Pred 100 rokmi Einstein a zatmenie navždy zmenili fyziku

Obrázok zatmenia v roku 1919. (F. W. Dyson, A. S. Eddington a C. Davidson/Public Domain)

29. mája 1919 zatmenie Slnka navždy zmenilo našu predstavu o gravitácii, prepísalo fyzikálne zákony a zmenilo 40-ročného vedca s divokými vlasmi na globálnu celebritu – samotné zosobnenie vedeckého génia.

Pre Alberta Einsteina to bol veľmi dobrý deň.

Zatmenie v Južnej Amerike a Afrike v roku 1919 poskytlo priamy dôkaz Einsteinovej teórie gravitácie, ktorá ohýba myseľ. V roku 1915 navrhol, že gravitácia nie je strašidelná sila pôsobiaca naprieč priestorom, ale je skôr znakom podstaty priestoru a času.



Gravitácia je deformácia a zakrivenie štruktúry vesmíru.

Einsteinova teória - všeobecná teória relativity - pozdravil fyzik J.J. Thomson ako „jeden z najväčších úspechov ľudského myslenia“.

Bolo to potvrdené mnohými ďalšími pozorovaniami v priebehu storočia, vrátane detekcie gravitačné vlny a prvý obrázok a čierna diera práve tento rok. Rozlúštil základný kód vesmíru.

A predsa: Niečo nie je v poriadku.

Hoci sa zdalo, že Einstein má posledné slovo o tom, ako je vesmír poskladaný, novšie skúmanie hlbokého vesmíru, ako aj vnútorného fungovania atómov, našli miesta, kde sa teória rozpadá.

Napríklad vo vnútri čiernej diery Einsteinove rovnice naznačujú, že hmota a energia sú tak stlačené, že dosahujú nekonečnú hustotu. Ale čo to znamená? Teoretici sa domnievajú, že to znamená, že potrebujú lepšiu teóriu.

„Nemôžete vypočítať nič za týmto bodom, keď sa čísla stanú nekonečnými. Stratili ste všetku kontrolu,“ hovorí Emil Mottola, teoretický fyzik z Národného laboratória v Los Alamos.

'To vám nehovorí, že to príroda nedokáže, ale je to veľmi podozrivé.'

Rovnaký problém nastáva, keď kozmológovia previnú filmový kotúč rozpínania vesmíru za posledných 13 miliárd rokov a dostanú sa na úplný začiatok času a priestoru, tzv. veľký tresk . Einsteinova teória pri stvorení celkom nefunguje.

Notoricky známe – aspoň medzi teoretickými fyzikmi – všeobecná relativita nevysvetľuje, ako funguje gravitácia na najmenšej mierke, v ríši subatomárnych častíc.

Temná hmota nebol nikdy priamo pozorovaný, ale jeho existencia sa odvodzuje z jeho gravitačných účinkov, napríklad na pohyb hviezd v galaxiách. Je možné, že by to mohla byť nejaká modifikácia gravitačnej sily, ktorú Einstein nepredpovedal, povedal Lee Smolin, teoretik z Perimeter Institute.

Temná energia , ďalšia kozmická záhada, je čokoľvek, čo poháňa zrýchlenie rozpínania vesmíru. Toto zdanlivé antigravitačné zrýchlenie bolo zaznamenané až koncom 90. rokov minulého storočia a silne naznačuje, že vesmír sa bude rozpínať navždy. Prečo sa to teda deje?

'Nevieme. Preto to nazývame ‚temná energia‘,“ hovorí Gabriela Gonzalez, profesorka fyziky a astronómie na Louisianskej štátnej univerzite.

'Myslím, že existuje veľa záhad, na ktoré dúfam, že uvidím riešenie počas svojho života,' povedala. „Všetky tieto veci potrebujú teórie, ktoré možno potvrdiť experimentmi. Potrebujú teórie, ktoré majú predpovede.“

Čo nás privádza späť k Einsteinovi a zatmeniu.

Einstein sa vynoril z neznáma v roku 1905 sériou úžasných dokumentov, ktoré vymazali klasické predstavy o čase a priestore. Ale jeho najväčší úspech prišiel o desaťročie neskôr, v roku 1915, keď opísal rovnice ovládajúce gravitáciu.

Prišiel na základnú črtu vesmíru len pomocou sila jeho mozgu . Ale bola to pravda? Čo ak jeho rovnice boli len matematickou fantáziou, niečím, čo na papieri vyzeralo šikovne, ale nezodpovedalo fyzikálnej realite?

Einstein navrhol experimentálny test. Zatmenie Slnka by blokovalo slnečné svetlo a umožnilo by vedcom študovať svetlo hviezd prechádzajúce blízko Slnka. Jeho teória predpovedala, že gravitačné pole Slnka posunie svetlo hviezd o určitú hodnotu v porovnaní s tým, kde by sa nachádzali podľa klasických teórií gravitácie.

Britský astronóm Arthur Eddington viedol expedíciu na pozorovanie zatmenia z dvoch miest, jedného v Brazílii a jedného na ostrove Principe neďaleko afrického pobrežia.

Hviezdy podporili Einsteina.

Keď kráľovský astronóm Sir Frank Dyson v novembri toho roku oznámil výsledky, noviny uverejnili články na titulnej strane a Einstein sa stal známym po celej planéte.

Vo svojej biografii o Einsteinovi autor Walter Isaacson rozpráva o výmene názorov medzi Einsteinom a postgraduálnou študentkou Ilse Schneiderovou, keď prišla správa, že teória bola potvrdená. Spýtala sa ho, neskôr si spomenula, čo by si pomyslel, keby pozorovania zatmenia boli v rozpore s jeho teóriou.

„Potom by mi bolo milého Pána ľúto; teória je správna,“ povedal Einstein.

Mottola poznamenáva, že od čias Euklida a Aristotela sa priestor a čas považovali za pasívne javisko pre udalosti vo vesmíre, neovplyvnené príchodmi a odchodmi planét a hviezd. Ale Einstein povedal, že to tak nie je: Priestor a čas boli ovplyvnené hmotou a dokonca aj svetlo sa musí podriaďovať geometrii zakriveného priestoru.

Moderný svet závisí od prijatia tejto kozmickej pravdy. Trajektórie kozmických lodí musia brať do úvahy všeobecnú relativitu. Rovnako aj GPS. Rovnako aj vojenské cielenie.

Einsteinova teória mala úžasné dôsledky pre exotické veci vo vesmíre, medzi ktoré v neposlednom rade patrí čierne diery . Snáď najhrošie moderné potvrdenie Einsteina prišlo s odhalením gravitačné vlny zo zrážky čiernych dier .

Einstein predpovedal existenciu gravitačných vĺn; o storočie neskôr ich vedci našli.

Vesmíru nedošli prekvapenia a teoretickí fyzici ostávajú v biznise. Otázky nezvyknú byť časom jednoduchšie. Keď sa Mottola pýtajú, čo sa presne stalo na začiatku vesmíru, odpovie: 'Niekedy musíš povedať, že nevieš.'

© 2019 The Washington Post

Tento článok pôvodne publikoval The Washington Post .

O Nás

Publikácia Nezávislých, Osvedčených Skutočností O Správach O Zdraví, Priestore, Prírode, Technológii A Životnom Prostredí.