Загадки теории относительности Эйнштейна ( 8 фото )

Концепция общей теории относительности Альберта Эйнштейна сейчас является основой физики, но на её подтверждение потребовались годы. Когда учёный представил её в 1915 году, то радикально изменил всю мировую науку. Это была теория настолько обширная по своим масштабам, что на её подтверждение потребовались годы.

В конце концов, она оказалась решающей в разработке технологий, которые изменили повседневную человеческую жизнь...

Эйнштейн занимался разработкой теории не один

Хотя общую теорию относительности часто представляют как работу гения-одиночки, на самом деле Альберт Эйнштейн пользовался помощью нескольких менее известных друзей и коллег в работе над лежащими в её основе математическими вычислениями.


Особую роль в этом процессе сыграли друзья Альберта по колледжу Марсель Гроссманн и Мишель Бассо. Эйнштейн и Гроссман, профессор математики Швейцарского политехнического института, опубликовали раннюю версию общей теории относительности ещё в 1913 году, в то время как Бассо, которому Эйнштейн выразил благодарность за его статью 1905 года по специальной теории относительности, активно работал с Эйнштейном над разработкой общей теории в течение следующих двух лет.


Также свой вклад в уравнения, лежащие в основе общей теории относительности, внесли работы великих математиков Дэвида Гильберта и Эмми Нётер. Окончательная версия трудов Эйнштейна, которая была опубликована в 1916 году, содержала в себе вклад таких молодых физиков, как Гуннар Нордстрем и Адриан Фоккер. Все эти учёные в разной степени помогли Альберту разработать и окончательно сформировать теорию относительности.

Ранняя версия теории относительности содержала серьёзную ошибку


Версия, опубликованная Эйнштейном и Гроссманом в 1913 году и известная как статья Entwurf («Контур»), содержала серьёзную математическую ошибку в виде просчёта величины отклонения луча света под действием силы тяжести. Ошибка могла быть устранена ещё в 1914 году, когда немецкий астроном Эрвин Финли Фрейндлих отправился в Крым, чтобы проверить теорию Эйнштейна во время солнечного затмения в августе того же года. Однако планы Фрейндлиха были сорваны началом Первой мировой войны в Европе. К тому времени, когда в ноябре 1915 года была представлена окончательная версия общей теории относительности, Эйнштейн изменил уравнения поля, определяющие, как материя искривляет пространство и время.

Ставшая легендарной сегодня статья Эйнштейна поначалу не принесла ему известности


Публикация шедевра Альберта Эйнштейна в Прусской академии наук, а затем на страницах журнала «Annelen Der Physik», безусловно, привлекла к учёному огромное внимание, но на весь мир он прославился только несколько лет спустя. В том же году британский физик Артур Эддингтон провёл первую экспериментальную проверку общей теории относительности во время полного солнечного затмения, которое произошло 29 мая.

В эксперименте, задуманном сэром Фрэнком Уотсоном Дайсоном, королевским астрономом Великобритании, Эддингтон и другие астрономы измерили положения звёзд во время затмения и сравнили их с их «истинными» положениями. Они обнаружили, что гравитация Солнца действительно изменила путь звёздного света, согласно теории Эйнштейна. Когда Эддингтон объявил о своих открытиях в ноябре 1919 года, тогда Эйнштейн и попал на первые полосы газет по всему миру.

Другой учёный (и бывший друг) обвинил Альберта Эйнштейна в плагиате


В 1915 году ведущий немецкий математик Давид Гильберт пригласил Эйнштейна прочитать цикл лекций в Гёттингенском университете. Двое мужчин обсуждали общую теорию относительности (Эйнштейн всё ещё серьёзно сомневался в том, как заставить работать его теорию и уравнения). После этого разговора, Гильберт тоже начал разрабатывать свою собственную теорию, которую он завершил как минимум за пять дней до того, как Эйнштейн выступил со своей презентацией в ноябре 1915 года.

В итоге то, что началось как обмен идеями между друзьями и коллегами-учёными, обернулось ожесточением, поскольку каждый обвинял другого в плагиате. Эйнштейн, конечно, получил признание, и более поздние исторические исследования показали, что он это заслужил. Анализ же доказательств Гильберта показал, что ему не хватало одного, но важнейшего аспекта, известного как ковариантность, в его версии теории относительности. Свою версию он опубликовал 31 марта 1916 года, через несколько недель после Эйнштейна. К тому времени, говорят историки, его теория уже была ковариантной.

Доказательства действия общей теории относительности


Хотя испытание солнечного затмения в 1919 году показало, что гравитация Солнца, по-видимому, преломляет свет так, как предсказывал Эйнштейн, только в 1960-х годах учёные начали открывать экстремальные объекты, такие как чёрные дыры и нейтронные звезды, которые влияли на форму пространства и времени согласно принципам общей теории относительности.

До недавнего времени они всё ещё искали доказательства существования гравитационных волн, той ряби в ткани пространства и времени, вызванной (по мнению Эйнштейна) ускорением массивных объектов. В феврале 2016 года долгое ожидание подошло к концу, когда учёные из Лазерно-интерферометрической обсерватории гравитационных волн (LIGO) объявили, что обнаружили гравитационные волны, вызванные столкновением двух массивных чёрных дыр.

Мы должны быть благодарны Альберту Эйнштейну за GPS


Хотя теория Эйнштейна в основном полезна для космических исследований, она также играет роль в нашей повседневной жизни. Одним из выдающихся примеров этого является технология GPS. Общая теория относительности показывает, что скорость течения времени зависит от того, насколько близко человек находится к массивному телу. Эта концепция важна для GPS, которая учитывает тот факт, что время течёт с другой скоростью для спутников, вращающихся вокруг Земли, чем для нас на Земле.

В результате время на спутниковых часах GPS идёт быстрее, чем на наземных часах, примерно на 38 микросекунд в день. Может показаться, что разница не такая уж большая, но если её не отрегулировать, это приведет к навигационным ошибкам в течение нескольких минут. GPS компенсирует разницу во времени, электронно корректируя ход спутниковых часов и создавая математические функции в компьютере для определения точного местоположения пользователя — и всё это благодаря Эйнштейну и теории относительности.