Chủ YếU Tiểu Sử Thuyết tương đối rộng của Albert Einstein

Thuyết tương đối rộng của Albert Einstein

Albert Einstein

Thuyết tương đối tổng quát

Mặc dù Einstein đã thay đổi bộ mặt của vật lý hiện đại với việc phát hành bài báo năm 1905 về Thuyết Tương đối Đặc biệt, nhưng ông không hài lòng với lý thuyết này. Ông muốn xây dựng một lý thuyết tổng quát hơn bao gồm và giải thích lực hấp dẫn.

Hình ảnh của Albert Einstein

Albert Einstein năm 1921
Nguồn: Ảnh đoạt giải Nobel Vật lý
Người đàn ông gục ngã

Một trong những thí nghiệm suy nghĩ đầu tiên của Einstein về chủ đề này liên quan đến một người đàn ông bị ngã. Anh nhận ra rằng một người rơi tự do sẽ không cảm thấy trọng lượng của chính họ. Nếu người đó ở trong một buồng kín khi rơi xuống, họ sẽ có trải nghiệm giống như người lơ lửng không trọng lượng trong không gian vũ trụ (ít nhất là cho đến khi chạm đất). Điều này có ý nghĩa với Einstein là lực hấp dẫn không tồn tại đối với người quan sát.

Nguyên tắc tương đương

Einstein đã sử dụng thí nghiệm về tư tưởng 'người rơi xuống' của mình để phát triển nguyên lý tương đương. Nguyên lý này nói rằng ảnh hưởng của trọng lực và ảnh hưởng của gia tốc đều được tạo ra bởi cùng một cấu trúc. Ông đã công bố ý tưởng của mình vào cuối một bài báo năm 1907 được xuất bản bởiNiên giám phóng xạ và điện tử. Mặc dù phải mất vài năm nữa, khái niệm về nguyên lý tương đương sẽ đóng vai trò là một bước tiến quan trọng trên con đường dẫn đến thuyết tương đối rộng.

Dự đoán sớm

Ngoài việc đưa ra nguyên lý tương đương, Einstein đã sử dụng ý tưởng này để đưa ra một số dự đoán quan trọng về thế giới thực. Đầu tiên, ông chứng minh rằng đồng hồ thực sự sẽ chạy chậm hơn khi trường hấp dẫn có cường độ cao hơn. Nói cách khác, đồng hồ trên Sao Mộc sẽ chạy chậm hơn đồng hồ trên Trái đất. Hiện nay điều này được gọi là sự giãn nở thời gian hấp dẫn. Einstein cũng dự đoán rằng lực hấp dẫn sẽ khiến ánh sáng bị cong, một dự đoán có thể được chứng minh thông qua thí nghiệm.

Bản vẽ của Einstein

Bức ảnh này cho thấy một trong những thí nghiệm suy nghĩ của Einstein
nơi anh ta so sánh một quả bóng rơi xuống sàn trong một tên lửa đang tăng tốc
(trái) và một trên Trái đất (phải).
Hiệu quả là giống nhau trong cả hai tình huống.

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

Chiến lược

Trong vài năm tới, Einstein sẽ theo đuổi một giải pháp cho thuyết tương đối rộng bằng cách sử dụng hai chiến lược khác nhau: một chiến lược toán học và một chiến lược vật lý. Những nỗ lực ban đầu của ông vào năm 1912 về giải pháp toán học có thể được nhìn thấy trong một cuốn sổ có tên làZurich Notebook. Tuy nhiên, Einstein đã từ bỏ chiến lược toán học sau một năm cảm thấy rằng các phương trình cuối cùng của ông không đáp ứng các điều kiện cần thiết. Sau đó, ông chuyển toàn bộ nỗ lực của mình sang chiến lược vật lý và phát hành một bài báo được gọi làthiết kếvề đề tài này.

Thành công và Thuyết tương đối rộng

Einstein chỉ hài lòng phần nào vớithiết kếvà đến năm 1915, ông đã nhận ra rằngthiết kếlý thuyết đã thiếu sót. Mãi mãi kiên trì, Einstein quay trở lại với một chiến lược toán học. Vào cuối năm 1915, Einstein đã bắt đầu hình thành các phương trình giải thích ý tưởng của ông về thuyết tương đối rộng. Thành công lớn đầu tiên của ông là khi ông tính toán thành công các kết quả chính xác cho sự dịch chuyển trên quỹ đạo của Sao Thủy. Sự kiện này đã được mô tả là một trong những ngày xúc động nhất trong cuộc đời của Einstein. Đó là kết quả của nhiều năm làm việc chăm chỉ. Sau đó, ông đã tinh chỉnh các phương trình của mình và trình bày chúng trong một bài giảng tại Học viện Phổ có tên là 'Phương trình trường hấp dẫn. ' Einstein sẽ coi lý thuyết tương đối rộng của mình là thành tựu đỉnh cao trong sự nghiệp của mình.

Các phương trình mới của Einstein không đơn giản như E = mc trước đó của ông^hai, nhưng chúng cũng sâu sắc như nhau. Phương trình trường nổi tiếng nhất của Einstein trông giống như sau:

Nhật thực và xác minh thực nghiệm

Lúc đầu lý thuyết của Einstein không được giới khoa học chấp nhận hoặc sử dụng rộng rãi. Năm 1919, lý thuyết của ông đã được xác nhận khi nó dự đoán chính xác sự lệch hướng của ánh sáng sao bởi mặt trời trong nhật thực. Việc xác nhận lý thuyết của ông đã mang lại cho Einstein danh tiếng trên toàn thế giới. Một tờ báo của Anh đã tuyên bố 'Cuộc cách mạng trong Khoa học - Lý thuyết mới về vũ trụ - Ý tưởng Newton bị lật đổ'. Mặc dù thí nghiệm này đã thu hút sự chú ý và chấp nhận đáng kể đối với lý thuyết, nhưng lý thuyết này không được các nhà vật lý sử dụng rộng rãi cho đến những năm 1960 và 1970.

Hình ảnh nhật thực năm 1919
Tác giả: F. W. Dyson, A. S. Eddington và C. Davidson

Sự thật thú vị

Khi thảo luận về thành công của mình trong việc tìm ra giải pháp cho thuyết tương đối rộng, Einstein nói: 'Những giấc mơ táo bạo nhất của tôi giờ đã thành hiện thực.'

Einstein đã làm việc với nhà toán học David Hilbert về lý thuyết tương đối rộng bao gồm việc tham dự các bài giảng của Hilbert và chia sẻ ý tưởng trong thư.

Nội dung Tiểu sử Albert Einstein