aika-avaruus

lähempi katsaus

Albert Einsteinin vuonna 1915 julkaisema yleinen suhteellisuusteoria laajensi hänen erityisen suhteellisuusteoriansa systeemeihin, jotka kiihtyvät. Yksi maailmankaikkeuden kiihtyvyyden pääsyistä on gravitaatio, ja Einstein osoitti, että kiihtyvyyden vaikutukset ovat itse asiassa samat kuin painovoiman vaikutukset; itse asiassa ne ovat paikallisesti erottamattomia. Esimerkiksi sekä kiihdyttävässä raketissa avaruudessa että sen laukaisualustalla maassa seisovassa raketissa astronautit työnnetään takaisin paikoilleen. Toisin kuin newtonilainen fysiikka, jonka mukaan gravitaatio on vetovoimainen voima kaikkeuden kaikkien kappaleiden välillä, yleinen suhteellisuusteoria kuvaa kaikkeutta jatkuvana aika-avaruuskankaana, jota sen sisällä sijaitsevat massat kiertävät. Yleisen suhteellisuusteorian aika-avaruus-jatkumossa tapahtumat määritellään neljän ulottuvuuden mukaan: avaruuden kolme ja ajan yksi, jonka jokaista ulottuvuutta kohti on yksi koordinaatti; me jatkuvasti ”liikkua” pitkin aikaulottuvuutta. Mitä se sitten tarkoittaa, että aika-avaruus on kaareva? Yksi tapa käsitteellistää tämä on kuvitella vain kaksiulotteinen aika-avaruus, jossa on yksi avaruudellinen ulottuvuus ja yksi aikaulottuvuus. Mutta äärettömän tason sijaan kuvitellaan putki, jossa kappaleen sijainti ajassa määritellään koordinaatistolla, jonka pituus on putkea pitkin, ja sijainti avaruudessa koordinaatistolla putken ympärysmitan ympäri. Tasaisesti avaruuden halki kulkeva kappale kuvaa sitten kierteen tätä putkea pitkin palaten lopulta lähtöavaruuskoordinaattiasentoonsa, mutta eri aikaan. (Kosmologiassa on avoin kysymys siitä, onko maailmankaikkeudellamme samanlainen kaarevuus kolmessa ulottuvuudessa; jos on, riittävän kauan yhteen suuntaan Matkustaminen toisi sinut takaisin sinne, mistä aloitit.) Tärkeä seuraus kaarevan aika-avaruuden käsitteestä on se, että kaarevuuden pitäisi vaikuttaa kaikkeen liikkeeseen; näin ollen myös valon, jolla ei ole massaa, tulisi kulkea kaarevaa polkua kaikkialla, missä painovoima on vääristänyt aika-avaruutta. Tärkeä vahvistus tälle-joka nousi otsikoihin ympäri maailman-tapahtui auringonpimennyksen aikana 29.toukokuuta 1919, jolloin havaittiin, että auringon lähellä olevista tähdistä tulevaa valoa taivutti kulma, joka oli täsmälleen ennustettu aika-avaruuden odotetulla kaarevuudella lähellä massiivista aurinkoa. Valtava massa voi periaatteessa vääntää aika-avaruutta niin voimakkaasti, että mikä tahansa massasta lähtevä säteily kaartuu takaisin sisään eikä pääse pakenemaan. Näiden valtavien massojen ajatellaan olevan olemassa mustina aukkoina.

Vastaa

Sähköpostiosoitettasi ei julkaista. Pakolliset kentät on merkitty *