La théorie de la relativité générale d'Einstein: la gravité que la géométrie

La relativité générale était la théorie de la gravitation d'Einstein, publié en 1915, qui a étendu la relativité restreinte à prendre en compte cadres non-inertiels de référence - zones qui accélèrent par rapport à l'autre. La relativité générale prend la forme d'équations de champ, décrivant la courbure de l'espace-temps et de la distribution de matière à travers l'espace-temps. Les effets de matière et l'espace-temps sur l'autre sont ce que nous percevons comme la gravité.

La théorie du continuum espace-temps existait déjà, mais sous la relativité générale d'Einstein était en mesure de décrire la gravité comme la courbure de la géométrie d'espace-temps. Einstein a défini un ensemble de équations de champ, ce qui représente la façon dont la gravité comportés en réponse à la matière dans l'espace-temps. Ces équations de champ peuvent être utilisés pour représenter la géométrie de l'espace-temps qui était au cœur de la théorie de la relativité générale.

Comme Einstein a développé sa théorie de la relativité générale, il avait d'affiner la notion acceptée du continuum espace-temps dans un cadre mathématique plus précis. Il a également présenté un autre principe, le principe de covariance. Ce principe stipule que les lois de la physique doivent prendre la même forme dans tous les systèmes de coordonnées.

En d'autres termes, toutes les coordonnées spatio-temporels sont traités de la même par les lois de la physique - sous la forme d'équations du champ d'Einstein. Ceci est similaire au principe de la relativité, qui stipule que les lois de la physique sont les mêmes pour tous les observateurs se déplacent à des vitesses constantes. En fait, après la relativité générale a été développé, il était clair que les principes de la relativité restreinte étaient un cas particulier.

Principe de base d'Einstein était que peu importe où vous êtes - Toledo, le mont Everest, Jupiter, ou la galaxie d'Andromède - les mêmes lois applicables. Cette fois, cependant, les lois étaient les équations de champ, et votre motion pourrait très certainement une incidence sur ce que les solutions sont sortis des équations de champ.

Appliquer le principe de covariance signifiait que l'espace-temps coordonne dans un champ gravitationnel dû travailler exactement de la même manière que les coordonnées de l'espace-temps sur un vaisseau spatial qui a été accéléré. Si vous êtes à l'accélération à travers l'espace vide (où le champ espace-temps est plat, comme dans l'image à gauche de cette figure), la géométrie de l'espace-temps semble à la courbe. Cela signifie que si il ya un objet avec une masse générer un champ gravitationnel, il avait à la courbe le domaine espace-temps ainsi (comme le montre la photo de droite de la figure).

En d'autres mots, Einstein avait réussi à expliquer le mystère newtonienne de la gravité où vient! Gravity résulte d'objets massifs flexion géométrie de l'espace-temps lui-même.

Parce que l'espace-temps courbé, les objets en mouvement à travers l'espace suivraient la “ plus droite ” chemin le long de la courbe, ce qui explique le mouvement des planètes. Ils suivent une trajectoire courbe autour du soleil parce que le soleil se penche espace-temps autour d'elle.

Encore une fois, vous pouvez penser de ce par analogie. Si vous prenez l'avion en avion sur Terre, vous suivez un chemin que les courbes autour de la Terre. En fait, si vous prenez une carte plat et tracer une ligne droite entre les points d'un voyage début et de fin, qui serait pas être le plus court chemin à suivre. Le plus court chemin est en fait celui formé par un “ grand cercle ” que vous obtiendriez si vous coupez la Terre directement dans la moitié, avec les deux points le long de l'extérieur de la coupe. Voyager de New York City à nord de l'Australie consiste à voler le long du sud du Canada et de l'Alaska - nulle part près d'une ligne droite sur les cartes plates nous sommes habitués.

De même, les planètes dans le système solaire suivent les chemins les plus courts - ceux qui exigent le moins quantité d'énergie - et que les résultats de la motion que nous observent.

En 1911, Einstein avait fait assez de travail sur la relativité générale pour prédire combien la lumière doit former une courbe dans cette situation, ce qui devrait être visible pour les astronomes pendant une éclipse.

Quand il publia sa théorie complète de la relativité générale en 1915, Einstein avait corrigé quelques erreurs et, en 1919, une expédition est d'observer la déviation de la lumière par le soleil pendant une éclipse, pour l'île de Principe Afrique de l'Ouest. Le chef de l'expédition était astronome britannique Arthur Eddington, un fervent partisan d'Einstein.

Eddington est retourné en Angleterre avec les photos dont il avait besoin, et ses calculs ont montré que la déviation de la lumière parfaitement adapté les prédictions d'Einstein. La relativité générale avait fait une prédiction qui correspondait à l'observation.

Albert Einstein avait créé avec succès une théorie qui explique les forces gravitationnelles de l'univers et l'avaient fait en appliquant une poignée de principes de base. Pour la mesure du possible, le travail avait été confirmée, et la plupart du monde de la physique convenu avec elle. Presque du jour au lendemain, le nom d'Einstein est devenu mondialement célèbre. En 1921, Einstein a voyagé à travers les États-Unis à un cirque médiatique qui a été probablement pas adaptée jusqu'à ce que la Beatlemania des années 1960.