-------------------------------------- GENIÁLNÍ FYZIK --------------------------------------
Nová teorie gravitace
Speciální teorie relativity popisuje chování těles, která se vůči sobě pohybují stálou rychlostí a uplatňuje se hlavně při velmi vysokých rychlostech. Nedá se však použít u pohybů křivočarých a nerovnoměrných, například v silném gravitačním poli. Einstein proto v práci pokračoval a po několikaletém úsilí se mu v roce 1915 podařilo rozšířit teorii relativity i na pohyby zrychlené. Cesta k řešení však nebyla jednoduchá a vyžádala si kromě brilantního uvažování fyzikálního také hluboké znalosti matematiky. Ukázalo se, že bude třeba vytvořit novou teorii gravitace - a tou je právě obecná teorie relativity.
Hmotnost tělesa můžeme měřit dvojím způsobem:
- využijeme gravitačního působení na měřené těleso, lidově řečeno těleso zvážíme na vahách a určíme tak jeho gravitační hmotnost
- působíme na těleso určitou silou a změříme zrychlení, s jakým se dá těleso do pohybu. Čím větší je hmotnost tělesa, tím menší bude jeho zrychlení. Tímto způsobem zjistíme setrvačnou hmotnost tělesa
Ať zjišťujeme hmotnost prvním nebo druhým způsobem, dojdeme vždy ke stejnému výsledku - gravitační i setrvačná hmotnost tělesa je stejná. Tento fakt znala už klasická mechanika, ale nikdo si jím nijak zvlášť „nelámal hlavu“.
Die Grundlage der allgemeinen Relativitatstheorie
Základy obecné teorie relativity
zveřejněno 20. 3. 1916
 Einstein na rozdíl od ostatních fyziků tuto skutečnost nepovažoval za "náhodu", ale právě naopak ji považoval za zásadní. Jako základ nové teorie formuloval princip ekvivalence. Při každé změně rychlosti na těleso působí tzv. setrvačná síla. Například při rozjíždění auta nás setrvačná síla „zatlačí“ do sedadla, při prudkém zabrzdění nás naopak vymrští vpřed (pokud nejsme řádně připoutáni). Stejnou situaci si však může pozorovatel vysvětlit i jinak - příčinou pohybu těles není změna rychlosti, ale gravitační síla, která na ně začala působit. Gravitační působení má na tělesa stejné účinky jako zrychlení nebo zpomalení jejich pohybu a to je právě podstatou principu ekvivalence.
Ve spolupráci s matematikem Grossmannem podal Einstein zcela originální interpretaci obecné teorie relativity. Podle ní je gravitační pole projevem zakřivení časoprostoru - v prostoru, v němž působí gravitační pole, neplatí zákony euklidovské geometrie, kterou známe už ze školních lavic. Zakřivení časoprostoru je tím větší, čím silnější je gravitační pole. Tak je tomu v blízkosti velmi hmotných těles, například hvězd. K extrémnímu zakřivení dochází v okolí tzv. „černých děr“.
Zemské gravitační pole je poměrně slabé a k jeho popisu můžeme bez problémů a s dostatečnou přesností použít jednodušší Newtonovu gravitační teorii. Einsteinova teorie se uplatní až v případě silných gravitačních polí hvězd. Jedním z důsledků obecné teorie relativity je zakřivení dráhy světelných paprsků v gravitačním poli hvězd: světlo má energii a podle speciální teorie také hmotnost. Proto je jeho dráha v blízkosti hvězd zakřivována. Tento efekt předpověděl Einstein už v roce 1913, ale ověřit se ho podařilo teprve v roce 1919 při zatmění Slunce. Jiný efekt - relativistický rudý posuv ve spektru hvězd a galaxií - se stal neocenitelným pomocníkem astronomů, zkoumajících stavbu vesmíru.
|
