Teoria famosa de Einstein

Teoria geral da relatividade de Albert Einstein realizou-se muito bem depois de um século no mundo.

A famosa teoria, o que Einstein publicou em 1915, continua a ser o alicerce sobre o qual a compreensão dos cientistas sobre a origem e evolução do universo descansa. Ele continua a inspirar a investigação sobre algumas das perguntas não respondidas mais fundamentais da física e da astronomia.

A relatividade geral é agora, eu acho que, rotineiramente aceitos como a base da nossa descrição do universo como um todo, o que chamamos de cosmologia; de buracos negros, de estrelas de nêutrons e de pequenas correções para as órbitas dos planetas e naves espaciais em nossa própria energia solar sistema ", disse Roger Blandford do Instituto Kavli de Astrofísica de Partículas e Cosmologia na Universidade de Stanford. 

A natureza da gravidade

A relatividade geral acrescenta a gravidade para a teoria da relatividade especial , que Einstein publicou em 1905. A relatividade especial postula que as leis da física são as mesmas para todos os observadores nonaccelerating, e que a velocidade da luz no vácuo nunca muda, mesmo se o observador ou a fonte de luz está em movimento.

A relatividade especial estabeleceu a relação entre energia e massa, na equação mais famosa da história: E = mc 2 . ("E" é a energia; "m" é a massa, e "c" é a velocidade da luz no vácuo - aproximadamente 671 milhões mph, ou 1080 milhões kmh). A teoria também unificou o espaço eo tempo em um quatro-dimensional "espaço-tempo".

A relatividade geral expandiu esta última ideia, explicando que a matéria distorce o espaço-tempo, tanto quanto uma bola de boliche assentei em uma cama cria uma depressão nos lençóis. Esta visão monumental não veio para  Albert Einstein  facilmente; ele ganhou o seu caminho para ele, mais de uma década de pensamento intenso e árduo trabalho.

"Ele teve que refazer seus passos. Ele propôs coisas que ele posteriormente retraídos. Mas ele manteve em curso", disse Blandford Space.com. "Ele não era guiado por idéias matemáticas ou técnicas matemáticas Ele foi orientado em primeiro lugar, pela intuição física;. Que extraordinariamente poderosa intuição física que lhe servira tão bem no passado não deixá-lo aqui para baixo."

A relatividade geral caracteriza a gravidade não como uma força inata agindo em objetos, mas sim a consequência da curvatura do espaço-tempo. (Imagine um mármore rolar para baixo a inclinação criado pela bola de boliche na cama.) 

Este foi de fato observado; astrônomos usam rotineiramente "lentes gravitacionais" para estudar as fontes de luz distantes. Na verdade, em menor escala, o fenômeno ainda ajuda os caçadores de planetas busca de mundos além do sistema solar da Terra. ( Exoplanets  às vezes pode ser detectado por estudar como os seus sistemas estelares dobrar luz de objetos de fundo.)

Peculiaridades na órbita de Mercúrio em torno do Sol também volta-se a relatividade geral.

"Ele explicou a precessão anômala do periélio de Mercúrio, ou a rotação da linha que une o sol até o ponto de maior aproximação do planeta", Blandford escreve no  artigo de revisão da Ciência . "Einstein da relatividade geral usado para explicar a discrepância ~ 10 por cento na precessão atribuível às forças gravitacionais dos outros planetas, ~ 43 segundos de arco por século. O acordo de hoje é melhor do que 10 -4 . "

Outros tipos de evidências observacionais também têm ajudado a colocar a relatividade geral em base firme, disse Blandford.

"Fizemos testes em muitas, muitas maneiras diferentes", disse ele. "Eu acho que é justo dizer que não há nenhuma medida credível ou observação que faz com que se duvide-lo dentro de seu domínio de aplicabilidade."

Um universo escuro

A relatividade geral também implica que a grande maioria do universo é composto de coisas que os seres humanos não conseguem detectar diretamente ou (neste momento) até entendo, David Spergel, da Universidade de Princeton, escreve em outro artigo de revisão na mesma edição da Science.

O estudo cuidadoso do movimento da matéria e da luz em todo o universo, revelou que "normal" a matéria por si só não pode explicar os padrões de curvatura do espaço-tempo, notas Spergel. De fato, as observações sugerem que apenas 5 por cento do universo é matéria atômica familiar, enquanto 25 por cento é  a matéria escura e cerca de 70 por cento é a energia escura.

A matéria escura não emite nem absorve luz, traindo a sua existência só através dos seus efeitos gravitacionais.  A energia escura , entretanto, é uma força misteriosa que está associado com o espaço vazio e é pensado para ser responsável pela aceleração da expansão do universo.

Em 1917, Einstein inserido um termo chamado de " constante cosmológica "em relatividade geral, como uma força repulsiva que iria contrariar a gravidade e alcançar um universo estático (que era a visão predominante da natureza do universo na época). Após as observações do astrônomo Edwin Hubble, em 1929, a famosa mostrou que o universo está em expansão, na verdade, Einstein abandonou a constante cosmológica, alegadamente, considerando-o "maior erro" de sua vida.

Mas os olhares constantes presciente agora que os astrónomos estão a braços com a natureza da energia escura.

"Por que está acelerando o universo? A possibilidade mais estudado é que a constante cosmológica (ou equivalentemente, a energia do vácuo do espaço vazio) está dirigindo aceleração cósmica",  Spergel escreve no artigo da Science. "Outra possibilidade é que existe um campo escalar em evolução, que preenche o espaço (como o campo de Higgs ou o campo inflaton que levou à rápida expansão no início do universo). Ambas as possibilidades são agrupados em 'energia escura'.

"Porque todas as evidências para a energia escura usa as equações da relatividade geral para interpretar as nossas observações de expansão e evolução do universo, uma conclusão alternativa é que uma nova teoria da gravidade é necessária para explicar as observações", acrescenta. "As possibilidades incluem teorias de gravidade modificadas com dimensões extras."

O futuro

A relatividade geral deve continuar a moldar os esforços dos físicos, cosmólogos e astrônomos em um futuro distante, disse Blandford.

Por exemplo, os pesquisadores vão continuar a usar a teoria para obter uma melhor compreensão dos buracos negros, estrelas de nêutrons e outros corpos celestes e fenômenos. Os cientistas também vai continuar investigando a natureza da energia escura e matéria escura, em um esforço para compreender o universo nas escalas mais amplas.

Por último, e talvez o mais empolgante, os pesquisadores vão continuar a tentar unificar a relatividade geral com a mecânica quântica, para se casar com o mundo do muito grande com a do muito pequeno. Este "grande e ansiada teoria de tudo "iludiu físicos até agora, mas Blandford disse ele acha que é possível.-General Relativity at 100: Einstein's Famous Theory Has Aged Well-"[LiveScience]