广义相对论的实验证据

不久之后的理论广义相对论出版于1915年,英国天文学家Arthur Eddington认为是爱因斯坦预测那光射线是弯曲的接近一个巨大的身体,他意识到可能是通过仔细对比验证明星在图像的位置太阳在一个太阳能eclipse与图片相同的区域空间当太阳在天空的另一个部分。验证推迟第一次世界大战,但在1919年一个极好的机会给自己提出了一个特别长日食,附近的明亮毕星团星团可见,从巴西到非洲北部海岸。爱丁顿率领这支普林西比,非洲海岸的一个小岛,安德鲁的Crommelin格林威治天文台领导的第二个探险Sobral,巴西。在仔细比较照片从探险和毕星团的参考照片,Eddington宣布星光已经偏离约1.75秒弧,广义相对论所预测的。(同样的效果产生引力透镜效应,一个巨大的宇宙物体聚焦光以外的另一个对象产生扭曲或放大图像。的天文发现广义相对论引力透镜在1979年给额外的支持)。

的进一步证据地球汞。在19世纪,人们发现汞不返回完全相同的地方每次都完成了椭圆轨道。相反,椭圆在太空中旋转缓慢,这在每个轨道近日点——最接近的太阳光照射角度略有不同。牛顿定律的重力无法解释这近日点转变,但广义相对论给了正确的轨道。

另一个证实了广义相对论的预言是在引力时间膨胀场,这意味着时钟运行较慢,因为他们的方法生产的质量。这是直接测量,也通过引力红移的光。时间膨胀导致光引力场中低频振动;因此,光转向一个更长的波长,红色。其他的测量验证的等效原理通过证明惯性和引力质量是完全一样的。

最引人注目的广义相对论预言说引力波。电磁波是由加速电荷和发现当他们把其他费用运动。同样,引力波会引起群众运动和启动时检测到在其他群众运动。然而,重力相比还是很弱电磁。只有一个巨大的宇宙事件,如两颗恒星的碰撞,可以生成探测引力波。努力感觉引力波始于1960年代,这样的波首次发现于2015年LIGO观察到两个黑洞130万光年升级为彼此。

小学粒子

的关系E=米c²的研究是至关重要的亚原子粒子。它决定了能源需要创建粒子或将一种类型转换为另一个粒子时释放的能量吃光了。例如,两个光子的能量,每E,可以形成两个粒子相撞,每个质量米=E/c²。这对产生过程是早期演化的一步宇宙,如所描述的大爆炸模型。

粒子加速器

基本粒子主要来自知识粒子加速器。这些机器提高亚原子粒子,通常电子或质子,近光的速度。这些充满活力的子弹撞击在选择目标时,阐明亚原子粒子是如何交互的,常常产生新物种的基本粒子。

粒子加速器不能正确地设计狭义相对论。在所谓的类型电子同步加速器例如,电子获得能量时遍历一个巨大的圆形跑道。仅仅低于光速,他们的质量是数千倍静止质量。结果,磁场用于保存电子在圆形轨道必须数千倍如果质量没有改变。

核裂变和核聚变:炸弹和恒星的过程

能量释放两种核的过程。在核裂变重核,如铀,分裂成两个较轻的原子核;在核聚变两个重轻原子核结合成一个一个。在每个过程中最后的总质量小于起始质量。根据关系的差异表现为能源E=Δ米c²,Δ米是质量赤字。

裂变原子弹和用于核反应堆生产民用和军事应用。氢融合成氦是恒星的能量来源并提供的力量氢弹。现在正在努力开发可控的氢聚变作为清洁、丰富的电源。

的全球定位系统

的全球定位系统(GPS)取决于相对论性原则。GPS接收机决定它的位置在地球表面处理与四个或更多的卫星发出的无线电信号。每颗卫星的距离计算是光的速度和信号的传输和接收之间的时间间隔。然而,地球的引力场和卫星的运动导致时间膨胀效应,和地球自转也有相对性影响。因此,GPS技术包括相对论修正使位置计算几厘米。

宇宙学

宇宙学、结构的研究和宇宙的起源,与重力是紧密联系的,决定了所有物质的宏观行为。广义相对论也扮演了一个角色在宇宙学初以来爱因斯坦和弗里德曼的计算。自那时以来,该理论提供了一个框架,用于容纳观测结果,如哈勃望远镜发现的膨胀的宇宙在1929年,以及大爆炸模型,这是公认的解释宇宙的起源。

爱因斯坦场方程的最新解决方案取决于特定的参数描述宇宙的命运和形状。一个是哈勃常数,它定义了宇宙膨胀的速度;另一种是宇宙中物质的密度,这决定了引力的强度。低于某个临界密度,宇宙重力将足够弱,永远将扩大,所以空间是无限的。高于这个值,重力会强大到足以让宇宙收缩回到原来的大小在有限时间的扩张,这一过程被称为“大危机。“在这种情况下,空间将是有限的或有界像一个球体的表面。当前在观测宇宙学的努力集中在测量最准确的哈勃常数可能值和临界密度。