Ogólna teoria względności
relatywistyczna teoria grawitacji, paradygmat od 1919 / Z Wikipedii, wolnej encyclopedia
Drogi AI, mówmy krótko, odpowiadając po prostu na te kluczowe pytania:
Czy możesz wymienić najważniejsze fakty i statystyki dotyczące Ogólna teoria względności?
Podsumuj ten artykuł dla 10-latka
Ogólna teoria względności (OTW) – teoria ciążenia autorstwa Alberta Einsteina, ogłoszona w 1915 roku[uwaga 1]. Jest to współczesny paradygmat opisu grawitacji – najdokładniejszy potwierdzony model tego oddziaływania, poprawiający prawo powszechnego ciążenia Newtona, potrzebny zwłaszcza do opisu silnych pól oraz całościowej (globalnej) budowy Wszechświata. OTW to przykład teorii pola, która jest jednocześnie:
- klasyczna, tj. nie uwzględnia zjawisk kwantowych;
- relatywistyczna, to znaczy zgodna ze szczególną teorią względności, w tym wynikającym z niej ograniczeniem prędkości oddziaływań do tej światła w próżni (c);
- tensorowa – potencjał nie jest w niej opisany ani pojedynczą liczbą (skalarem), ani wektorem w przestrzeni kartezjańskiej, lecz macierzą, konkretniej symetryczną macierzą kwadratową wymiaru 4×4.
Ten artykuł od 2017-02 wymaga zweryfikowania podanych informacji. |
Ta druga cecha odróżnia OTW od wcześniejszej teorii Newtona i czyni ją bliższą elektrodynamice Maxwella. OTW to jedna z geometrycznych teorii oddziaływań – ruch ciał wynika w niej z zakrzywienia czasoprzestrzeni, a potencjał grawitacyjny odpowiada krzywiźnie. Zależność tej wielkości od energii i pędu źródła jest zadana równaniem Einsteina – układem dziesięciu nieliniowych równań różniczkowych cząstkowych, opisujących przestrzeń pseudoriemannowską. Podstawowe postulaty tej teorii, na których opierają się równania pola, to:
- zasada równoważności – układy odniesienia spadające swobodnie są w niej lokalnie inercjalne;
- uogólniona zasada względności – równania OTW są jednakowe nie tylko w inercjalnych układach odniesienia, ale też w części nieinercjalnych, konkretniej tych spadających swobodnie; właśnie stąd pochodzi nazwa tej teorii[potrzebny przypis].
OTW wyjaśniła pewne obserwacje trudne do pogodzenia z teorią Newtona, a także przewidziała dalsze zjawiska, po raz pierwszy potwierdzone w 1919 roku przez Arthura Eddingtona, co przyniosło Einsteinowi światową sławę[potrzebny przypis]. Na teorii Einsteina zbudowano też modele kosmologiczne, w tym model FLRW, który poprawnie opisał rozszerzanie się obserwowalnego Wszechświata oraz potwierdzony później Wielki Wybuch. Oprócz tego dzięki OTW odkryto grawitacyjną dylatację czasu istotną dla technologii GPS, soczewkowanie grawitacyjne, czarne dziury oraz fale czasoprzestrzeni, co stworzyło nowe metody i obszary badań astrofizyki. Za rozwój OTW oraz jej potwierdzenie przyznano kilka Nagród Nobla w dziedzinie fizyki oraz inne wyróżnienia naukowe jak Medal Copleya, Nagroda Alberta Einsteina, Nagroda Wolfa w dziedzinie fizyki czy Nagroda Fizyki Fundamentalnej; powstały całe towarzystwa badawcze poświęcone rozwijaniu tej teorii i blisko powiązanych tematów[1].
Mimo doskonałej zgodności z obserwacjami OTW prawdopodobnie nie jest teorią ostateczną. Poszukiwane są modele kwantowej grawitacji, które mogą usunąć jej anomalne rozwiązania jak osobliwości oraz zamknięte krzywe czasopodobne, a dzięki temu lepiej opisać czarne dziury, Wielki Wybuch i ekstremalne oddziaływania cząstek elementarnych, przy których siła ciążenia staje się porównywalna z pozostałymi oddziaływaniami podstawowymi. Oprócz tego astronomiczne problemy ciemnej materii i ciemnej energii próbuje się rozwiązać nie tylko postulowaniem nowych substancji, ale też modyfikacją równań Einsteina. Sam twórca OTW pracował nad jej rewizjami, w tym nad unifikacją tej teorii z elektrodynamiką. Jego strategię zarzucono[potrzebny przypis], jednak część fizyków żywi podobne nadzieje – poszukiwana kwantowa teoria grawitacji mogłaby być połączona z teoriami innych sił; cel ten bywa nazywany teorią wszystkiego.