Znanstvenici su otkrili gravitacijske valove - mreškanje prostora-vremena. Albert Einstein predložio je njihovo postojanje prije 100 godina, a izravno promatranje pružilo je konačni dokaz remek-djela velikog znanstvenika: opće relativnosti. Znanstvenici iz Caltecha i MIT-a otkrili su gravitacijski val koji su generirale dvije crne rupe u sudaru.
Einsteina nisu uvijek smatrali genijem. Kad je prvi put izrekao svoje upitne misli o relativnosti, neki su znanstvenici organizirali prosvjede. Drugi su jednostavno osramotili Einsteina u tisku, optužujući ga za opasne ideje i židovsko podrijetlo.
No, rad znanstvenika preokrenuo je fiziku iz temelja. Einsteinov svemir se brzo i prirodno poigrava s konceptima položaja i brzine - osim svjetlosti koja uvijek vatri kroz vakuum brzinom od 300 milijuna metara u sekundi. Prostor i vrijeme pomiješani su u četverodimenzionalnu melasu koja se naziva prostor-vrijeme, a koja se može rastegnuti i iskriviti materijom, materijom, masom. A pokretna tvar slijedi krivulje prostora-vremena - skrivenu geometriju koju doživljavamo kao gravitaciju.
Zvuči kao puka glupost.
No, tijekom posljednjih 100 godina eksperimenti su iznova pokazivali: Einstein je u pravu. Njegova je teorija previše puta dokazana da bi se sva ova vremena ovdje našla, ali čak su i najupečatljiviji slučajevi impresivni.
Svjetlost je i val i čestica
Promotivni video:
Einsteinovo ime najčešće je povezano s relativnošću, ali je za svoj rad na svjetlu dobio Nobelovu nagradu. Klasična fizika pretpostavila je da je svjetlost val, ali ova teorija nije mogla objasniti kako i zašto metali emitiraju elektrone kad su osvijetljeni - taj se fenomen naziva fotoelektrični efekt.
Einstein je objasnio ovo neobično ponašanje sugerirajući da se svjetlost zapravo sastoji od diskretnih valovnih paketa (fotona) s energijama povezanim s njihovom frekvencijom. Ovo je otkriće dovelo do pojave kvantne fizike, u kojoj se svi atomi ponašaju neobično poput valova, a Einstein je pomogao da se ovo otkriće dogodi.
Prostor se može saviti
Prva velika pobjeda Einsteina u općoj relativnosti došla je kada je objasnio misteriozno klimavanje Merkurove orbite. 1859. briljantni francuski astronom Urbain Le Verrier pripisao je ovaj učinak nikad prije viđenom planetu zvanom Vulcan, kako kažu, privlači Merkur. Ali godine potrage nisu dovele do ničega, nitko nije pronašao nijednog Vulkana.
Na Einsteinovo veliko zadovoljstvo, njegova nova teorija relativnosti podigla je Vulcana na noge, pokazujući da se masa Sunca savija u blizini svemira, slično kao što bi kugla za kuglanje savila elastičnu, ali meku površinu. Budući da je Merkur tako blizu Sunca, njegova klimava orbita najbliži je put kroz prostor vrijeme zakrivljen Sunčevom masom. Ne postoji i nije bilo drugog planeta: cijela stvar je u geometriji Svemira, u što Newton nije sumnjao.
Prostor vrijeme može biti "leća"
Einstein je ponovno bio u pravu u svibnju 1919. za vrijeme potpune pomrčine Sunca. Prema teoriji relativnosti, svemirsko vrijeme, zakrivljeno masom sunca, savitat će nadolazeću zvijezdu poput leće.
Britanski astronom Arthur Eddington napravio je velike slike pomrčine i otkrio da je Sunce razvuklo nakupinu zvijezda Hyades, savijajući svjetlost pojedinih zvijezda za otprilike dvije-tisućiti dio stupnja, kako je predvidio Einstein, koji je udvostručio zakrivljenost predviđanu Newtonovom fizikom.
Čak ni Einstein nije očekivao koliko će ovaj fenomen biti koristan za astronome: koristeći same galaksije kao divovske leće, astronomi mogu pogledati u prošlost, u najranijim godinama svemira. A kad astronomi vide da leću uzrokuju neke nevidljive mase, to im omogućuje mapiranje ogromnih područja tamne materije.
Rotacija masa izvrće prostor-vrijeme
Materija ne samo da iskrivljuje prostor-vrijeme, poput lopte za kuglanje, već rotirajuće mase poput Zemlje lako povlače prostor oko sebe, poput žlice u melasi. To utječe na orbite najbližih satelita - bizaran učinak povlačenja inercijskih referentnih okvira, efekt Lense-Thirringa.
Predviđen 1918. općom relativnošću, efekt Lense-Thirringa potvrđen je 2004. godine kada su znanstvenici otkrili da je rotacija Zemlje lako pomaknula orbite dva satelita. 2011. NASA-ina sonda Gravitacija B potvrdila je nalaz i pročistila brojeve.
Gravitacija usporava vrijeme
Einsteinove jednadžbe također materiju obdaruju sposobnošću ubrzavanja ili usporavanja vremena - i promjene boje svjetlosti.
To neobično predviđanje možemo vidjeti ispravno čak i sa Zemlje: svjetlost udaljenih zvijezda poprima veće frekvencije - ili izgleda plavije - nego što bi to vidio promatrač u dubokom svemiru. I što se više udaljavate od gravitacijskog izvora Zemlje, to je svjetlost emitirana sa Zemlje sve niža i niža, pokoravajući se učinku gravitacijskog crvenog pomaka.
Napokon, čak ni vaš pametni telefon ne može zanemariti teoriju relativnosti: bez relativističkih korekcija, satovi na GPS satelitima otkucavali bi 38 mikrosekundi svaki dan brže nego na površini Zemlje, uništavajući točnost sustava nakon dvije minute i dodavajući dnevno 10 kilometara pogrešaka.
