Quand Einstein publia la théorie de la relativité. La relativité en mots simples

La théorie de la relativité a été proposée par le brillant scientifique Albert Einstein en 1905.

Le scientifique a ensuite évoqué un cas particulier de son évolution.

Aujourd’hui, c’est ce qu’on appelle communément la théorie de la relativité restreinte ou SRT. Dans la station-service, ils étudient principes physiques mouvement uniforme et linéaire.

En particulier, c'est ainsi que la lumière se déplace s'il n'y a aucun obstacle sur son chemin ; une grande partie de cette théorie lui est consacrée.

Au cœur de la SRT, Einstein a posé deux principes fondamentaux :

1. Le principe de relativité. Toutes les lois physiques sont les mêmes pour les objets stationnaires et pour les corps se déplaçant de manière uniforme et rectiligne.
2. La vitesse de la lumière dans le vide est la même pour tous les observateurs et est égale à 300 000 km/s.

La théorie de la relativité est testable dans la pratique, Einstein a présenté des preuves sous forme de résultats expérimentaux.

Examinons les principes à l'aide d'exemples.

• Imaginons que deux objets se déplacent à des vitesses constantes strictement en ligne droite. Au lieu de considérer leurs mouvements par rapport à un point fixe, Einstein proposa de les étudier les uns par rapport aux autres. Par exemple, deux trains circulent sur des voies adjacentes avec différentes vitesses. Dans l’un vous êtes assis, dans l’autre, au contraire, votre ami. Vous le voyez, et sa vitesse par rapport à votre vue dépendra uniquement de la différence de vitesse des trains, mais pas de la vitesse à laquelle ils voyagent. Au moins jusqu'à ce que les trains commencent à accélérer ou à tourner.
• Ils aiment expliquer la théorie de la relativité dans exemples d'espace. Cela se produit parce que les effets augmentent avec l’augmentation de la vitesse et de la distance, d’autant plus que la lumière ne change pas sa vitesse. De plus, dans le vide, rien n’empêche la propagation de la lumière. Ainsi, le deuxième principe proclame la constance de la vitesse de la lumière. Si vous renforcez et allumez la source de rayonnement sur un vaisseau spatial, peu importe ce qui arrive au vaisseau lui-même : il peut se déplacer à grande vitesse, rester immobile ou disparaître complètement avec l'émetteur, l'observateur de la station verra la lumière après le même délai pour tous les incidents.

Théorie générale de la relativité.

De 1907 à 1916, Einstein a travaillé à la création de la théorie de la relativité générale. Cette section de physique étudie le mouvement des corps matériels en général ; les objets peuvent accélérer et changer de trajectoire. La théorie générale de la relativité combine la doctrine de l'espace et du temps avec la théorie de la gravité et établit des dépendances entre elles. Un autre nom est également connu : la théorie géométrique de la gravité. La théorie générale de la relativité repose sur les conclusions de la relativité restreinte. Les calculs mathématiques dans ce cas sont extrêmement complexes.

Essayons d'expliquer sans formules.

Postulats de la théorie générale de la relativité :

• l'environnement dans lequel les objets et leur mouvement sont considérés est quadridimensionnel ;
• tous les corps tombent à une vitesse constante.

Passons aux détails.

Ainsi, en relativité générale, Einstein utilise quatre dimensions : il a complété l'espace tridimensionnel habituel par le temps. Les scientifiques appellent la structure résultante le continuum espace-temps ou espace-temps. On prétend que les objets à quatre dimensions restent inchangés lorsqu’ils se déplacent, mais que nous ne pouvons percevoir que leurs projections en trois dimensions. Autrement dit, peu importe la force avec laquelle vous pliez la règle, vous ne verrez que les projections d’un corps inconnu en 4 dimensions. Einstein considérait le continuum espace-temps comme indivisible.

Concernant la gravité, Einstein a avancé le postulat suivant : la gravité est la courbure de l'espace-temps.

Autrement dit, selon Einstein, la chute d’une pomme sur la tête de l’inventeur n’est pas une conséquence de la gravité, mais une conséquence de la présence de masse-énergie au point affecté dans l’espace-temps. A partir d'un exemple à plat : prendre une toile, la tendre sur quatre supports, poser un corps dessus, on voit une bosse dans la toile ; les corps plus légers qui se trouvent à proximité du premier objet rouleront (ne seront pas attirés) du fait de la courbure de la toile.

Il a été prouvé que les rayons lumineux sont courbés en présence de corps gravitants. La dilatation du temps avec l'augmentation de l'altitude a également été confirmée expérimentalement. Einstein a conclu que l'espace-temps est courbé en présence d'un corps massif et que l'accélération gravitationnelle n'est qu'une projection 3D d'un mouvement uniforme dans un espace à 4 dimensions. Et la trajectoire des petits corps roulant sur la toile vers un objet plus grand reste pour elle-même rectiligne.

Actuellement, la relativité générale est à la pointe des autres théories de la gravité et est utilisée dans la pratique par les ingénieurs, les astronomes et les développeurs de systèmes de navigation par satellite. Albert Einstein est en réalité un grand transformateur de la science et du concept des sciences naturelles. Outre la théorie de la relativité, il a créé la théorie du mouvement brownien, étudié la théorie quantique de la lumière et participé au développement des fondements de la statistique quantique.

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Introduction

2. La théorie générale de la relativité d'Einstein

Conclusion

Liste des sources utilisées

Introduction

Même à la fin du XIXe siècle, la plupart des scientifiques étaient enclins à penser que l'image physique du monde était fondamentalement construite et resterait inébranlable à l'avenir - seuls les détails restaient à clarifier. Mais au cours des premières décennies du XXe siècle, les conceptions physiques ont radicalement changé. C'était une conséquence de la "cascade" découvertes scientifiques réalisé au cours d'une période historique extrêmement courte couvrant dernières années Le XIXe siècle et les premières décennies du XXe, dont beaucoup ne correspondaient pas à la compréhension de l’expérience humaine ordinaire. Un exemple frappant est la théorie de la relativité créée par Albert Einstein (1879-1955).

Le principe de relativité a été établi pour la première fois par Galilée, mais n'a reçu sa formulation définitive que dans la mécanique newtonienne.

Le principe de relativité signifie que dans tous les systèmes inertiels, tous les processus mécaniques se déroulent de la même manière.

Lorsque l’image mécaniste du monde dominait dans les sciences naturelles, le principe de relativité ne faisait l’objet d’aucun doute. La situation a radicalement changé lorsque les physiciens ont commencé à étudier sérieusement les phénomènes électriques, magnétiques et optiques. L’insuffisance de la mécanique classique pour décrire les phénomènes naturels est devenue évidente pour les physiciens. La question s’est posée : le principe de relativité s’applique-t-il également aux phénomènes électromagnétiques ?

Décrivant le déroulement de son raisonnement, Albert Einstein souligne deux arguments qui témoignent en faveur de l'universalité du principe de relativité :

Ce principe est appliqué avec une grande précision en mécanique, et on peut donc espérer qu'il sera également correct en électrodynamique.

Si les systèmes inertiels ne sont pas équivalents pour décrire les phénomènes naturels, alors il est raisonnable de supposer que les lois de la nature sont plus facilement décrites dans un seul système inertiel.

Par exemple, considérons le mouvement de la Terre autour du Soleil à une vitesse de 30 kilomètres par seconde. Si le principe de relativité n'était pas respecté dans ce cas, alors les lois du mouvement des corps dépendraient de la direction et de l'orientation spatiale de la Terre. Rien de tel, c'est-à-dire l'inégalité physique des différentes directions n'a pas été détectée. Mais il y a là une apparente incompatibilité du principe de relativité avec le principe bien établi de la constance de la vitesse de la lumière dans le vide (300 000 km/s).

Un dilemme se pose : rejet soit du principe de constance de la vitesse de la lumière, soit du principe de relativité. Le premier principe est établi avec une telle précision et sans ambiguïté qu’il serait manifestement injustifié de l’abandonner ; il n'y a pas moins de difficultés à nier le principe de relativité dans le domaine des processus électromagnétiques. En fait, comme l’a montré Einstein :

"La loi de propagation de la lumière et le principe de relativité sont compatibles."

L'apparente contradiction du principe de relativité avec la loi de constance de la vitesse de la lumière vient du fait que la mécanique classique, selon Einstein, reposait « sur deux hypothèses injustifiées » : l'intervalle de temps entre deux événements ne dépend pas de l'état de mouvement. du corps de référence et la distance spatiale entre deux points d'un corps rigide ne dépend pas de l'état de mouvement du corps de référence. Au cours de l'élaboration de sa théorie, il dut abandonner : les transformations galiléennes et accepter les transformations de Lorentz ; du concept newtonien d'espace absolu et de la définition du mouvement d'un corps par rapport à cet espace absolu.

Chaque mouvement d'un corps se produit par rapport à un corps de référence spécifique et donc tous les processus et lois physiques doivent être formulés par rapport à un système de référence ou à des coordonnées précisément spécifiées. Par conséquent, il n’y a pas de distance, de longueur ou d’extension absolue, tout comme il ne peut y avoir de temps absolu.

Les nouveaux concepts et principes de la théorie de la relativité ont considérablement modifié les concepts physiques et scientifiques généraux d'espace, de temps et de mouvement, qui ont dominé la science pendant plus de deux cents ans.

Tout ce qui précède justifie la pertinence du thème choisi.

Le but de ce travail est une étude et une analyse approfondies de la création des théories restreintes et générales de la relativité par Albert Einstein.

L'ouvrage se compose d'une introduction, de deux parties, d'une conclusion et d'une liste de références. Le volume total de travail est de 16 pages.

1. La théorie restreinte de la relativité d'Einstein

En 1905, Albert Einstein, s'appuyant sur l'impossibilité de détecter un mouvement absolu, conclut que tous les systèmes de référence inertiels sont égaux. Il a formulé deux postulats les plus importants qui ont constitué la base d'une nouvelle théorie de l'espace et du temps, appelée théorie de la relativité restreinte (STR) :

1. Le principe de relativité d’Einstein – ce principe était une généralisation du principe de relativité de Galilée à tout phénomènes physiques. Il dit : tous les processus physiques dans les mêmes conditions dans des référentiels inertiels (IRS) se déroulent de la même manière. Cela signifie qu’aucune expérience physique réalisée à l’intérieur d’un ISO fermé ne peut établir s’il est au repos ou s’il se déplace de manière uniforme et rectiligne. Ainsi, tous les IFR sont complètement égaux et les lois physiques sont invariantes par rapport au choix des IFR (c'est-à-dire que les équations exprimant ces lois ont la même forme dans tous les systèmes de référence inertiels).

2. Le principe de constance de la vitesse de la lumière - la vitesse de la lumière dans le vide est constante et ne dépend pas du mouvement de la source et du récepteur de lumière. Il en est de même dans toutes les directions et dans tous les référentiels inertiels. La vitesse de la lumière dans le vide - la vitesse limite dans la nature - est l'une des constantes physiques les plus importantes, appelées constantes mondiales.

Une analyse approfondie de ces postulats montre qu’ils contredisent les idées sur l’espace et le temps acceptées dans la mécanique newtonienne et reflétées dans les transformations de Galilée. En effet, selon le principe 1, toutes les lois de la nature, y compris les lois de la mécanique et de l'électrodynamique, doivent être invariantes par rapport aux mêmes transformations de coordonnées et de temps effectuées lors du passage d'un système de référence à un autre. Les équations de Newton satisfont à cette exigence, mais pas les équations électrodynamiques de Maxwell, c'est-à-dire s'avèrent non invariants. Cette circonstance a conduit Einstein à la conclusion que les équations de Newton avaient besoin d'être clarifiées, de sorte que les équations de la mécanique et les équations de l'électrodynamique se révéleraient invariantes par rapport aux mêmes transformations. La modification nécessaire des lois de la mécanique a été réalisée par Einstein. En conséquence, une mécanique est née, conforme au principe de relativité d'Einstein - la mécanique relativiste.

Le créateur de la théorie de la relativité a formulé le principe de relativité généralisée, qui s'étend désormais aux phénomènes électromagnétiques, dont le mouvement de la lumière. Ce principe stipule qu'aucune expérience physique (mécanique, électromagnétique, etc.) réalisée dans un cadre de référence donné ne peut établir la différence entre les états de repos et le mouvement linéaire uniforme. L’addition classique des vitesses n’est pas applicable à la propagation des ondes électromagnétiques et de la lumière. Pour tous les processus physiques, la vitesse de la lumière a la propriété d’être infinie. Afin de donner à un corps une vitesse égale à la vitesse de la lumière, il faut une quantité infinie d’énergie, et c’est pourquoi il est physiquement impossible à un corps d’atteindre cette vitesse. Ce résultat a été confirmé par des mesures effectuées sur les électrons. L'énergie cinétique d'une masse ponctuelle croît plus vite que le carré de sa vitesse et devient infinie pour une vitesse égale à la vitesse de la lumière.

La vitesse de la lumière est la vitesse maximale de propagation des influences matérielles. Il ne peut s'additionner à aucune vitesse et s'avère constant pour tous les systèmes inertiels. Tous les corps en mouvement sur Terre ont une vitesse nulle par rapport à la vitesse de la lumière. En effet, la vitesse du son n'est que de 340 m/s. C'est l'immobilité comparée à la vitesse de la lumière.

De ces deux principes - la constance de la vitesse de la lumière et le principe de relativité étendue de Galilée - toutes les dispositions de la théorie restreinte de la relativité découlent mathématiquement. Si la vitesse de la lumière est constante pour tous les systèmes inertiels et qu'ils sont tous égaux, alors les quantités physiques de longueur du corps, d'intervalle de temps et de masse seront différentes pour différents systèmes de référence. Ainsi, la longueur d'un corps dans un système en mouvement sera la plus petite par rapport à un corps stationnaire. D'après la formule :

où /" est la longueur d'un corps dans un système en mouvement avec une vitesse V par rapport à un système stationnaire ; / est la longueur d'un corps dans un système stationnaire.

Pour une période de temps, la durée d’un processus, c’est le contraire qui est vrai. Le temps s'étirera, pour ainsi dire, s'écoulera plus lentement dans un système en mouvement que dans un système stationnaire, dans lequel ce processus sera plus rapide. D'après la formule :

Rappelons que les effets de la théorie de la relativité restreinte seront détectés à des vitesses proches de la lumière. À des vitesses significatives moins de vitesse les formules légères de SRT se transforment en formules de mécanique classique.

Fig. 1. Expérimentez "Le train d'Einstein"

Einstein a essayé de montrer clairement comment l'écoulement du temps ralentit dans un système en mouvement par rapport à un système stationnaire. Imaginons un quai ferroviaire, devant lequel passe un train à une vitesse proche de la vitesse de la lumière (Fig. 1).

Il y a cent ans, en 1915, un jeune scientifique suisse, qui avait déjà fait des découvertes révolutionnaires en physique à l'époque, proposait une compréhension fondamentalement nouvelle de la gravité.

En 1915, Einstein publia la théorie de la relativité générale, qui caractérise la gravité comme une propriété fondamentale de l'espace-temps. Il a présenté une série d'équations décrivant l'effet de la courbure de l'espace-temps sur l'énergie et le mouvement de la matière et du rayonnement qui y sont présents.

Cent ans plus tard, la théorie de la relativité générale (GTR) est devenue la base de la construction de la science moderne, elle a résisté à tous les tests avec lesquels les scientifiques l'ont attaquée.

Mais jusqu'à récemment, il était impossible de mener des expériences dans des conditions extrêmes pour tester la stabilité de la théorie.

Il est étonnant de constater à quel point la théorie de la relativité s'est avérée solide en 100 ans. Nous utilisons toujours ce qu’Einstein a écrit !

Clifford Will, physicien théoricien, Université de Floride

Les scientifiques disposent désormais de la technologie nécessaire pour rechercher des phénomènes physiques au-delà de la relativité générale.

Un nouveau regard sur la gravité

La théorie de la relativité générale décrit la gravité non pas comme une force (comme elle apparaît dans la physique newtonienne), mais comme une courbure de l'espace-temps due à la masse des objets. La Terre tourne autour du Soleil, non pas parce que l’étoile l’attire, mais parce que le Soleil déforme l’espace-temps. Si vous placez une lourde boule de bowling sur une couverture tendue, la couverture changera de forme - la gravité affecte l'espace de la même manière.

La théorie d'Einstein prédisait des découvertes folles. Par exemple, la possibilité de l’existence de trous noirs, qui courbent l’espace-temps à tel point que rien ne peut s’échapper de l’intérieur, pas même la lumière. Sur la base de cette théorie, des preuves ont été trouvées pour l'opinion généralement acceptée aujourd'hui selon laquelle l'Univers est en expansion et en accélération.

La relativité générale a été confirmée par de nombreuses observations. Einstein lui-même a utilisé la relativité générale pour calculer l'orbite de Mercure, dont le mouvement ne peut être décrit par les lois de Newton. Einstein a prédit l'existence d'objets si massifs qu'ils courbent la lumière. Il s’agit d’un phénomène de lentille gravitationnelle que les astronomes rencontrent souvent. Par exemple, la recherche d’exoplanètes repose sur l’effet de changements subtils dans le rayonnement courbé par le champ gravitationnel de l’étoile autour de laquelle la planète orbite.

Tester la théorie d'Einstein

La relativité générale fonctionne bien pour la gravité ordinaire, comme le montrent les expériences sur Terre et les observations de planètes. système solaire. Mais il n’a jamais été testé dans des conditions de champs extrêmement forts dans des espaces situés aux limites de la physique.

La manière la plus prometteuse de tester la théorie dans de telles conditions consiste à observer des changements dans l’espace-temps appelés ondes gravitationnelles. Ils apparaissent à la suite d'événements majeurs, de la fusion de deux corps massifs, tels que des trous noirs, ou d'objets particulièrement denses - les étoiles à neutrons.

Un feu d’artifice cosmique de cette ampleur ne refléterait que les plus petites ondulations de l’espace-temps. Par exemple, si deux trous noirs entraient en collision et fusionnaient quelque part dans notre Galaxie, les ondes gravitationnelles pourraient étirer et comprimer la distance entre les objets situés à un mètre l'un de l'autre sur Terre d'un millième du diamètre d'un noyau atomique.

Des expériences sont apparues permettant d'enregistrer les changements dans l'espace-temps dus à de tels événements.

Il y a de fortes chances de détecter des ondes gravitationnelles dans les deux prochaines années.

Will Clifford

L'Observatoire des ondes gravitationnelles à interféromètre laser (LIGO), doté d'observatoires près de Richland, dans l'État de Washington, et de Livingston, en Louisiane, utilise un laser pour détecter d'infimes distorsions dans des détecteurs doubles en forme de L. Lorsque les ondulations de l’espace-temps traversent les détecteurs, elles étirent et compriment l’espace, provoquant un changement de dimension du détecteur. Et LIGO peut les mesurer.

LIGO a lancé une série de lancements en 2002, mais n'a pas obtenu de résultats. Des améliorations ont été apportées en 2010 et le successeur de l'organisation, Advanced LIGO, devrait être à nouveau opérationnel cette année. De nombreuses expériences prévues visent à découvrir ondes gravitationnelles.

Une autre façon de tester la théorie de la relativité consiste à examiner les propriétés des ondes gravitationnelles. Par exemple, ils peuvent être polarisés, comme la lumière traversant des lunettes polarisées. La théorie de la relativité prédit les caractéristiques d'un tel effet, et tout écart par rapport aux calculs peut devenir une raison de douter de la théorie.

Théorie unifiée

Clifford Will estime que la découverte des ondes gravitationnelles ne fera que renforcer la théorie d'Einstein :

Je pense que nous devons continuer à rechercher des preuves de la relativité générale afin d'être sûrs qu'elles sont correctes.

Pourquoi ces expériences sont-elles nécessaires ?

L'une des tâches les plus importantes et les plus difficiles à réaliser physique moderne- la recherche d’une théorie qui relierait les recherches d’Einstein, c’est-à-dire la science du macrocosme, et la mécanique quantique, la réalité des plus petits objets.

Les progrès dans ce domaine, la gravité quantique, pourraient nécessiter des changements dans la relativité générale. Il est possible que les expériences de gravité quantique nécessitent tellement d’énergie qu’elles seraient impossibles à réaliser. "Mais qui sait", dit Will, "peut-être qu'il y a un effet dans l'univers quantique qui est insignifiant, mais consultable."

La théorie d'Einstein a introduit les postulats suivants dans la compréhension des lois mondiales liées au temps : - pas absolument, c'est-à-dire la simultanéité des événements trouve un sens dans un cadre de référence. Le passage du temps dépend du mouvement, il est donc relatif ; - l'espace et le temps constituent un monde à quatre dimensions ; - les forces gravitationnelles influencent le temps : plus le temps est long et plus lent - en fonction de la gravité, peut changer, mais seulement dans le temps ; sens de décroissance ; - y un corps en mouvement possède une réserve d'énergie cinétique : sa masse est supérieure à la masse du même corps au repos, ayant abandonné le concept newtonien du temps absolu, a non seulement prouvé que le temps est toujours relatif, mais aussi fermement lié à la gravité et à la vitesse du corps, en fonction du système de référence. C'est Einstein qui, au début du XXe siècle, a été le plus proche de la compréhension de la relativité du temps. Conformément à la théorie de la relativité, la vitesse du temps dépend également directement de la distance d'un objet au centre de gravité. comme la vitesse de déplacement de l'objet. Plus la vitesse est élevée, plus le temps est court. Pour une explication plus claire de la relativité du temps, nous pouvons donner. La personne reste dans une pièce spécialement aménagée avec une fenêtre et une horloge pour mesurer le temps passé. Si, après plusieurs jours, vous lui demandez combien de temps il est resté dans cette pièce, sa réponse dépendra du décompte des couchers et levers de soleil et des horloges qu'il regardait toujours. Dans ses calculs, par exemple, il est resté dans la pièce pendant 3 jours, mais si vous lui dites que le soleil était faux et que l'horloge était pressée, alors tous ses calculs perdront leur sens. La relativité du temps peut être tout à fait vécue. clairement dans un rêve. Parfois, il semble à une personne que son rêve dure des heures, mais en réalité tout se passe en quelques secondes.

En 1905, Albert Einstein affirmait que les lois de la physique étaient universelles. C'est ainsi qu'il a créé la théorie de la relativité. Le scientifique a passé dix ans à prouver ses hypothèses, qui sont devenues la base d'une nouvelle branche de la physique et ont donné de nouvelles idées sur l'espace et le temps.

Attraction ou gravité

Deux objets s'attirent avec une certaine force. Cela s’appelait la gravité. Isaac Newton a découvert les trois lois du mouvement sur la base de cette hypothèse. Cependant, il supposait que la gravité était une propriété d’un objet.

Albert Einstein, dans sa théorie de la relativité, s'est appuyé sur le fait que les lois de la physique sont vraies dans tous les cadres de référence. En conséquence, il a été découvert que l’espace et le temps sont étroitement liés. système unifié, appelé « espace-temps » ou « continuum ». Les bases de la théorie de la relativité ont été posées, qui comprenaient deux postulats.

Le premier est le principe de relativité, selon lequel il est impossible de déterminer expérimentalement si un système inertiel est au repos ou en mouvement. Le second est le principe d’invariance de la vitesse de la lumière. Il a prouvé que la vitesse de la lumière dans le vide est constante. Les événements qui se produisent à un moment donné pour un observateur peuvent se produire pour d’autres observateurs à d’autres moments. Einstein s'est également rendu compte que les objets massifs provoquaient une distorsion dans l'espace-temps.

Données expérimentales

Bien que les instruments modernes ne puissent pas détecter les distorsions du continuum, elles ont été prouvées indirectement.

La lumière autour d’un objet massif, tel qu’un trou noir, est courbée, la faisant agir comme une lentille. Les astronomes utilisent généralement cette propriété pour étudier les étoiles et les galaxies situées derrière des objets massifs.

La Croix d'Einstein, un quasar de la constellation de Pégase, est un excellent exemple de lentille gravitationnelle. La distance jusqu'à lui est d'environ 8 milliards d'années-lumière. Depuis la Terre, un quasar est visible car entre lui et notre planète se trouve une autre galaxie, qui agit comme une lentille.

Un autre exemple serait l'orbite de Mercure. Cela change avec le temps en raison de la courbure de l’espace-temps autour du Soleil. Les scientifiques ont découvert que dans quelques milliards d’années, la Terre et Mercure pourraient entrer en collision.

Le rayonnement électromagnétique d'un objet peut être légèrement retardé dans le champ gravitationnel. Par exemple, le son provenant d'une source en mouvement varie en fonction de la distance par rapport au récepteur. Si la source se déplace vers l'observateur, l'amplitude des ondes sonores diminue. Au fur et à mesure que l'on s'éloigne, l'amplitude augmente. Le même phénomène se produit avec les ondes lumineuses à toutes les fréquences. C'est ce qu'on appelle le redshift.

En 1959, Robert Pound et Glen Rebka ont mené une expérience pour prouver l'existence du redshift. Ils ont « projeté » des rayons gamma de fer radioactif vers la tour de l’Université Harvard et ont découvert que la fréquence des oscillations des particules au niveau du récepteur était inférieure à celle calculée en raison des distorsions causées par la gravité.

On pense que les collisions entre deux trous noirs créent des « ondulations » dans

Qui aurait pensé qu'un petit postier changeraitles fondements de la science de son temps ? Mais c'est arrivé ! La théorie de la relativité d'Einstein nous a obligés à reconsidérer la vision habituelle de la structure de l'Univers et a ouvert de nouveaux domaines de connaissance scientifique.

La plupart des découvertes scientifiques se font grâce à des expériences : les scientifiques répètent leurs expériences plusieurs fois pour être sûrs de leurs résultats. Le travail était généralement effectué dans des universités ou des laboratoires de recherche de grandes entreprises.

Albert Einstein a complètement changé l’image scientifique du monde sans mener une seule expérience pratique. Ses seuls outils étaient le papier et le stylo, et il réalisait toutes ses expériences dans sa tête.

lumière en mouvement

(1879-1955) fondait toutes ses conclusions sur les résultats de " expérience de pensée" Ces expériences ne pouvaient être réalisées que dans l’imagination.

Les vitesses de tous les corps en mouvement sont relatives. Cela signifie que tous les objets se déplacent ou restent stationnaires uniquement par rapport à un autre objet. Par exemple, une personne, immobile par rapport à la Terre, tourne en même temps avec la Terre autour du Soleil. Ou disons qu’une personne marche le long du wagon d’un train en mouvement dans le sens du mouvement à une vitesse de 3 km/h. Le train roule à une vitesse de 60 km/h. Par rapport à un observateur stationnaire au sol, la vitesse d’une personne sera de 63 km/h – la vitesse d’une personne plus la vitesse d’un train. S'il marchait à contre-courant, sa vitesse par rapport à un observateur immobile serait de 57 km/h.

Einstein a soutenu que la vitesse de la lumière ne peut pas être discutée de cette manière. La vitesse de la lumière est toujours constante, que la source lumineuse s'approche de vous, s'éloigne de vous ou soit immobile.

Plus vite, moins

Dès le début, Einstein a formulé des hypothèses surprenantes. Il a fait valoir que si la vitesse d'un objet s'approche de la vitesse de la lumière, sa taille diminue et sa masse, au contraire, augmente. Aucun corps ne peut être accéléré à une vitesse égale ou supérieure à la vitesse de la lumière.

Son autre conclusion était encore plus surprenante et semblait contredire bon sens. Imaginez celui de deux jumeaux, l'un restant sur Terre, tandis que l'autre voyageait dans l'espace à une vitesse proche de la vitesse de la lumière. 70 ans se sont écoulés depuis le début sur Terre. Selon la théorie d'Einstein, le temps s'écoule plus lentement à bord d'un navire et, par exemple, seulement dix ans s'y sont écoulés. Il s'avère que l'un des jumeaux restés sur Terre est devenu soixante ans de plus que le second. Cet effet est appelé " paradoxe des jumeaux" Cela semble tout simplement incroyable, mais des expériences en laboratoire ont confirmé qu’il existe réellement une dilatation du temps à des vitesses proches de la vitesse de la lumière.

Conclusion impitoyable

La théorie d'Einstein inclut également la célèbre formule E = mc 2, dans laquelle E est l'énergie, m est la masse et c est la vitesse de la lumière. Einstein soutenait que la masse pouvait être convertie en énergie pure. À la suite de l’application de cette découverte dans la vie pratique, l’énergie atomique et la bombe nucléaire sont apparues.

Einstein était un théoricien. Il a laissé à d'autres les expériences censées prouver l'exactitude de sa théorie. Beaucoup de ces expériences n’ont pu être réalisées tant que des instruments de mesure suffisamment précis ne sont pas disponibles.

Faits et événements

• L'expérience suivante a été réalisée : un avion, sur lequel était installée une horloge très précise, a décollé et, volant autour de la Terre à grande vitesse, a atterri au même point. Les horloges à bord de l’avion étaient à une infime fraction de seconde de celles de la Terre.
• Si vous laissez tomber une balle dans un ascenseur en tombant avec une accélération de chute libre, la balle ne tombera pas, mais semblera suspendue dans les airs. Cela se produit parce que la balle et l'ascenseur tombent à la même vitesse.
• Einstein a prouvé que la gravité affecte les propriétés géométriques de l'espace-temps, qui à leur tour affectent le mouvement des corps dans cet espace. Ainsi, deux corps qui commencent à se déplacer parallèlement l’un à l’autre finiront par se rencontrer en un point.

Plier le temps et l'espace

Dix ans plus tard, en 1915-1916, Einstein développa une nouvelle théorie de la gravité, qu'il appela relativité générale. Il a soutenu que l’accélération (le changement de vitesse) agit sur les corps de la même manière que la force de gravité. Un astronaute ne peut pas déterminer, à partir de ses sentiments, s'il est attiré grande planète, ou la fusée a commencé à ralentir.

Si vaisseau spatial accélère jusqu'à une vitesse proche de la vitesse de la lumière, puis l'horloge qui s'y trouve ralentit. Plus le navire se déplace vite, plus l’horloge ralentit.

Ses différences avec la théorie de la gravitation de Newton apparaissent lors de l'étude d'objets cosmiques de masse énorme, comme les planètes ou les étoiles. Des expériences ont confirmé la courbure des rayons lumineux passant à proximité de corps de grande masse. En principe, il est possible qu’un champ gravitationnel soit si puissant que la lumière ne puisse pas s’en échapper. Ce phénomène est appelé " trou noir" Des « trous noirs » auraient été découverts dans certains systèmes stellaires.

Newton soutenait que les orbites des planètes autour du Soleil étaient fixes. La théorie d'Einstein prédit une lente rotation supplémentaire des orbites des planètes, associée à la présence du champ gravitationnel du Soleil. La prédiction a été confirmée expérimentalement. Ce fut vraiment une découverte historique. La loi de la gravitation universelle de Sir Isaac Newton a été modifiée.

Le début de la course aux armements

Les travaux d'Einstein ont fourni la clé de nombreux secrets de la nature. Ils ont influencé le développement de nombreuses branches de la physique, de la physique des particules élémentaires à l'astronomie, la science de la structure de l'Univers.

Einstein ne s’est pas uniquement préoccupé de théorie dans sa vie. En 1914, il devient directeur de l'Institut de physique de Berlin. En 1933, lorsque les nazis sont arrivés au pouvoir en Allemagne, il a dû, en tant que juif, quitter ce pays. Il a déménagé aux Etats Unis.

En 1939, bien qu’il s’opposait à la guerre, Einstein écrivit une lettre au président Roosevelt pour l’avertir qu’une bombe qui aurait un énorme pouvoir destructeur pourrait être fabriquée et que l’Allemagne nazie avait déjà commencé à développer une telle bombe. Le Président a donné l'ordre de commencer les travaux. Cela a déclenché une course aux armements.