Úvodní stránka
OBECNÁ TEORIE RELATIVITY
Einstein se snažil vybudovat teorii, která by platila nejen pro soustavy pohybující se stálou rychlostí (speciální teorie relativity), ale byla by platná pro všechny soustavy. Vznikla tak obecná teorie relativity (OTR), jejímž základem je princip ekvivalence. Podle něj se gravitační působení na tělesa projevuje stejně jako zrychlení jejich pohybu, zrychlení nelze odlišit od gravitace.
Einstein na objasnění principu ekvivalence uváděl myšlenkový pokus s výtahem:
Stojíme-li v uzavřené kabině stojícího výtahu, přitahuje nás Země gravitační silou F. Jakmile se začne výtah rozjíždět vzhůru, pociťujeme, že nás k podlaze tlačí větší síla. Můžeme si to vysvětlit dvěma způsoby:
- výtah se pohybuje zrychleným pohybem a přitom vzniká setrvačná síla směřující dolů, která se sčítá se silou gravitační
- zvětšení působící síly je způsobeno tím, že na nás začalo působit silnější gravitační pole
Obě vysvětlení jsou ekvivalentní, stejně platná. Záleží jen na nás, které si vybereme!
Obecná teorie relativity sloučila dva do té doby navzájem oddělené jevy - gravitaci a setrvačnost. Působení gravitačních sil se v této teorii převádí na změnu geometrických vlastností čtyřrozměrného časoprostoru. Časoprostor není neměnný, ale je ovlivňován tělesy, které se v něm vyskytují. Jeho zakřivení je tím větší, čím větší je hmotnost těles a čím silnější je jejich gravitační působení. Gravitační pole Země je poměrně slabé a zakřivení časoprostoru v její blízkosti je nepatrné. Proto můžeme pro jeho popis použít mnohem jednodušší klasický Newtonův gravitační zákon. Newtonova teorie vyhovuje pro naše zkušenosti běžného života, ale neplatí obecně. Odchylky se však projevují až v mnohem silnějších gravitačních polích, zejména v blízkosti hvězd.
Einstein při zveřejnění OTR předpověděl také dva do té doby neznámé jevy:
1. zakřivení světelných paprsků v gravitačním poli: podle OTR by se měl světelný paprsek procházející těsně kolem Slunce vlivem zakřivení časoprostoru odchýlit asi 1,75 úhlových vteřin od původního směru
Na obrázku je vidět, že při zatmění Slunce může pozorovatel díky ohybu paprsků
vidět hvězdu, která je ve skutečnosti zakryta slunečním kotoučem
2. gravitační rudý posuv: v silném gravitačním poli se "posunou" vlnové délky procházejícího světla směrem k větším hodnotám, směrem k červené části spektra.
Závěry obecné teorie relativity měly rozhodující podíl na vzniku nové vědecké disciplíny, kosmologie, která se zabývá vývojem a strukturou vesmíru. Gravitační pole a zakřivení časoprostoru v blízkosti některých vesmírných objektů je tak velké, že se z jejich povrchu nemohou dostat ani světelné paprsky. Těmto objektům se říká černé díry.
|