6 dalykai, kurių nežinojote apie A. Einsteino sukurtą teoriją

Ankstesnių metų lapkritį galutinę savo teorijos versiją jis pristatė Karališkajai Prūsijos mokslų akademijai ir vėliau pavasarį ji buvo paskelbta. Bendroji reliatyvumo teorija laikoma vienu reikšmingiausių intelektualinių pasiekimų istorijoje, kuris pasiūlė revoliucinį žvilgsnį į pamatinę laiko ir erdvės prigimtį.

Nuo to karto mokslininkai stengėsi įrodyti A. Einšteino teiginius, ir 2016 metų vasarį buvo įstatyta paskutinė šios dėlionės detalė, kai mokslininkai patvirtino aptikę gravitacines bangas. Garbingos sukakties proga svetainė history.com pateikia šešis faktus, kurių galėjote nežinoti apie garsiąją A. Einšteino teoriją.

A. Einšteinui suformuluoti teoriją padėjo draugai ir kolegos

Nors bendroji reliatyvumo teorija dažnai pristatoma kaip vieno genijaus darbas, A. Einšteinui iš tikrųjų nemažai padėjo keli mažiau žinomi draugai ir kolegos, išplėtoję šios teorijos matematines formules. Šiam procesui itin nusipelnė koledžo bičiuliai Marcelis Grossmannas ir Michele Basso.

Teigiama, kad A. Einšteinas remdavosi M. Grossmanno užrašais, kai praleisdavo paskaitas. A. Einšteinas ir Šveicarijos politechnikumo matematikos profesorius M. Grossmanas ankstyvąją bendrosios reliatyvumo teorijos versiją paskelbė 1913 metais, o M. Besso, kuriam A. Einšteinas padėkojo savo 1905 metais pasirodžiusioje specialiosios reliatyvumo teorijos studijoje, sekančius du metus intensyviai dirbo kartu su A. Einšteinu, plėtodamas bendrąją reliatyvumo teoriją.

Prie bendrojo reliatyvumo lygčių taip pat prisidėjo garsūs matematikai Davidas Hilbertas ir Emmy Noether. Iki 1916 metų, kai pasirodė galutinė versija, A. Einšteinas taip pat rėmėsi jaunesnių fizikų Gunnaro Nordstromo ir Adriaano Fokkerio darbais. Jie abu padėjo detalizuoti šią teoriją ir performuluoti ankstesnę jos versiją.

Ankstyvoji teorijos versija turėjo didelę klaidą

1913 metais pasirodžiusioje A. Einšteino ir M. Grossmanno versijoje, kuri žinoma kaip „Entwurf“ („metmenys“), slypėjo didelė matematinė klaida: mokslininkai buvo blogai apskaičiavę šviesos spindulių kiekį, kuris išsikreiptų dėl gravitacijos.

Klaida buvo pastebėta 1914 metais, kai vokiečių astronomas Erwinas Finlay Freundlichas nuvyko į Krymą patikrinti A. Einšteino teorijos per tų metų rugpjūčio mėnesio Saulės užtemimą. Tačiau Europoje kilęs Pirmasis pasaulinis karas sužlugdė E. F. Freundlicho planus.

Iki 1915 metų lapkričio, kai pasirodė galutinė bendrosios reliatyvumo teorijos versija, A. Einšteinas pakoregavo lauko lygtis, nustatančias, kaip materija iškreipia erdvėlaikį.

Kitas mokslininkas apkaltino A. Einšteiną plagijavimu

1915 metais garsus vokiečių matematikas Davidas Hilbertas pakvietė A. Einšteiną dėstyti paskaitų kursą Gotingeno universitete. Abu mokslininkai kalbėdavosi apie bendrąjį reliatyvumą. A. Einšteiną tuo metu kankino rimti klausimai, kaip padaryti, kad jo teorija ir lygtys funkcionuotų. D. Hilbertas pradėjo plėtoti savo paties teoriją, kurią užbaigė likus mažiausiai penkioms dienoms iki A. Einšteino teorijos pristatymo 1915 metų lapkritį.

Nors viskas prasidėjo nuo draugiškų mokslinių diskusijų, abu vyrai susipyko ir pradėjo kaltinti vienas kitą plagijavimu. Laurai, žinoma, atiteko A. Einšteinui, ir vėliau istoriniai tyrinėjimai patvirtino, kad jis jų nusipelnė: D. Hilberto įrodymų analizė parodė, kad toje teorijos versijoje, kurią jis užbaigė minėtų metų rudenį, jam trūko esminio elemento – kovariacijos.

Iš tikrųjų D. Hilbertas savo straipsnį paskelbė tik 1916 metų kovo 31-ąją, kai nuo A. Einšteino teorijos pasirodymo jau buvo praėję keliolika savaičių. Iki to laiko, pasak istorikų, jo teorija buvo kovariantiška.

Einšteinas – plagiatorius?

Iki pat A. Einšteino mirties 1955 metais mokslininkai beveik neturėjo praktinių bendrojo reliatyvumo įrodymų

Nors 1919 metais per Saulės užtemimą atliktas bandymas patvirtino, kad Saulės gravitacija iškreipia šviesą, kaip ir numatė A. Einšteinas, iš tikrųjų tik 7-ajame dešimtmetyje mokslininkai pradėjo atradinėti tokius kraštutinius objektus kaip juodosios bedugnės ar neutroninės žvaigždės, kurios turi įtakos erdvėlaikio formai, kaip ir skelbia bendrosios reliatyvumo teorijos principai.

Dar visai neseniai mokslininkai vis dar ieškojo įrodymų, kad egzistuoja gravitacinės bangos – erdvėlaikio raibuliavimai, kuriuos sukelia masyvių objektų greitėjimas.

2016 metų vasarį ilgai trukęs laukimas pagaliau buvo nutrauktas: Lazerinio interferometro gravitacijos bangų observatorija (LIGO) paskelbė užfiksavusi gravitacines bangas, kurias sukėlė dviejų masyvių juodųjų bedugnių susidūrimas.

A. Einšteinui galite padėkoti už GPS

Nors A. Einšteino teorija daugiausia pritaikoma juodosioms bedugnėms ir kosminiams susidūrimams arba itin mažu masteliu, ji, vis dėlto, atlieka vaidmenį ir mūsų kasdieniame gyvenime.

Vienas ryškiausių pavyzdžių – globalios padėties nustatymo sistemos (GPS) technologija. Bendroji reliatyvumo teorija teigia, kad laiko tėkmės greitis priklauso nuo to, kiek arti subjektas yra prie masyvaus kūno. Ši samprata yra esminė GPS, kuri atsižvelgia į tą faktą, kad aplink Žemę skriejantiems palydovams laikas bėga kitokiu greičiu, negu Žemėje esantiems žmonėms.

Mokslininkai apskaičiavo, kad laikas GPS palydoviniam laikrodžiui bėga maždaug 38 mikrosekundėmis per dieną greičiau, negu laikrodžiams Žemėje. Tai neatrodo didelis skirtumas, bet jei į jį nebūtų atsižvelgiama, navigacijos klaidos pasipiltų jau po kelių minučių.

GPS kompensuoja šį laiko skirtumą, elektroniškai koreguodama palydovinių laikrodžių greitį ir kompiuterio viduje pagal matematines funkcijas apskaičiuodama tikslią vartotojo vietą – už visa tai tenka dėkoti A. Einšteinui ir reliatyvumui.

Legendinė A. Einšteino studija iš pradžių nepadėjo jam išgarsėti

Pristatęs savo šedevrą Prūsijos mokslų akademijai ir vėliau paskelbęs jį „Annelen Der Physik“ puslapiuose, A. Einšteinas sulaukė nemažai dėmesio. Tačiau tarptautine superžvaigžde jis tapo tik 1919 metais.

Tais metais britų fizikas Arthuras Eddingtonas per visišką Saulės užtemimą, įvykusį gegužės 29 dieną, atliko pirmąjį eksperimentinį bendrosios reliatyvumo teorijos patikrinimą. Per šį eksperimentą, kurį sumanė seras Frankas Watsonas Dysonas, Didžiosios Britanijos karališkasis astronomas A. Eddingtonas ir kiti astronomai matavo žvaigždžių pozicijas užtemimo metu ir lygino jas su „tikrosiomis“ pozicijomis.

Jie nustatė, kad Saulės gravitacija iš tikrųjų iškreipė iš žvaigždžių sklindančių spindulių taką, kaip ir teigė A. Einšteinas. Kai 1919 metų lapkritį A. Eddingtonas paskelbė eksperimento rezultatus, A. Einšteinas atsidūrė pirmuosiuose laikraščių puslapiuose visame pasaulyje.