающей) матери в сентябре 1919 года**:

Дорогая мама,
Сегодня радостные новости. Г. А. Лоренц телеграфировал мне, что английские экспедиции недавно подтвердили отклонение света солнцем.

-cvj

(**Для тех, кто не знает, эти экспедиции отправились в Южную Америку (Бразилию) и на Принсипи, остров у западного побережья африканского континента, чтобы стать свидетелями солнечного затмения, что позволило им видим, что далекие звезды, которые можно увидеть, глядя вблизи края Солнца, немного смещены, потому что гравитация Солнца отклоняет свет от них. Отклонение — и его фактическая величина — было предсказано Эйнштейном.15 теория.)

Общая теория относительности Эйнштейна

Одним из проявлений общей теории относительности являются гравитационные волны, изображенные здесь как создаваемые двумя сталкивающимися черными дырами.
(Изображение предоставлено Р. Хёртом/Caltech-JPL)

Общая теория относительности — это понимание физиком Альбертом Эйнштейном того, как гравитация влияет на ткань пространства-времени.

Теория, которую Эйнштейн опубликовал в 1915 году, расширила специальную теорию относительности, которую он опубликовал 10 лет назад. Специальная теория относительности утверждала, что пространство и время неразрывно связаны, но эта теория не признавала существование гравитации .

Эйнштейн провел десятилетие между двумя публикациями, определяя, что особенно массивные объекты деформируют ткань пространства-времени , искажение, которое проявляется как гравитация, согласно НАСА .

Связанный: Охота на червоточины: как ученые ищут туннели пространства-времени

Как работает общая теория относительности?

Чтобы понять общую теорию относительности, начнем с гравитации, силы притяжения, с которой два объекта действуют друг на друга. Сэр Исаак Ньютон количественно определил гравитацию в том же тексте, в котором он сформулировал свои три закона движения, «Начала».

По данным НАСА, гравитационная сила, действующая между двумя телами, зависит от того, насколько массивно каждое из них и как далеко друг от друга они расположены . Даже когда центр Земли притягивает вас к себе (удерживая вас прочно закрепленным на земле), ваш центр масс притягивается к Земле. Но более массивное тело почти не ощущает рывка от вас, в то время как с вашей гораздо меньшей массой вы оказываетесь прочно укоренившимся благодаря той же самой силе. Тем не менее законы Ньютона предполагают, что гравитация — это врожденная сила объекта, которая может действовать на расстоянии.

Альберт Эйнштейн в своей специальной теории относительности определил, что законы физики одинаковы для всех неускоряющихся наблюдателей, и показал, что скорость света в вакууме одинакова независимо от скорости, с которой движется наблюдатель. путешествует, согласно Wired (открывается в новой вкладке).

В результате он обнаружил, что пространство и время переплелись в единый континуум, известный как пространство-время. И события, происходящие в одно и то же время для одного наблюдателя, могут происходить в разное время для другого.

Связанный: Что произошло бы, если бы скорость света была намного меньше?

Разрабатывая уравнения своей общей теории относительности, Эйнштейн понял, что массивные объекты вызывают искажение пространства-времени. Представьте, что вы устанавливаете большой объект в центре батута. Объект вдавливался в ткань, вызывая появление ямочек. Если затем вы попытаетесь катить шарик по краю батута, шарик будет двигаться по спирали внутрь к телу, притягиваясь почти так же, как гравитация планеты притягивает камни в космосе.

За десятилетия, прошедшие с тех пор, как Эйнштейн опубликовал свои теории, ученые наблюдали бесчисленное количество явлений, соответствующих предсказаниям теории относительности.

Гравитационное линзирование

Свет огибает массивный объект, например черную дыру, заставляя его действовать как линза для объектов, находящихся за ним. Астрономы обычно используют этот метод для изучения звезд и галактик за массивными объектами.

Крест Эйнштейна, квазар в созвездии Пегаса, по данным Европейского космического агентства (ESA), является прекрасным примером гравитационного линзирования. Квазар виден таким, каким он был около 11 миллиардов лет назад; 9Галактика 0045 , за которой она находится, примерно в 10 раз ближе к Земле. Поскольку два объекта выровнены так точно, четыре изображения квазара появляются вокруг галактики, потому что сильная гравитация галактики искривляет свет, исходящий от квазара.

Связанный: Что такое квантовая гравитация?

В случаях, подобных кресту Эйнштейна, различные изображения гравитационно-линзированного объекта появляются одновременно, но это не всегда так. Ученым также удалось наблюдать примеры линзирования, в которых, поскольку свет, проходящий вокруг линзы, проходит по разным путям разной длины, разные изображения появляются в разное время, как в случае одного особенно интересного 9.0045 сверхновая .

Крест Эйнштейна — пример гравитационного линзирования. (Изображение предоставлено НАСА и Европейским космическим агентством (ЕКА))

Изменения орбиты Меркурия

Орбита Меркурия очень постепенно смещается с течением времени из-за искривления пространства-времени вокруг массивного Солнца, согласно НАСА (открывается в новой вкладке).

Меркурий, ближайшая к Солнцу планета, перигелий Меркурия (точка на его орбите, ближайшая к Солнцу), по прогнозам, с течением времени будет двигаться в несколько ином направлении. Согласно предсказаниям Ньютона, гравитационные силы в Солнечной системе должны опережать прецессию Меркурия (изменение его орбитальной ориентации), измеряемую в 5600 угловых секунд за столетие (1 угловая секунда равна 1/3600 градуса). Однако существует расхождение в 43 угловых секунды за столетие, что объясняет общая теория относительности Эйнштейна. Используя теорию Эйнштейна об искривленном пространстве-времени, прецессия перигелия Меркурия должна опережать немного больше, чем согласно предсказаниям Ньютона, поскольку планеты не вращаются вокруг Солнца по статической эллиптической орбите.

Действительно, несколько исследовательских работ, опубликованных с середины 20-го века, подтвердили точность расчетов Эйнштейна прецессии перигелия Меркурия.

Через несколько миллиардов лет это колебание может привести даже к столкновению самой внутренней планеты с Солнцем или планетой.

Перетаскивание рамки пространства-времени вокруг вращающихся тел

Вращение тяжелого объекта, такого как Земля, должно скручивать и искажать пространство-время вокруг него. В 2004 году НАСА запустило гравитационный зонд B (GP-B). По данным НАСА , оси точно откалиброванных гироскопов спутника со временем немного сместились, что соответствует теории Эйнштейна.

«Представьте, что Земля погружена в мед», — сказал главный исследователь Gravity Probe-B Фрэнсис Эверитт из Стэнфордского университета в заявлении НАСА о миссии.

«Когда планета вращается, мед вокруг нее будет кружиться, и то же самое с пространством и временем. GP-B подтвердил два самых глубоких предсказания Вселенной Эйнштейна, имеющих далеко идущие последствия для астрофизических исследований.»

Гравитационное красное смещение

электромагнитное излучение объекта слегка растянуто внутри гравитационного поля. Подумайте о звуковых волнах, исходящих от сирены в машине скорой помощи; когда транспортное средство движется к наблюдателю, звуковые волны сжимаются, но когда оно удаляется, они растягиваются или смещаются в красную сторону. То же явление, известное как эффект Доплера, происходит со световыми волнами на всех частотах.

В 1960-х годах, по данным Американского физического общества , физики Роберт Паунд и Глен Ребка выстрелили гамма-лучами сначала вниз, а затем вверх по стене башни Гарвардского университета. Паунд и Ребка обнаружили, что гамма-лучи немного изменили частоту из-за искажений, вызванных гравитацией.

Гравитационные волны

Эйнштейн предсказал, что сильные события, такие как столкновение двух черных дыр, создают рябь в пространстве-времени, известную как гравитационные волны. А в 2016 году Лазерная интерферометрическая гравитационно-волновая обсерватория (LIGO) объявила, что впервые обнаружила такой сигнал.

Это обнаружение произошло 14 сентября 2015 года. LIGO, состоящая из двух объектов в Луизиане и Вашингтоне, недавно была модернизирована и находилась в процессе калибровки, прежде чем они были подключены к сети. Первое обнаружение было настолько большим, что, по словам тогдашнего представителя LIGO Габриэлы Гонсалес, команде потребовалось несколько месяцев анализа, чтобы убедить себя, что это был настоящий сигнал, а не сбой.

Связанный: Фантомная энергия и темная гравитация: объяснение темной стороны Вселенной

«Нам очень повезло с первым обнаружением, которое было настолько очевидным», — сказала она во время 228-го собрания Американского астрономического общества в июне. 2016.

С тех пор ученые начали быстро ловить гравитационные волны. В общей сложности LIGO и ее европейский аналог Virgo обнаружили в общей сложности 50 гравитационно-волновых событий, по словам официальных лиц программы, по данным Лазерной интерферометрической гравитационно-волновой обсерватории.

Эти столкновения включали в себя необычные события, такие как столкновение с объектом, который ученые не могут окончательно идентифицировать как черную дыру или нейтронную звезду, слияние нейтронных звезд, сопровождаемое ярким взрывом, столкновение несовпадающих черных дыр и многое другое.

Наблюдение за нейтронными звездами

Представление художника о вращающемся пульсаре. (Изображение предоставлено NASA/JPL-Caltech)

В 2021 году исследование, опубликованное в журнале Physical Review X , поставило под сомнение несколько предсказаний Эйнштейна, наблюдая систему двойных пульсаров на расстоянии около 2400 световых лет от Земли. Каждое из семи предсказаний общей теории относительности было подтверждено исследованием.

Пульсары — тип нейтронных звезд, которые пульсируют из-за лучей электромагнитного излучения, исходящих от их магнитных полюсов.

Подопытные пульсары вращаются очень быстро — около 44 раз в секунду — и на 30% массивнее Солнца, но имеют диаметр всего 15 миль (около 24 километров), что делает их невероятно плотными. Это означает, что их гравитационное притяжение огромно, например, на поверхности нейтронной звезды гравитация примерно в 1 миллиард раз сильнее, чем на Земле. Это делает нейтронные звезды отличным объектом для проверки предсказаний теории Эйнштейна, таких как способность гравитации преломлять свет.

«Мы следим за распространением радиофотонов, испускаемых космическим маяком, пульсаром, и отслеживаем их движение в сильном гравитационном поле пульсара-компаньона», — говорится в заявлении профессора Ингрид Стейрс из Университета Британской Колумбии в Ванкувере.

«Впервые мы видим, как свет не только задерживается из-за сильного искривления пространства-времени вокруг спутника, но и что свет отклоняется на небольшой угол в 0,04 градуса, который мы можем обнаружить.