Zlatý věk obecné relativity
Zlatým věkem obecné teorie relativity je období zhruba od roku 1960 do roku 1975, během kterého výzkum obecné teorie relativity , dříve považovaný za zajímavou, ale nepraktickou oblast, vstoupil do hlavního proudu teoretické fyziky . Během tohoto období bylo zavedeno mnoho konceptů a termínů, které obrátily naše chápání podstaty vesmíru, ve kterém žijeme, vzhůru nohama. Mezi tyto koncepty patří černé díry a časoprostorové singularity . Zároveň se kosmologie dostává do kategorie vážných fyzikálních věd a teorie velkého třesku se stává všeobecně uznávanou. Za konec zlatého věku je považován objev Hawkingova záření Stephenem Hawkingem .
Změna paradigmatu
Během zlatého věku obecné teorie relativity došlo ve vědeckém pohledu na svět k několika posunům paradigmatu. První a nejdůležitější změnou je, že teorie velkého třesku se stává uznávaným kosmologickým modelem. Mezi další klíčová paradigmata patří uznání následujících pojmů:
- Role zakřivení v obecné teorii relativity;
- Teoretický význam černých děr ;
- Význam použití geometrického aparátu, rozdíl mezi lokální strukturou časoprostoru a globální strukturou časoprostorového kontinua;
- Uznání kosmologie jako fyzikální vědy.
Ve zlatém věku se objevila první seriózní teorie zpochybňující obecnou relativitu, Brans-Dickeho teorie , stejně jako řada experimentálních testů teorií gravitace. Během stejného období bylo učiněno mnoho vzrušujících objevů v pozorovací astronomii:
Posloupnost událostí
Některé z hlavních událostí, které se odehrály během zlatého věku relativity, jsou:
- 1956 : John Lighton Singh publikuje první text o relativitě, zdůrazňující důležitost Minkowského prostoročasových diagramů a geometrických metod.
- 1957 : Felix Pirani používá Petrov-Pirani-Penrose klasifikaci gravitačních polí ke zkoumání gravitačního záření .
- 1957 : Richard Feynman navrhuje argument pro gravitační vlny s hůlkou.
- 1959 : Louis Behl představuje Behl -Robinsonův tenzor a Behlův rozklad Riemannova tenzoru .
- 1959 : Artur Komar zavádí koncept hmoty Komar .
- 1960 : The Pound and Rebka Experiment , první přesný test gravitačního rudého posuvu .
- 1960 : Experimentálně potvrzen efekt Shapiro .
- 1960 : Thomas Matthews a Alan Sandage identifikují 3C 48 s bodovým obrazem v optickém rozsahu a ukazují, že velikost rádiového zdroje nepřesahuje 15 světelných minut.
- 1960 : Martin Kruskal a György Szekeres nezávisle našli Kruskal-Szekeresovy souřadnice pro Schwarzschildovu metriku .
- 1960 : Karl Brans a Robert Dicke představují Brans-Dickeho teorii , první fyzikálně přijatelnou alternativní teorii gravitace s jasnou fyzikální motivací.
- 1961 : Pascal Jordan a Jürgens Ehlers vyvinuli kinematický rozklad svazku časových trajektorií .
- 1962 : Roger Penrose a Ezra Newman představili Newman-Penrose formalismus .
- 1962 : Ehlers a Wolfgang Kundt klasifikují symetrie Pp-vlnových prostorů .
- 1962 : Joshua Goldberg a Rainer Sachs dokázali Goldberg-Sachsovu větu .
- 1962 : Ehlers navrhuje Ehlersovu transformaci , novou metodu pro generování řešení Einsteinových rovnic .
- 1962 : Cornelius Lanchos představuje Lanchosův potenciál pro Weylův tenzor .
- 1962 : R. Arnowitt , Stanley Deser a Charles Mizner rozvíjejí ADM formalismus Einsteinových rovnic a pojem globální hyperbolicity .
- 1962 : Ozwat a Englebert Shukling znovu objevili řešení pro kruhově polarizované monochromatické gravitační vlny .
- 1962 : Hans Adolf Buchdahl dokazuje Buchdahlovu větu .
- 1962 : Herman Bondi zavádí koncept Bondi-Sachsovy mše .
- 1963 : Roy Kerr objevil Kerrovu metriku , vakuové řešení Einsteinových rovnic popisujících černou díru s momentem hybnosti.
- 1963 : Rudé posuvy 3C 273 a dalších kvasarů ukazují, že jde o extrémně vzdálené objekty, ale neuvěřitelně silné.
- 1963 : Newman, T. Unti a L. A. Tamburino představují prostor Newman-Unti .
- 1963 : Roger Penrose představuje Penroseovy diagramy a Penroseovy limity .
- 1964 : R. W. Sharp a Misner představili koncept hmoty Misner-Sharpe .
- 1964 : Roger Penrose dokazuje první teorém singularity .
- 1964 : M. A. Melvin objevil Melvinovo elektrovakuum (také nazývané Melvinův magnetický vesmír ).
- 1965 : Newman a další objevili Kerr-Newmanovo elektrovakuové řešení .
- 1965 : Penrose zkoumá strukturu světelných kuželů v rovinném gravitačním vlnovém kontinuu .
- 1965 : Kerr a Alfred Schild představují Kerr-Schild časoprostor .
- 1965 : Chandrasekhar definuje kritérium stability řešení.
- 1965 : Arno Penzias a Robert Wilson objevili CMB .
- 1966 : Sachs a Ronald Kantowski našli zaprášené řešení Kantowski-Sachs .
- 1967 : Jocelyn Bell a Anthony Hewish objevili pulsary .
- 1967 : Robert, N. Boyer a R. Lindqvist představují Boyer-Lindqvistovy souřadnicepro Kerrovo vakuum.
- 1967 : Werner Israel dokazuje teorém „ černá díra nemá vlasy “ .
- 1967 : Kenneth Nordtvedt vyvíjí parametrizovaný post-newtonovský formalismus .
- 1967 : Hans Stephanie objevuje Stephanieino řešení prachu .
- 1967 : Bryce DeWitt publikuje první článek o kanonické kvantové gravitaci .
- 1968 : F. Ernst objevuje Ernstovu rovnici .
- 1968 : B. Kent Garrison objevuje Garrisonovy transformace , metodu pro generování přesných řešení.
- 1968 : B. Carter řeší rovnici geodetiky v Kerr-Newmanově elektrickém vakuu.
- 1968 : Hugo D. Wahlquist našel ideální kapalinové Wahlquistovo řešení .
- 1969 : Joseph Weber hlásí pozorování gravitačních vln (nepotvrzená a zjevně chybná zpráva).
- 1969 : William Bonnor představuje Bonnorův světelný paprsek .
- 1969 : Penrose podporuje hypotézu (slabé) kosmické cenzury a Penroseův proces .
- 1969 : Stephen Hawking dokazuje teorém o neklesající povrchové ploše pro černou díru.
- 1969 : Misner zavádí kosmologický " model smíšeného světa " (mixmaster vesmír).
- 1970 : Franco Zerilli odvodil Zerilliho rovnici .
- 1970 : Vladimir Belinsky , Isaac Khalatnikov a Evgeny Lifshitz navrhují domněnku Belinsky–Lifshitz–Khalatnikov .
- 1970 : Hawking a Penrose prokázali teorém, že uvězněné povrchy musí dát vzniknout černým dírám.
- 1970 : Fotonová raketa Kinnersley-Walker .
- 1970 : György Szekeres představuje srážející se rovinné vlny .
- 1971 : Vznik Hahn-Penrose vakuového řešení , jednoduchého kontinua srážejících se rovinných vln.
- 1971 : Robert Gowdy představuje Gowdyho vakuová řešení (kosmologické modely s cirkulujícími gravitačními vlnami).
- 1971 : Zdroj rentgenového záření Cygnus X-1 se po objevu jeho rychlé proměnlivosti (s pomocí družice Uhuru ) stal vážným kandidátem na černou díru.
- 1971 : William Press numericky zkoumá oscilace černých děr .
- 1971 : Harrison-Estabrookův algoritmus pro řešení systémů parciálních diferenciálních rovnic.
- 1971 : James York navrhuje konformní metodu pro generování počátečních dat v ADM reprezentaci problému počátečních dat.
- 1971 : Robert Geroch představuje koncept skupiny Geroch as ním i novou metodu generování řešení .
- 1972 : Jacob Bekenstein navrhuje, aby zákon neklesající entropie platil i pro černé díry, přičemž roli entropie hraje oblast horizontu.
- 1972 : Carter, Hawking a James Bardeen zakládají čtyři zákony termodynamiky černých děr .
- 1972 : Sachs zavádí pojem optické skaláry a dokazuje větu o dělení vícepólového momentu .
- 1972 : Rainer Weiss navrhuje myšlenku interferometrického detektoru gravitačních vln.
- 1972 : Joseph Hafele a Richard Keating provádějí experiment s atomovými hodinami Hafele-Keating , aby otestovali teorii relativity.
- 1972 : Richard Price studuje gravitační kolaps pomocí výpočetního experimentu.
- 1972 : Saul A. Tukolsky odvodil Tukolského rovnici .
- 1972 : Jakov Zel'dovich předpovídá možnost transformace gravitačního záření na elektromagnetické záření a naopak.
- 1973 : P. Vaidya a L. K. Patel představují řešení Kerr-Vaidya pro izotropní prach .
- 1973 : Charles Mizner , Kip Thorne a John Wheeler publikují zásadní dílo Gravitace ( Gravitace , vydáno v ruštině v roce 1977), které se stalo standardní učebnicí moderní relativity.
- 1973 : Stephen Hawking a George Ellis publikují monografii Velká struktura prostoročasu ( Velká struktura prostoročasu , vydaná v ruštině v roce 1977).
- 1973 : Geroch zavádí Geroch-Held-Penrose formalismus .
- 1974 : Russell Halse a Joseph Taylor objevili binární pulsar PSR B1913+16 .
- 1974 : James York a Niall Ó Murchadha předkládají analýzu počátečního datového problému a zkoumají stabilitu jeho řešení.
- 1974 : R. O. Hansen uvádí Hansen-Geroch multipólové momenty .
- 1974 : Tullio Regge vynalezl Reggeho kalkul .
- 1974 : Hawking předpovídá Hawkingovo záření .
- 1975 : Chandrasekhar a Stephen Detweiler vypočítali kvazinormální režimy černé díry.
- 1975 : Szekeres a DA Szafron objevili řešení prachu Szekeres-Szafron .
- 1976 : Penrose zavádí Penroseovy limity (každá izotropní geodetická v pseudo-Riemannově varietě se chová jako rovinná vlna).
- 1978 : Belinsky a Zakharov ukazují, jak lze Einsteinovy rovnice řešit pomocí problému inverzního rozptylu ; první gravitační solitoni .
- 1979 : Richard Sean a Shing-Tun Yau dokazují teorém o pozitivitě energie gravitačního pole .
Literatura
- Vizgin V. P. Relativistická teorie gravitace (původy a vznik, 1900-1915). M.: Nauka, 1981. - 352c.
- Vizgin V.P. Jednotné teorie v 1. třetině 20. století. M.: Nauka, 1985. - 304c.
Odkazy
- Pais, Abrahame. Subtilní je pán: věda a život Alberta Einsteina . - Oxford: Oxford University Press, 1982. - ISBN 0-19-853907-X .
- Einstein, A.; Grossmann, M. (1913). „Entwurf einer verallgemeinerten Relativitätstheorie und einer Theorie der Gravitation“ [Nástin zobecněné teorie relativity a teorie gravitace]. Zeitschrift fur Mathematik und Physik . 62 : 225-261.
- Schwarzschild, Karl (1916a), Über das Gravitationsfeld eines Massenpunktes nach der Einsteinschen Theorie, Sitzungsber. Preuss. Akad. D. Wiss. : 189–196
- Schwarzschild, Karl (1916b), Über das Gravitationsfeld einer Kugel aus inkompressibler Flüssigkeit nach der Einsteinschen Theorie, Sitzungsber. Preuss. Akad. D. Wiss. : 424–434