תורת היחסות הכללית של אלברט איינשטיין
אלברט איינשטיין
תורת היחסות הכללית
אף על פי שאינשטיין שינה את פני הפיזיקה המודרנית עם פרסום מאמרו משנת 1905 על יחסיות מיוחדת, הוא לא היה מרוצה מהתאוריה. הוא רצה לבנות תיאוריה כללית יותר שתכלול ותסביר את כוח המשיכה.
אלברט איינשטיין בשנת 1921
מקור: תצלום פרס נובל לפיזיקה
האיש הנופל
אחד מניסויי המחשבה הראשונים של איינשטיין בנושא כלל אדם נופל. הוא הבין שאדם שנופל בנפילה חופשית לא ירגיש את משקלו שלו. אם האדם היה בחדר סגור בזמן נפילתו, היה לו את אותה חוויה כמו מישהו שצף חסר משקל בחלל החיצון (לפחות עד שהוא פגע בקרקע). פירוש הדבר עבור איינשטיין היה שכוח המשיכה לא היה קיים אצל המתבונן.
עקרון השוויון
איינשטיין השתמש בניסוי המחשבה 'האיש הנופל' שלו כדי לפתח את עקרון השוויון. עיקרון זה אמר כי השפעות הכבידה והשפעות התאוצה נוצרו על ידי אותו מבנה. הוא פרסם את רעיונותיו בסוף מאמר משנת 1907 שפורסם על ידישנתון לרדיואקטיביות ואלקטרוניקה. למרות שזה ייקח עוד כמה שנים, הרעיון של עקרון השוויון ישמש צעד חשוב בדרך לתורת היחסות הכללית.
תחזיות מוקדמות
בנוסף על השגת עקרון השוויון, איינשטיין השתמש ברעיון זה בכדי לחזות כמה תחזיות חשובות בעולם האמיתי. ראשית, הוא הוכיח כי השעונים אכן יעבדו לאט יותר ככל ששדה הכבידה יהיה אינטנסיבי יותר. במילים אחרות, שעונים על צדק יפעלו לאט יותר מאשר שעונים על כדור הארץ. זה ידוע כיום כהרחבת זמן הכבידה. איינשטיין גם חזה שכוח המשיכה יביא להתעקמות האור, חיזוי שניתן להוכיח באמצעות ניסוי.
תמונה זו מציגה את אחד מניסויי המחשבה של איינשטיין
שם הוא משווה כדור שנופל לרצפה ברקטה מואצת
(משמאל) ואחד על כדור הארץ (מימין).
ההשפעה זהה בשני המצבים.
מקור: Markus Poessel (Mapos), CC BY-SA 3.0,
https://commons.wikimedia.org/w/index.php?curid=4381205
אסטרטגיות
במהלך השנים הבאות ינשטיין אינשטיין לפיתרון לתורת היחסות הכללית תוך שימוש בשתי אסטרטגיות שונות: אסטרטגיה מתמטית ואסטרטגיה פיזיקלית. את ניסיונותיו המוקדמים בשנת 1912 בפתרון המתמטי ניתן לראות במחברת בשםמחברת ציריך. עם זאת, איינשטיין נטש את האסטרטגיה המתמטית לאחר שנה בהרגיש שהמשוואות הסופיות שלו אינן עומדות בתנאים הדרושים. לאחר מכן הוא פנה את מאמציו באופן מלא לאסטרטגיה הפיזית ושחרר מאמר שנודע בשםלְעַצֵבבנושא.
הצלחה ותורת היחסות הכללית
איינשטיין היה רק קצת מרוצה מה-לְעַצֵבנייר, ובשנת 1915 הוא הגיע להבנה שה-לְעַצֵבהתיאוריה הייתה לקויה. איינשטיין, אי פעם שהתמיד, חזר לאסטרטגיה מתמטית. בסוף 1915 החל איינשטיין ליצור משוואות שיסבירו את רעיון היחסות הכללית שלו. ההצלחה הגדולה הראשונה שלו הגיעה כשהוא חישב בהצלחה את התוצאות הנכונות לשינוי במסלולו של מרקורי. אירוע זה תואר כאחד הימים הרגשיים ביותר בחייו של איינשטיין. זו הייתה תוצאה של שנים רבות של עבודה קשה. לאחר מכן עידן את משוואותיו והציג אותן בהרצאה באקדמיה הפרוסית בשם 'משוואות השדה של כוח המשיכה. ' איינשטיין היה מחשיב את תורת היחסות הכללית שלו כהישג הכתר בקריירה שלו.
המשוואות החדשות של איינשטיין לא היו פשוטות כמו ה- E = mc הקודם שלושתייםאבל הם היו עמוקים באותה מידה. המפורסמות ביותר במשוואות השדה של איינשטיין נראות כך:
ליקוי חמה ואימות ניסיוני התיאוריה של איינשטיין לא הייתה מקובלת או נהגה על ידי העולם המדעי בהתחלה. בשנת 1919 אושרה התיאוריה שלו כאשר היא ניבאה נכון את הסטת אור הכוכבים על ידי השמש במהלך ליקוי חמה. האישור של התיאוריה שלו הביא לאיינשטיין תהילה עולמית. עיתון בריטי אחד הכריז 'מהפכה במדע - תורת היקום החדשה - רעיונות ניוטוניים הופלו.' למרות שניסוי זה הביא תשומת לב וקבלה משמעותית לתיאוריה, הפיזיקאים השתמשו בתיאוריה באופן נרחב עד שנות השישים והשבעים.
תמונה של ליקוי החמה של שנת 1919
מחבר: F. W. Dyson, A. S. Eddington, ו- C. Davidson
עובדות מעניינות
כאשר דן בהצלחתו במציאת פיתרון לתורת היחסות הכללית איינשטיין אמר 'החלומות הנועזים ביותר שלי התגשמו כעת.'
איינשטיין עבד עם המתמטיקאי דייוויד הילברט על תורת היחסות הכללית, כולל השתתפות בהרצאות של הילברט ושיתוף רעיונות באותיות.
אלברט איינשטיין תוכן ביוגרפיה
- סקירה כללית
- גדל איינשטיין
- חינוך, משרד הפטנטים ונישואין
- שנת הנס
- תורת היחסות הכללית
- קריירה אקדמית ופרס נובל
- עוזב את גרמניה ומלחמת העולם השנייה
- עוד תגליות
- מאוחר יותר חיים ומוות
- אלברט איינשטיין ציטוטים וביבליוגרפיה
ממציאים ומדענים אחרים:
עבודות מצוטטות
