Двадцатый век: 1919, Эйнштейн и Эддингтон.
Оригинал: http://scienceblogs.com/startswithabang/2009/06/the_last_100_years_1919_einste.php
100 лет назад, Вселенная представлялась нам значительно иначе, чем то, как мы понимаем ее сейчас. Ночное небо, со звездами, планетами, кометами, астероидами, туманностями и Млечный путь, были изучены, как часть всего содержимого Вселенной.
Вселенная была статична и управлялась всего двумя законами: гравитацией Ньютона и электромагнетизмом Максвелла. В то время только появлялись первые намеки, что Вселенная состоит из квантовых частиц, к примеру фотоэффект, первые догадки Резерфорда о существования ядра и взгляды Планка о том, что энергия передается квантами. Так же и Эйнштейновская новая Специальная Теория Относительности. К 1909 году во Вселенной осталось не так много загадок. Но одна из них изменила наше представление о ней навсегда.
Понимаете, была маленькая, небольшая проблема с планетой Меркурий. Ее орбита была не совсем правильной. Законы Кеплера (которые были выведены из законов гравитации Ньютона) утверждают, что все планеты должны в своем движении вокруг Солнца описывать эллипс. Но Меркурий двигался не совсем так. Он делал эллипсы, но они прецессировали, смещались на немного. В точности, эта прецессия равнялась 1.555 градусам в столетие.
Многократно усиленный вариант прецессии вы можете увидеть на картинке ниже:
Физики и астрономы всегда были людьми влюбленными в точность, цифры и детали. Так что они высчитали то влияние, что оказывает равноденствие Земли на прецессию Меркурия и вышло, что таким образом они могут объяснить 1,396 градусов этого отклонения. Они так же понимали, что семь других планет и астероиды так же оказывают влияние и это объясняло еще 0,148 градусов. В итоге, осталось 0,011 градуса в столетие, которые не соответствовали теоретическим расчетам. Но не смотря на минимальность этого отклонения, его было достаточно, чтобы некоторые ученые поставили под сомнение Ньютоновский закон всемирного тяготения.
Ньютон утверждал, что масса и расстояние между объектами определяют силу гравитации. Он считал, что все тела притягиваются друг к другу и эту силу он назвал "принцип дальнодействия". Но в 1909-1916 на свет родилась новая теория, давшая иное объяснение взаимодействию тел на больших расстояниях.
Тот же парень, что открыл фотоэффект, специальную относительность и E=mc^2 предложил новую теорию гравитации. Вместо "принципа дальнодействия" связанного с массой, новая теория гравитации утверждала, что пространство искривлялось под действием энергии и этим все и объяснялось. Находится в искривленном пространстве, оказалось тем, что мы понимаем под гравитацией.
Эта новая теория была очень интересна по некоторым причинам. Во-первых, она учитывала те 0.011 градуса, в отличии от теории Ньютона. Во-вторых, она прогнозировала существование черных дыр. И третье, она предсказывала, что нечто удивительное и в тоже время проверяемое должно происходить со светом. Он должен искривляться под действием гравитации!
Подумаешь, сказали адвокаты Ньютона. Если взять E=mc^2 и зная, что свет есть энергия, то можно просто заменить массу на E/c^2 в уравнениях Ньютона и получить предсказание, что Ньютоновская гравитация тоже будет искривлять свет. Но так уж вышло, что искривление по Эйнштейну должно было быть в два раза больше, чем оно же по Ньютону. И единственной возможностью узнать, кто же прав стало солнечное затмение в 1919. Наконец, все было готово к самому драматическому эксперименту с гравитацией за всю историю астрофизики.
Директор обсерватории Кэмбриджа, сэр Артур Эддингтон, подготовил экспедицию, чтобы наблюдать полное затмение 29 мая 1919 года. В процессе затмения, небо становится достаточно темным, чтобы вы могли увидели звезды, даже те, что находятся рядом с солнечным диском. Так что Эддингтон замерил положение звезд, когда они были близко к Солнцу и рассчитал на сколько сильно оно искривляет тот свет, что идет от них к нам. Будет ли это соответствовать предсказаниям Эйнштейна, Ньютона или искривления в принципе не существует? Ответ на этот вопрос определял направление всей науки на многие годы вперед.
И вот, предсказание Эйнштейна попало в точку. Вот так, теория Ньютона о всемирном тяготении, бывшая прочным фундаментом для всех физиков на протяжении почти 200 лет, была повержена и признана устаревшей. Все это произошло в 1909-1919 и это было лишь начало изменений в том, как мы понимаем нашу Вселенную.
И до сих пор, 90 лет спустя, каждое из предсказаний Теории Относительности Эйнштейна подтвердилось на многочисленных опытах - от гравитационных линз до распада бинарного пульсара и замедления времени в гравитационном поле. Все эти доказательства наделяют Теорию Относительности Эйнштейна титулом самой успешной физической теорией всех времен.
100 лет назад, Вселенная представлялась нам значительно иначе, чем то, как мы понимаем ее сейчас. Ночное небо, со звездами, планетами, кометами, астероидами, туманностями и Млечный путь, были изучены, как часть всего содержимого Вселенной.
Вселенная была статична и управлялась всего двумя законами: гравитацией Ньютона и электромагнетизмом Максвелла. В то время только появлялись первые намеки, что Вселенная состоит из квантовых частиц, к примеру фотоэффект, первые догадки Резерфорда о существования ядра и взгляды Планка о том, что энергия передается квантами. Так же и Эйнштейновская новая Специальная Теория Относительности. К 1909 году во Вселенной осталось не так много загадок. Но одна из них изменила наше представление о ней навсегда.
Понимаете, была маленькая, небольшая проблема с планетой Меркурий. Ее орбита была не совсем правильной. Законы Кеплера (которые были выведены из законов гравитации Ньютона) утверждают, что все планеты должны в своем движении вокруг Солнца описывать эллипс. Но Меркурий двигался не совсем так. Он делал эллипсы, но они прецессировали, смещались на немного. В точности, эта прецессия равнялась 1.555 градусам в столетие.
Многократно усиленный вариант прецессии вы можете увидеть на картинке ниже:
Физики и астрономы всегда были людьми влюбленными в точность, цифры и детали. Так что они высчитали то влияние, что оказывает равноденствие Земли на прецессию Меркурия и вышло, что таким образом они могут объяснить 1,396 градусов этого отклонения. Они так же понимали, что семь других планет и астероиды так же оказывают влияние и это объясняло еще 0,148 градусов. В итоге, осталось 0,011 градуса в столетие, которые не соответствовали теоретическим расчетам. Но не смотря на минимальность этого отклонения, его было достаточно, чтобы некоторые ученые поставили под сомнение Ньютоновский закон всемирного тяготения.
Ньютон утверждал, что масса и расстояние между объектами определяют силу гравитации. Он считал, что все тела притягиваются друг к другу и эту силу он назвал "принцип дальнодействия". Но в 1909-1916 на свет родилась новая теория, давшая иное объяснение взаимодействию тел на больших расстояниях.
Тот же парень, что открыл фотоэффект, специальную относительность и E=mc^2 предложил новую теорию гравитации. Вместо "принципа дальнодействия" связанного с массой, новая теория гравитации утверждала, что пространство искривлялось под действием энергии и этим все и объяснялось. Находится в искривленном пространстве, оказалось тем, что мы понимаем под гравитацией.
Эта новая теория была очень интересна по некоторым причинам. Во-первых, она учитывала те 0.011 градуса, в отличии от теории Ньютона. Во-вторых, она прогнозировала существование черных дыр. И третье, она предсказывала, что нечто удивительное и в тоже время проверяемое должно происходить со светом. Он должен искривляться под действием гравитации!
Подумаешь, сказали адвокаты Ньютона. Если взять E=mc^2 и зная, что свет есть энергия, то можно просто заменить массу на E/c^2 в уравнениях Ньютона и получить предсказание, что Ньютоновская гравитация тоже будет искривлять свет. Но так уж вышло, что искривление по Эйнштейну должно было быть в два раза больше, чем оно же по Ньютону. И единственной возможностью узнать, кто же прав стало солнечное затмение в 1919. Наконец, все было готово к самому драматическому эксперименту с гравитацией за всю историю астрофизики.
Директор обсерватории Кэмбриджа, сэр Артур Эддингтон, подготовил экспедицию, чтобы наблюдать полное затмение 29 мая 1919 года. В процессе затмения, небо становится достаточно темным, чтобы вы могли увидели звезды, даже те, что находятся рядом с солнечным диском. Так что Эддингтон замерил положение звезд, когда они были близко к Солнцу и рассчитал на сколько сильно оно искривляет тот свет, что идет от них к нам. Будет ли это соответствовать предсказаниям Эйнштейна, Ньютона или искривления в принципе не существует? Ответ на этот вопрос определял направление всей науки на многие годы вперед.
И вот, предсказание Эйнштейна попало в точку. Вот так, теория Ньютона о всемирном тяготении, бывшая прочным фундаментом для всех физиков на протяжении почти 200 лет, была повержена и признана устаревшей. Все это произошло в 1909-1919 и это было лишь начало изменений в том, как мы понимаем нашу Вселенную.
И до сих пор, 90 лет спустя, каждое из предсказаний Теории Относительности Эйнштейна подтвердилось на многочисленных опытах - от гравитационных линз до распада бинарного пульсара и замедления времени в гравитационном поле. Все эти доказательства наделяют Теорию Относительности Эйнштейна титулом самой успешной физической теорией всех времен.