Niisiis, teadlased on avastanud gravitatsioonilaineid - aegruumi lainetusi. Albert Einstein eeldas nende olemasolu 100 aastat tagasi ja otsene vaatlus andis lõpliku tõestuse suure teadlase meistriteosest: üldrelatiivsusteooria. Caltechi ja MITi teadlased on avastanud gravitatsioonilaine, mille tekitasid kaks põrkuvat musta auku.
Einsteini ei peetud alati geeniuseks. Kui ta esimest korda väljendas oma küsitavaid mõtteid suhtelisuse kohta, korraldasid mõned teadlased proteste. Teised lihtsalt halvustasid ajakirjanduses Einsteini, süüdistades teda nii ohtlikes ideedes kui ka juudi päritolus.
Kuid teadlase töö pööras füüsika juba selle alustalast pea peale. Einsteini universum mängib positsiooni ja kiiruse mõistetega kiiresti ja loomulikult - välja arvatud valgus, mis pühib alati läbi vaakumi kiirusega 300 miljonit meetrit sekundis. Aeg ja aeg segatakse neljamõõtmeliseks melassiks, mida nimetatakse aegruumiks ja mida saab aine, aine, mass venitada ja moonutada. Ja liikuv aine järgib aegruumi kõveraid - varjatud geomeetriat, mida tajume gravitatsioonina.
Kõlab nagu jama.
Kuid viimase 100 aasta jooksul on katsed ikka ja jälle näidanud: Einsteinil on õigus. Tema teooriat on liiga palju kordi tõestatud, et kõiki neid aegu siia loetleda, kuid isegi kõige silmatorkavamad juhtumid on muljetavaldavad.
Valgus on nii laine kui ka osake
Reklaamvideo:
Einsteini nime seostatakse kõige sagedamini relatiivsusteooriaga, kuid valgustöö eest võitis ta Nobeli preemia. Klassikaline füüsika postuleeris, et valgus on laine, kuid see teooria ei suutnud selgitada, kuidas ja miks metallid valgustades elektronid eraldavad - seda nähtust nimetatakse fotoelektriliseks efektiks.
Einstein selgitas seda kummalist käitumist, pakkudes, et valgus koosneb tegelikult diskreetsetest lainepakettidest (footonitest), mille energiad on seotud nende sagedusega. See avastus viis kvantfüüsika tekkimiseni, kus kõik aatomid käituvad kummalisel lainelaadsel viisil ja Einstein aitas selle avastuse teoks teha.
Ruumi aeg võib painduda
Einsteini esimene suurem võit üldrelatiivsusteoorias saabus siis, kui ta selgitas Merkuuri orbiidi salapärast võnkumist. 1859. aastal omistas särav Prantsuse astronoom Urbain Le Verrier selle efekti kunagi varem näinud planeedile nimega Vulcan, mis nende sõnul meelitab Merkuuri. Kuid aastatepikkune otsimine ei viinud millegini, keegi ei leidnud ühtegi vulkaanit.
Einsteini suureks rõõmuks tõi tema uus relatiivsusteooria Vulcani püsti, näidates, et Päikese mass paindub aegruumi lähedal, umbes nagu keeglipall painutaks elastset, kuid pehmet pinda. Kuna Merkuur on Päikesele nii lähedal, on tema kõikuv orbiit Päikese massist kõvera aegruumi lähim tee. Teist planeeti pole ja polnudki: kõik on seotud universumi geomeetriaga, mida Newton ei kahtlustanud.
Ruumi aeg võib olla "objektiiv"
Einsteinil oli 1919. aasta mais täieliku päikesevarjutuse ajal jälle õigus. Relatiivsusteooria kohaselt painutab päikese massist kõverdatud aegruum sissetulevat tähevalgust nagu lääts.
Briti astronoom Arthur Eddington tegi varjutusest suuri pilte ja leidis, et Päike oli Hyadesi täheparve välja sirutanud, painutades üksikute tähtede valgust umbes ühe-kahe tuhandiku kraadi võrra, nagu ennustas Einstein, kes kahekordistas Newtoni füüsika poolt ennustatud kumerust.
Isegi Einstein ei osanud arvata, kui kasulik see nähtus astronoomide jaoks oleks: kasutades galaktikaid ise hiiglaslike läätsedena, saavad astronoomid vaadata minevikku, universumi varasematesse aastatesse. Ja kui astronoomid näevad, et läätsed tekitavad mõned nähtamatud massid, võimaldab see neil kaardistada tohutuid tumeaine alasid.
Masside pöörlemine keerutab aegruumi
Mateeria ei loo aegruumi, nagu keeglipall, vaid Maa moodi pöörlevad massid tõmbavad hõlpsasti enda ümber ruumi nagu lusikas melassis. See mõjutab lähimate satelliitide orbiite - inertsiaalsete tugiraamide lohistamise veider efekti, Lense-Thirringi efekti.
1918. aastal üldrelatiivsusteooria järgi ennustatud Lense-Thirringi efekt leidis kinnitust 2004. aastal, kui teadlased leidsid, et Maa pöörlemine nihutas kahe satelliidi orbiidi hõlpsalt. 2011. aastal kinnitas NASA sond Gravity Probe B leidu ja täpsustas numbreid.
Gravitatsioon aeglustab aega
Einsteini võrrandid annavad ainele ka võimaluse kiirendada või aeglustada aega - ja muuta valguse värvi.
Näeme seda kummalist ennustust õigesti isegi Maalt: kaugete tähtede valgus võtab kõrgemaid sagedusi - või näeb välja sinisem - kui vaatleja sügavas ruumis näeks. Ja mida kaugemale Maa gravitatsioonikaevust eemaldute, seda madalama ja madalama sageduse Maalt kiiratav valgus saab, kuuletudes gravitatsioonilise punase nihke mõjule.
Lõppude lõpuks ei saa isegi teie nutitelefon ignoreerida relatiivsusteooriat: ilma relativistlike korrektsioonideta tiksuksid GPS-satelliitide kellad iga päev 38 mikrosekundit kiiremini kui Maa pinnal, hävitades kahe minuti pärast süsteemi täpsuse ja lisades iga päev 10 kilomeetrit vigu.
