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 förlängning till hans teori om speciell relativitet. Allmän relativitet behandlar utrymme och tid som en enda enhetlig fyrdimensionell "rymdtid"; Under allmän relativitet deformeras materia geometrien för rymdtiden och deformationer av rymdentid orsakar materia att röra sig, vilket vi ser som tyngdkraften.

Det grundläggande antagandet av allmän relativitet är att krafter orsakade av tyngdkraft och krafter 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 påskyndas 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 likvärdighetsprincipen är att utrymme inte kan vara euklidiskt för alla observatörer. I böjda utrymme, till exempel ett snedställt ark, håller 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 rymdens krökning, medan T beskriver distributionen av materia.

Eftersom utrymmet 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 den till en tratt. Ett fritt fallande föremål kommer alltid att ta SHortest -väg från punkt A till punkt B, som 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 varp rymdtiden i jordens närhet, vilket gör att den rör sig i en elliptisk bana.

Eftersom gravitationskrafter och accelerationskrafter är helt likvärdiga, gäller alla effekter på ett snabbt rörande objekt i speciell relativitet också för objekt djupt i gravitationsfält. Ett objekt nära en tyngdkälla kommer att avge Doppler-skiftat ljus, precis som om det snabba 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 images dyker upp.