Полное солнечное затмение и теория относительности Эйнштейна

Как солнечное затмение помогло Эйнштейну прийти к теории относительности?

Не впервые сегодня мы узнаем о том, что двадцать первого августа американцам посчастливится наблюдать за полным солнечным затмением. Причем больше всего повезет тем, кто окажется на пути события от Орегона до Южной Каролины.

В это время можно вспомнить о том первоначальном эксперименте, который помог Эйнштейну увериться в верности своей теории относительности.

Ньютон против Эйнштейна

Еще в 1915 были опубликованы аж четыре ошеломляющие работы Эйнштейна, посвященные теории относительности. Вот только в тот период физик родом из Германии не был настолько известен, так что членами научного сообщества его теории были отвергнуты. И в этот же период была принята модель классической механики авторства сэра Исаака Ньютона. Этот труд был отображен в книге 1687 Математические начала натуральной философии.

Сегодня практически каждый школьник знает принципы теории относительности: пространство абсолютно не статично. Также в труде говорится о том, что ход объектов вполне способен изменять пространственную структуру. Ньютон же утверждал, что Вселенная инертна.

С точки зрения Эйнштейна пространство соединяется с вторым измерением – временем, что создает что-то вроде вселенской ткани, называемой пространственно-временной. И именно по ней путешествуют вселенские объекты, причем материя может иногда быть согнута или скручена, или деформирована этими движениями и массами объектов, находящихся внутри этой ткани.

Одним из примеров расхождения мнений двух великих ученых может стать влияние гравитационных сил на свет. В принципе, классическая динамика демонстрирует, как может гравитация звезды отклонить траекторию движения фотона. Однако Эйнштейн считал, что это – лишь грубый пример того, что происходит в реальности. Ученый полагал, что это не гравитация так повлияла на событие, а сама звезда создала кривую в пространстве, вроде того, как человек, усевшийся на батут, создает на его поверхности неровности. Фотон же похож на шарик, который катится по кривой, при этом находясь в полной уверенности, что движется по прямой. Это и есть пространственно-временное искажение. Иными словами, гравитация – это проявление кривизны пространства.

Но для доказательства теории Эйнштейна нужно было нечто большее, чем обычные космические объекты. Надо было использовать сверхмассивные звезды. Сегодня астрономы, изучающие глубину космоса, как раз и занимаются наблюдением за огромными объектами, к примеру, за галактиками, поскольку те существенно деформирую пространственно-временную линию чем изменяют траекторию прохождения фотонов. Этот эффект назвали гравитационным линзированием, когда свет от конкретных объектов встает не прямо перед глазами, а может отобразиться в совершенно ином месте.

Наблюдения, подобные современным, в начале прошлого века казались невозможными по многим причинам. И основной бала Вторая мировая. Хотя, как бы научное сообщество не относилось к работе Эйнштейна, та все же была изолирована от немецких ученых. Только вот из-за невозможности подтвердить правильность теории, весь труд рисковал остаться лежать запыленным где-то в углу.

Вскоре британский астроном сер Артур Эддингтон обратил внимание на необычные утверждения Эйнштейна и понял, что стоит решиться на эксперимент. Понятно, что Солнце казалось самым идеальным объектом для анализа.

Тест затмением

Наконец, произошло затмение 1919. Надо было измерить точное положение звезд в период затмения, а затем сравнить с показателями при обычном небе. Вот тут и получилось бы проверить теорию пространственно-временного искажения.

Были организованы экспедиции в тропики Бразилии и на остров Принцип. За шесть минут затмения удалось провести все замеры. Данные были изучены Эддингтоном. В итоге теория Ньютона про инертное пространство была заменена на эйнштейновскую теорию относительности.

Популярные материалы