Vigtigste Biografi Albert Einsteins generelle relativitetsteori

Albert Einsteins generelle relativitetsteori

Albert Einstein

Generel relativitetsteori

Selvom Einstein havde ændret den moderne fysiks ansigt med udgivelsen af sit papir om specialrelativitet fra 1905, var han ikke tilfreds med teorien. Han ønskede at opbygge en mere generel teori, der ville omfatte og forklare tyngdekraften.

Billede af Albert Einstein

Albert Einstein i 1921
Kilde: Nobelpris i fysik fotografi
Den faldende mand

Et af Einsteins første tankeeksperimenter om emnet involverede en faldende mand. Han indså, at en person, der falder i frit fald, ikke ville føle sin egen vægt. Hvis personen var i et lukket kammer, mens han faldt, ville de have den samme oplevelse som en person, der svævede vægtløs i det ydre rum (i det mindste indtil de ramte jorden). Hvad dette betød for Einstein var, at gravitationen ikke eksisterede for observatøren.

Ækvivalensprincippet

Einstein brugte sit 'faldende mand' tankeeksperiment til at udvikle ækvivalensprincippet. Dette princip sagde, at tyngdekraftens påvirkninger og påvirkningerne af acceleration begge var produceret af den samme struktur. Han offentliggjorde sine ideer i slutningen af en artikel fra 1907 offentliggjort afÅrbog om radioaktivitet og elektronik. Selvom det ville tage flere år, ville begrebet ækvivalensprincippet tjene som et vigtigt skridt i vejen mod generel relativitet.

Tidlige forudsigelser

Ud over at komme med ækvivalensprincippet brugte Einstein denne idé til at komme med nogle vigtige virkelige verdensforudsigelser. For det første demonstrerede han, at ure faktisk ville køre langsommere, jo mere intens tyngdefeltet var. Med andre ord ville ure på Jupiter køre langsommere end ure på Jorden. Dette er nu kendt som tyngdetidstidsudvidelse. Einstein forudsagde også, at tyngdekraften ville få lys til at kurve, en forudsigelse, der kunne bevises gennem eksperiment.

Tegning af Einstein

Dette billede viser et af Einsteins tankeeksperimenter
hvor han sammenligner en kugle, der falder ned på gulvet i en accelererende raket
(venstre) og en på jorden (højre).
Effekten er identisk i begge situationer.

Kilde: Markus Poessel (Mapos), CC BY-SA 3.0,
https://commons.wikimedia.org/w/index.php?curid=4381205

Strategier

I løbet af de næste mange år ville Einstein forfølge en løsning på generel relativitet ved hjælp af to forskellige strategier: en matematisk strategi og en fysisk strategi. Hans tidlige forsøg i 1912 på den matematiske løsning kan ses i en notesbog kaldetZürich Notebook. Imidlertid opgav Einstein den matematiske strategi efter et år, da han følte, at hans endelige ligninger ikke opfyldte de nødvendige betingelser. Derefter vendte han sig fuldt ud mod den fysiske strategi og udgav et papir, der blev kendt somdesignpå emnet.

Succes og den generelle relativitetsteori

Einstein var kun lidt tilfreds meddesignpapir, og inden 1915 var han klar over, atdesignteorien var mangelfuld. Einstein, der nogensinde var vedholdende, vendte tilbage til en matematisk strategi. I slutningen af 1915 var Einstein begyndt at danne ligninger, der ville forklare hans idé om generel relativitet. Hans første store succes kom, da han med succes beregnede de korrekte resultater for skiftet i Merkurius bane. Denne begivenhed er blevet beskrevet som en af de mest følelsesmæssige dage i Einsteins liv. Det var resultatet af mange års hårdt arbejde. Han forfinet derefter sine ligninger og præsenterede dem i en forelæsning på det preussiske akademi kaldet 'Feltligningerne af tyngdekraft. ' Einstein ville betragte sin teori om generel relativitet som hans karrieres kronpræstation.

Einsteins nye ligninger var ikke så enkle som hans tidligere E = mc^to, men de var lige så dybe. Den mest berømte af Einsteins feltligninger ser sådan ud:

Solformørkelse og eksperimentel verifikation

Einsteins teori blev først ikke bredt accepteret eller brugt af den videnskabelige verden. I 1919 blev hans teori bekræftet, da den korrekt forudsagde afbøjning af stjernelys af solen under en solformørkelse. Bekræftelsen af hans teori bragte Einstein verdensomspændende berømmelse. En britisk avis proklamerede 'Revolution in Science - New Theory of the Universe - Newtonian Ideas væltet.' Selv om dette eksperiment bragte teorien betydelig opmærksomhed og accept, blev teorien ikke brugt i vid udstrækning af fysikere indtil 1960'erne og 1970'erne.

Et billede af formørkelsen i 1919
Forfatter: F. W. Dyson, A. S. Eddington og C. Davidson

Interessante fakta

Da han diskuterede hans succes med at finde en løsning på generel relativitetsteori, sagde Einstein 'Mine dristigste drømme er nu gået i opfyldelse.'

Einstein arbejdede med matematikeren David Hilbert om teorien om generel relativitetsteori, herunder at deltage i Hilberts foredrag og dele ideer i breve.

Albert Einstein Biografi Indhold