Zginająca umysł teoria względności Einsteina zdała kolejny ogromny test

W 1916 roku Albert Einstein odważył się stwierdzić, że Isaac Newton się mylił o grawitacji. Nie, powiedział, to nie jest tajemnicza siła emanująca z Ziemi.

Zamiast tego Einstein wyobraził sobie, że przestrzeń i czas są skręcone w wielowymiarową sieć, a więzadła tej sieci są jak nieopakowane skrawki papieru. Giętki, formowalny. Uważano, że tylko dlatego, że istniejemy w tego rodzaju niematerialnej sieci, nasze proste ludzkie ciała doświadczają fałszywy wygląd Mocno trzymaj nas przy ziemi. Nazywamy to grawitacją.

(Jeśli to boli twój mózg, nie martw się, oto artykuł poświęcony zniszczyć tę koncepcję.)

I podczas gdy genialny matematyk odniósł się do tej zagadkowej idei jako do swojej ogólnej teorii względności, tytuł, który się utknął, rówieśnicy nazwali go „całkowicie niepraktycznym i absurdalnym”, a tytułem, który tak nie jest. Wbrew wszelkim przeciwnościom paraliżujący umysł pomysł Einsteina jeszcze się nie załamał. Jego budynki pozostają prawdziwe zarówno w mniejszej, jak i niewytłumaczalnie dużej skali. Eksperci próbowali zrobić w nim dziury wielokrotnieA wielokrotnie A wielokrotnieale ogólna teoria względności zawsze przeważa.

A w środę, dzięki ambitnemu eksperymentowi satelitarnemu, naukowcy po raz kolejny ogłosili, że ogólna teoria względności okazała się fundamentalnym faktem naszego wszechświata. Zespół przeprowadził tak zwany „najdokładniejszy test” jednego z kluczowych aspektów ogólnej teorii względności, zwanego zasadą słabej równoważności, z zadaniem nazwanym mikroskopem.

„Pracowałem nad tym tematem od ponad 20 lat i zdałem sobie sprawę, że miałem okazję być kierownikiem projektu i współbadaczem projektu dotyczącego instrumentu naukowego w tej misji” – powiedział Manuel Rodriguez, naukowiec z Francuskiego Laboratorium Kosmicznego. ONERA i autorka nowego opracowania, Opublikowano w fizycznych pismach przeglądowych.

„Bardzo rzadko zdarza się, aby tak niezwykły wynik pozostał w historii fizyki”.

Jaka jest zasada słabej równoważności?

The Słaba zasada równoważności To jest dziwne.

To prawie mówi, że wszystkie obiekty w polu grawitacyjnym powinny spaść w ten sam sposób, gdy żadna inna siła na nie nie wpływa – mówię o zakłóceniach zewnętrznych, takich jak wiatr, ktoś kopiący obiekt, inny obiekt uderzający w niego, masz pomysł.

I tak, kiedy mówię wszystko, mam na myśli wszystko. pióro; fortepian; Koszykówka; ty i ja; Wszystko, co możesz sobie wyobrazić, naprawdę, zgodnie z tą zasadą, powinno spaść dokładnie tak samo.

Projekt mikroskopu wysłał satelitę na orbitę Ziemi, zawierający dwa obiekty: sztabkę platyny i sztabkę tytanu. „Wybór opierał się na względach technicznych”, takich jak to, czy materiały były łatwe i wykonalne do wykonania w laboratorium, powiedział Rodrigues.

Ale co ważniejsze, aby zrozumieć zasadę słabej równoważności, czyli WEP, ten stop eksplodował na orbicie Ziemi, ponieważ materiał, który znajduje się w polu grawitacyjnym naszej planety, na który nie wpływają żadne inne siły. Idealny do testowania standardów. Gdy satelita dotarł do kosmosu, naukowcy rozpoczęli testy, przez lataczy maczane bity platynowe i bity tytanowe W ten sam sposób gdy krążyli wokół Ziemi.

Zrobili – w bardzo precyzyjnym stopniu.

„Najbardziej ekscytującą częścią projektu było opracowanie narzędzia i zadania, którego nikt wcześniej nie wykonał z taką precyzją – nowego świata do odkrycia” – powiedział Rodriguez. „Jako pionierzy tego nowego świata spodziewaliśmy się w każdej chwili napotkać zjawiska, których nigdy wcześniej nie widzieliśmy, ponieważ jako pierwsi weszliśmy”.

Jeśli jesteś zainteresowany aspektami technicznymi, wyniki eksperymentu wykazały, że przyspieszenie opadania jednego stopu różni się od drugiego o nie więcej niż 1 część na 10^15. Badacze twierdzą, że różnica powyżej tej wielkości oznacza naruszenie WEP przez nasze obecne rozumienie teorii Einsteina.

W przyszłości zespół pracuje nad misją kontynuacyjną o nazwie Microscope 2, która według Rodriguesa przetestuje słabą zasadę równoważności 100 razy lepiej.

Jednak może to być tak dobre, jak będzie przez co najmniej dekadę, twierdzą naukowcy.

Świetnie, co to dla mnie oznacza?

W pewnym sensie sztywność ogólnej teorii względności stanowi pewien problem. Dzieje się tak, ponieważ chociaż jest to podstawowy plan zrozumienia naszego wszechświata, nie jest Tylko Schemat.

Mamy również konstrukcje takie jak Model Standardowy fizyki cząstek elementarnych, który wyjaśnia, jak działają rzeczy takie jak atomy i bozony, oraz mechanika kwantowa, która wyjaśnia rzeczy takie jak elektromagnetyzm i niepewność istnienia.

Ale to jest ostrzeżenie.

Obie koncepcje wydają się równie nie do złamania jak ogólna teoria względności, ale są z nią niezgodne. Więc… coś musi być nie tak. I to uniemożliwia nam stworzenie jednolitej historii fizycznego wszechświata. The Forma standardowana przykład, Znani nie potrafią wyjaśnić grawitacjii ogólna teoria względności Tak naprawdę nie patrz na zjawiska kwantowe. To wielka bitwa, by stać się ostateczną teorią.

„Niektóre teorie przewidują sprzężenie między grawitacją a niektórymi parametrami elektromagnetycznymi” – podał Rodriguez jako przykład. „To sprzężenie nie istnieje w teorii Einsteina, dlatego istnieje WEP”.

Znajdujemy się na rozdrożu.

Ale jasną stroną jest to, że zdecydowana większość uczonych Rozważ wszystkie te teorie niekompletny. Więc jeśli uda nam się jakoś znaleźć sposób kończący się Na przykład lokalizują nowe sprzężenie, mówi Rodrigues, lub wybierają nową cząsteczkę do dodania do Modelu Standardowego, co może doprowadzić nas do brakujących elementów układanki naszego wszechświata.

„To powinna być rewolucja w fizyce”, powiedział Rodriguez o złamaniu WEP. „To oznaczałoby, że znaleźliśmy nową siłę, a może nową cząstkę, taką jak grawiton – to trofeum w świecie fizyki”.