A teoria da relatividade geral de einstein: a gravidade como geometria

Relatividade geral foi a teoria da gravidade de Einstein, publicado em 1915, que se estendeu a relatividade especial para ter em conta quadros não-inerciais de referência - áreas que estão acelerando em relação ao outro. A relatividade geral assume a forma de equações de campo, descrevendo a curvatura do espaço-tempo e a distribuição da matéria em todo o espaço-tempo. Os efeitos da matéria e do espaço-tempo em si são o que nós percebemos como gravidade.

A teoria do continuum espaço-tempo já existia, mas sob a relatividade geral de Einstein era capaz de descrever a gravidade como a curvatura da geometria do espaço-tempo. Einstein definido um conjunto de equações de campo, o que representou a maneira que a gravidade se comportou em resposta a matéria no espaço-tempo. Essas equações de campo poderia ser usado para representar a geometria do espaço-tempo em que esteve no centro da teoria da relatividade geral.

Como Einstein desenvolveu sua teoria da relatividade geral, ele teve que refinar a noção aceita do continuum espaço-tempo em uma estrutura matemática mais precisa. Ele também introduziu um outro princípio, o princípio da covariância. Este princípio afirma que as leis da física devem ter a mesma forma em todos os sistemas de coordenadas.

Em outras palavras, todas as coordenadas espaço-tempo são tratados da mesma pelas leis da física - na forma de equações de campo de Einstein. Isto é semelhante ao princípio da relatividade, que afirma que as leis da física são as mesmas para todos os observadores que se deslocam a velocidades constantes. De fato, após a relatividade geral foi desenvolvido, ficou claro que os princípios da relatividade especial eram um caso especial.

princípio básico de Einstein era que não importa onde você está - Toledo, Monte Everest, Júpiter, ou a galáxia de Andrômeda - as mesmas leis se aplicam. Desta vez, porém, as leis foram as equações de campo, e seu movimento poderia muito definitivamente impacto que soluções saiu das equações de campo.

Aplicação do princípio da covariância significava que a coordenadas espaço-temporais em um campo gravitacional teve que trabalhar exatamente da mesma maneira como coordena o espaço-tempo em uma nave espacial que estava acelerando. Se você está acelerando através do espaço vazio (onde o campo de espaço-tempo é plano, como na imagem esquerda da figura), a geometria do espaço-tempo parece curva. Isto significa que se houver um objecto com massa geração de um campo gravitacional, que tinha a curva de campo espaço-tempo, bem como (como mostrado na imagem da direita da figura).

Em outras palavras, Einstein tinha conseguido explicar o mistério newtoniano de onde a gravidade veio! Gravidade resultou de objetos maciços dobra-se a geometria do espaço-tempo.

Porque o espaço-tempo curvo, os objetos em movimento através do espaço iria seguir o caminho “reto” ao longo da curva, o que explica o movimento dos planetas. Eles seguem uma trajetória curva em torno do sol porque o sol curva o espaço-tempo ao seu redor.

Novamente, você pode pensar nisso por analogia. Se você estiver voando de avião na Terra, você seguir um caminho que se curva ao redor da Terra. Na verdade, se você tomar um mapa plano e desenhar uma linha reta entre os pontos de início e fim de uma viagem, que seria não ser o caminho mais curto a seguir. O caminho mais curto é realmente aquele formado por um “grande círculo” que você obteria se você cortar a Terra diretamente ao meio, com os dois pontos ao longo do lado de fora da corte. Viajar de Nova York para o norte da Austrália envolve voando ao longo sul do Canadá e Alaska - nem perto de uma linha reta sobre os mapas planos que estamos acostumados.

Da mesma forma, os planetas do sistema solar seguir os caminhos mais curtos - aqueles que exigem a menor quantidade de energia - e que resulta no movimento que observamos.

Em 1911, Einstein tinha feito bastante trabalho sobre a relatividade geral para prever o quanto a luz deve curva nesta situação, que deve ser visível para os astrônomos durante um eclipse.

Quando publicou sua teoria completa da relatividade geral em 1915, Einstein tinha corrigido um par de erros e, em 1919, uma expedição partiu para observar a deflexão da luz pelo sol durante um eclipse, para a ilha Africano oeste de Principe. O líder da expedição era astrônomo britânico Arthur Eddington, um forte apoiante do Einstein.

Eddington voltou para a Inglaterra com as fotos que precisava, e seus cálculos mostraram que a deflexão da luz combinada com precisão as previsões de Einstein. A relatividade geral havia feito uma previsão que combinava observação.

Albert Einstein tinha criado com sucesso uma teoria que explica as forças gravitacionais do universo e tinha feito através da aplicação de um punhado de princípios básicos. Na medida do possível, o trabalho tinha sido confirmado, eo mais do mundo da física concordou com ele. Quase durante a noite, o nome de Einstein tornou-se mundialmente famoso. Em 1921, Einstein viajou pelos Estados Unidos a um circo de mídia que provavelmente não foi acompanhado até o Beatlemania da década de 1960.