Obecná teorie relativity: od základních věd až po praktické aplikace

Zvláštní a obecná teorie relativity je jedním z nejvýraznějších úspěchů lidského myšlení. Byly formulovány na začátku minulého století a byly součástí jediného lidského průlomu v pochopení povahy okolního světa. Existuje však výrazný rozdíl mezi nimi, což znamená, že první teorie, i když je v rozporu s obvyklými pojmy, je logickým důsledkem zobecnění pozorovacích faktů. Obecná teorie relativity byla produktem mentálního experimentu. Ve skutečnosti to byl skutečný intelektuální výkon jeho tvůrce, německého fyzikem Albertem Einsteinem.

Albert Einstein publikoval své dílo, v němž byla poprvé formulována obecná teorie relativity, v roce 1915. Stejně jako v moderní fyzice tato teorie odporuje našim intuitívním představám o světě kolem nás. Ray Dinverno řekl: "Opravdu, intelektuální skok, který Einstein požadoval od zvláštní teorie relativity generálovi, je jedním z největších v lidských dějinách ...". Einstein napsal v dopise kolegovi: "Nikdy jsem s takovým napětím nepracoval ... V porovnání s obecnou teorií relativity je původní teorie dětskou hrou ...".

Podle speciální teorie relativity, prostor a čas nejsou nezávislé látky. Naopak jsou to různé projevy jednoho vesmírného času. Vztah mezi časovou a prostorovou souřadnicí se liší u referenčních rámců pohybujících se různými rychlostmi. To zejména vede k tomu, že dvě události, které jsou pro jednoho pozorovatele souběžné, mohou nastat v jiných časech.

Tato teorie však nevysvětlila přírodu síly přitažlivosti. To je to, co učinila obecná teorie relativity. Jeho postuláty kromě základů speciální teorie obsahovaly tezi neoddělitelné vazby mezi hmotou a časoprostorem. Říká to gravitační síla je způsobena zakřivením prostoru, který se vyskytuje kolem hmotných objektů. Jinými slovy, záležitost naznačuje prostor, jak se ohýbat, a prostor vypovídá o tom, jak se pohybovat.

Tato teorie tedy poskytuje úplný obraz, ve kterém prostor-čas vytváří divadlo existence hmoty a na druhé straně hmotu určuje jeho vlastnosti.

Obecná teorie relativity je základním kamenem základní vědy. Navzdory tomu získala Nobelovu cenu až v roce 1993. To bylo přijato astrofyziky Khalz a Taylor pro vysvětlení precession dvojitého pulsar - systém skládající se ze dvou neutronových hvězd. V poslední době byla v roce 2011 udělena další cena Nobelovy ceny za příspěvek této teorie k kosmologii a vysvětlení rozšíření vesmíru.

Ačkoli jeho účinky jsou zanedbatelné na Zemi a v blízkosti Země, má velmi důležité praktické aplikace. Pravděpodobně nejdůležitější z nich jsou systémy globální polohování, Například americká GPS a ruská GLONASS. Bez ohledu na účinky teorie relativity by tyto systémy byly alespoň o řadu méně přesné. Pokud jste tedy vlastníkem telefonu se systémem GPS, obecná teorie relativity pracuje pro vás.