Vad är allmän relativitet?

Allmän relativitet är en vetenskaplig teori som beskriver hur materia, energi, tid och rymd interagerar.Det publicerades först av Albert Einstein 1917 som en utvidgning av hans teori om speciell relativitet.Allmän relativitet behandlar utrymme och tid som en enda enhetlig fyrdimensionell "rymdtid";Under allmän relativitet deformeras materien geometrien för rymdtiden, och deformationer av rymdtid orsakar materia att röra sig, vilket vi ser som allvar.

Det grundläggande antagandet om allmän relativitet är att krafter orsakade av tyngdkraften och krafterna orsakade av acceleration är likvärdiga.Om en stängd låda genomgår acceleration, kan inget experiment som görs i lådan säga om lådan är i vila inom ett gravitationsfält eller accelereras genom rymden.Denna princip, att alla fysiska lagar är desamma för accelererade observatörer och observatörer inom ett gravitationsfält, är känd som likvärdighetsprincipen;Det har testats experimentellt till mer än tolv decimalplatser för noggrannhet.

Den viktigaste konsekvensen av ekvivalensprincipen är att utrymme inte kan vara euklidiskt för alla observatörer.I det böjda utrymmet, till exempel ett snedställt ark, har de normala lagarna i geometri inte alltid.Det är möjligt i krökt utrymme att konstruera en triangel vars vinklar lägger till mer eller mindre än 180 grader, eller att rita två parallella linjer som korsar varandra.Särskild relativitet blir mer och mer exakt eftersom rymdtidens krökning går till noll;Om rymdtiden är platt blir de två teorierna identiska.Hur materia kurvor utrymme beräknas med hjälp av einstein -fältekvationerna, som tar formen g ' t;G beskriver rymdets krökning, medan T beskriver distributionen av materien.

Eftersom rymden är krökt, rör sig föremål i allmän relativitet inte alltid i raka linjer, precis som en boll inte kommer att röra sig i en rak linje om du rullar in den tillen tratt.Ett fritt fallande föremål kommer alltid att ta den kortaste vägen från punkt A till punkt B, vilket inte nödvändigtvis är en rak linje;Linjen som den reser är känd som en geodesik.Vi ser avvikelserna från raka linjer som påverkan av ”tyngdkraften”- jorden rör sig inte i en rak linje eftersom solen varpade rymden i jordens närhet, vilket gör att den rör sig i en elliptisk bana.

Som gravitationskrafter och accelerationskrafterär helt likvärdiga, alla effekter på ett snabbt rörande objekt i speciell relativitet gäller också föremål djupt i gravitationsfält.Ett objekt nära en tyngdkälla kommer att avge Doppler-skiftat ljus, precis som om det snabbades bort.Föremål nära gravitationskällor verkar också ha tid att sakta ner, och eventuellt inkommande ljus kommer att böjas vid fältet.Detta kan leda till att en stark tyngdekälla böjer ljus som en lins, vilket ger avlägsna föremål i fokus;Detta fenomen finns ofta i djup himmel astronomi, där en galax kommer att böja ljuset på en annan så att flera bilder visas.