Einsteins allgemeine Relativitätstheorie: Schwerkraft als Geometrie

Generelle Relativität Einstein war Theorie der Schwerkraft, im Jahre 1915 veröffentlicht, die die spezielle Relativitätstheorie zu berücksichtigen verlängert Nicht-Inertialsystemen - Bereiche, die in Bezug zueinander zu beschleunigen. Die Allgemeine Relativitätstheorie nimmt die Form von Feldgleichungen, beschreibt die Krümmung der Raumzeit und die Verteilung der Materie im gesamten Raumzeit. Die Wirkungen der Materie und Raum-Zeit auf einander sind, was wir als die Schwerkraft wahrnehmen.

Die Theorie der Raum-Zeit-Kontinuum bereits existiert, aber unter der allgemeinen Relativitätstheorie Einstein konnte die Schwerkraft als die Biegung der Raumzeit-Geometrie zu beschreiben. Einstein definiert eine Reihe von Feldgleichungen, die die Art und Weise dargestellt, dass die Schwerkraft als Reaktion verhielt sich in Raum-Zeit-Materie. Diese Feldgleichungen verwendet werden könnten, um die Geometrie der Raumzeit zu repräsentieren, die im Herzen der Allgemeinen Relativitätstheorie war.

Als Einstein seine Allgemeine Relativitätstheorie entwickelte, hatte er die akzeptierte Vorstellung des Raum-Zeit-Kontinuum in eine genaue mathematische Rahmen zu verfeinern. Er führte auch ein anderes Prinzip, das Prinzip der Kovarianz. Dieses Prinzip besagt, dass die Gesetze der Physik die gleiche Form in allen Koordinatensystemen erfolgen muss.

Mit anderen Worten, alle Raum-Zeit-Koordinaten die gleichen durch die Gesetze der Physik behandelt - in Form von Feldgleichungen Einstein. Dies ist vergleichbar mit dem Relativitätsprinzip, das besagt, dass die Gesetze der Physik sind die gleichen für alle Beobachter bei konstanten Geschwindigkeiten bewegen. In der Tat, nach der allgemeinen Relativitätstheorie entwickelt wurde, war klar, dass die Prinzipien der speziellen Relativitätstheorie ein Sonderfall waren.

Einstein Grundprinzip war, dass, egal wo Sie sind - Toledo, Mount Everest, Jupiter, oder die Andromeda-Galaxie - die gleichen Gesetze gelten. Dieses Mal jedoch waren die Gesetze die Feldgleichungen und Ihre Bewegung könnte sehr auf jeden Fall beeinflussen, welche Lösungen aus den Feldgleichungen kam.

das Prinzip der Kovarianz Anwendung dazu geführt, dass die Raum-Zeit in einem Gravitationsfeld koordiniert hatte genau die gleiche Art und Weise zu arbeiten, wie die Raum-Zeit auf einem Raumschiff-Koordinaten, die beschleunigte. Wenn Sie durch den leeren Raum sind die Beschleunigung (wo der Raum-Zeit-Bereich flach ist, wie im linken Bild dieser Figur), scheint die Geometrie der Raumzeit zu Kurve. Dies bedeutete, dass, wenn es ein Objekt mit Masse ein Gravitationsfeld zu erzeugen, um es zu Kurve als auch die Raum-Zeit-Feld hatte (wie im rechten Bild der Figur nicht gezeigt).

Mit anderen Worten, hatte Einstein bei der Erklärung der Newton'schen Geheimnis Erfolg, wo die Schwerkraft kam! Gravity resultiert aus massiven Objekten Biege Raum-Zeit-Geometrie selbst.

Weil der Raum-Zeit gekrümmt, würden die Gegenstände durch den Raum bewegt folgen die # 147-geradesten # 148- Weg entlang der Kurve, die die Bewegung der Planeten erklärt. Sie folgen einer gekrümmten Bahn um die Sonne, weil die Sonne Raum-Zeit um ihn herum biegt.

Auch hier können Sie analog davon halten. Wenn Sie mit dem Flugzeug auf der Erde fliegen, folgen Sie einem Pfad, der Kurven um die Erde. In der Tat, wenn Sie eine flache Karte nehmen und eine gerade Linie zwischen den Start- und Endpunkten einer Reise ziehen, das wäre nicht sein, den kürzesten Weg zu folgen. Der kürzeste Weg ist eigentlich die eine durch ein Form # 147-großen Kreis # 148-, die Sie erhalten würden, wenn Sie die Erde direkt in zwei Hälften geschnitten, mit beiden Punkten entlang der Außenseite des Schnitts. Reisen von New York City nach Nordaustralien umfasst entlang der südlichen Kanada und Alaska fliegen bis - nirgendwo in der Nähe zu einer geraden Linie auf den flachen Karten sind wir früher.

Ebenso folgen die Planeten im Sonnensystem, die kürzesten Wege - diejenigen, die die geringste Menge an Energie erfordern - und dass die Ergebnisse in der Bewegung beobachten wir.

Im Jahr 1911 hatte Einstein genug Arbeit auf die allgemeine Relativitätstheorie vorherzusagen gemacht, wie viel das Licht sollte Kurve in dieser Situation, die den Astronomen während einer Sonnenfinsternis sichtbar sein sollen.

Als er im Jahre 1915 seine vollständige Theorie der allgemeinen Relativitätstheorie veröffentlichte, hatte Einstein ein paar Fehler korrigiert und im Jahr 1919 festgelegt eine Expedition durch die Sonne während einer Sonnenfinsternis, in die westafrikanischen Insel Principe die Ablenkung des Lichts zu beobachten, aus. Der Expeditionsleiter war britische Astronom Arthur Eddington, ein starker Befürworter von Einstein.

Eddington kehrte mit den Bildern nach England er brauchte, und seine Berechnungen zeigten, dass die Ablenkung des Lichts Einsteins Vorhersagen genau abgestimmt. Die Allgemeine Relativitätstheorie hatte eine Vorhersage getroffen, die Beobachtung abgestimmt.

Albert Einstein hatte erfolgreich eine Theorie entwickelt, das die Gravitationskräfte des Universums erklärt und getan hatte, so durch eine Handvoll Grundprinzipien anzuwenden. In dem Maße möglich, hatte die Arbeit bestätigt worden, und die meisten der Welt der Physik vereinbart mit ihm. Fast über Nacht wurde Einstein Namen weltberühmt. Im Jahr 1921 reiste Einstein durch die Vereinigten Staaten zu einem Medienzirkus, die wahrscheinlich nicht bis zur Beatle der 1960er Jahre angepasst wurde.