Epoca de aur a relativității generale
Epoca de aur a relativității generale este perioada cuprinsă între aproximativ 1960 și 1975, în care cercetarea în relativitatea generală , considerată anterior un domeniu interesant, dar departe de practic, a intrat în curentul principal al fizicii teoretice . În această perioadă, au fost introduse multe concepte și termeni care ne-au răsturnat înțelegerea naturii universului în care trăim. Printre aceste concepte se numără găurile negre și singularitățile spațiu-timp . În același timp , cosmologia intră în categoria științelor fizice serioase , iar teoria Big Bang devine general acceptată. Sfârșitul epocii de aur este considerat a fi descoperirea radiației Hawking de către Stephen Hawking .
Schimbare de paradigmă
În timpul epocii de aur a relativității generale , au existat mai multe schimbări de paradigmă în viziunea științifică asupra lumii. Prima și cea mai importantă schimbare este aceea că teoria Big Bang devine modelul cosmologic acceptat. Alte paradigme cheie includ recunoașterea următoarelor concepte:
- Rolul curburii în relativitatea generală;
- Importanța teoretică a găurilor negre ;
- Importanța utilizării aparatului geometric, diferența dintre structura locală a spațiu-timpului și structura globală a continuum-ului spațiu-timp;
- Recunoașterea cosmologiei ca știință fizică.
Epoca de Aur a văzut apariția primei teorii serioase care contestă relativitatea generală, teoria Brans-Dicke , precum și o serie de teste experimentale ale teoriilor gravitației. În aceeași perioadă, s-au făcut multe descoperiri interesante în astronomia observațională:
Secvența evenimentelor
Unele dintre evenimentele majore care au avut loc în timpul epocii de aur a relativității sunt:
- 1956 : John Lighton Singh publică primul text despre relativitate, subliniind importanța diagramelor spațiu-timp Minkowski și a metodelor geometrice.
- 1957 : Felix Pirani folosește clasificarea Petrov-Pirani-Penrose a câmpurilor gravitaționale pentru a investiga radiația gravitațională .
- 1957 : Richard Feynman propune argumentul pentru undele gravitaționale.
- 1959 : Louis Behl introduce tensorul Behl-Robinson și descompunerea Behl a tensorului Riemann .
- 1959 : Artur Komar introduce conceptul de masă Komar .
- 1960 : Experimentul Pound și Rebka , primul test precis al deplasării către roșu gravitaționale .
- 1960 : Efectul Shapiro este confirmat experimental .
- 1960 : Thomas Matthews și Alan Sandage identifică 3C 48 cu o imagine punct în domeniul optic și arată că dimensiunea sursei radio nu depășește 15 minute lumină.
- 1960 : Martin Kruskal și György Szekeres găsesc în mod independent coordonatele Kruskal-Szekeres pentru metrica Schwarzschild .
- 1960 : Karl Brans și Robert Dicke prezintă teoria Brans-Dicke , prima teorie alternativă acceptabilă fizic a gravitației cu o motivație fizică clară.
- 1961 : Pascal Jordan și Jürgens Ehlers dezvoltă o descompunere cinematică a unui fascicul de traiectorii asemănătoare timpului .
- 1962 : Roger Penrose și Ezra Newman introduc formalismul Newman-Penrose .
- 1962 : Ehlers și Wolfgang Kundt clasifică simetriile spațiilor de undă Pp .
- 1962 : Joshua Goldberg și Rainer Sachs demonstrează teorema Goldberg-Sachs .
- 1962 : Ehlers propune transformarea Ehlers , o nouă metodă pentru generarea de soluții la ecuațiile lui Einstein .
- 1962 : Cornelius Lanchos introduce potențialul Lanchos pentru tensorul Weyl .
- 1962 : R. Arnowitt , Stanley Deser și Charles Mizner dezvoltă formalismul ADM al ecuațiilor lui Einstein și noțiunea de hiperbolicitate globală .
- 1962 : Ozwat și Englebert Shukling redescoperă soluția undelor gravitaționale monocromatice polarizate circular .
- 1962 : Hans Adolf Buchdahl demonstrează teorema lui Buchdahl .
- 1962 : Herman Bondi introduce conceptul de masă Bondi-Sachs .
- 1963 : Roy Kerr descoperă metrica Kerr , o soluție în vid a ecuațiilor lui Einstein care descrie o gaură neagră cu moment unghiular.
- 1963 : Deplasările spre roșu ale lui 3C 273 și ale altor quasari arată că sunt obiecte extrem de îndepărtate, dar incredibil de puternice.
- 1963 : Newman, T. Unti și L. A. Tamburino prezintă spațiul Newman-Unti .
- 1963 : Roger Penrose introduce diagramele Penrose și limitele Penrose .
- 1964 : R. W. Sharp și Misner introduc conceptul de masă Misner-Sharpe .
- 1964 : Roger Penrose demonstrează prima teoremă de singularitate .
- 1964 : M. A. Melvin descoperă electrovacuumul Melvin (numit și universul magnetic Melvin ).
- 1965 : Newman și alții descoperă soluția de electrovid Kerr-Newman .
- 1965 : Penrose investighează structura conurilor de lumină într-un continuum plan de unde gravitaționale .
- 1965 : Kerr și Alfred Schild prezintă Kerr-Schild spațiu-timp .
- 1965 : Chandrasekhar definește un criteriu pentru stabilitatea soluțiilor.
- 1965 : Arno Penzias și Robert Wilson descoperă CMB .
- 1966 : Sachs și Ronald Kantowski găsesc o soluție Kantowski-Sachs prăfuită .
- 1967 : Jocelyn Bell și Anthony Hewish descoperă pulsarii .
- 1967 : Robert, N. Boyer și R. Lindqvist prezintă coordonatele Boyer-Lindqvistpentru aspiratorul Kerr.
- 1967 : Werner Israel demonstrează că teorema „ gaura neagră nu are păr ” .
- 1967 : Kenneth Nordtvedt dezvoltă un formalism post-newtonian parametrizat .
- 1967 : Hans Stephanie descoperă soluția de praf a lui Stephanie .
- 1967 : Bryce DeWitt publică prima lucrare despre gravitația cuantică canonică .
- 1968 : F. Ernst descoperă ecuaţia lui Ernst .
- 1968 : B. Kent Garrison descoperă transformările lui Garrison , o metodă de generare a soluțiilor exacte.
- 1968 : B. Carter rezolvă ecuația geodezicilor în vidul electric Kerr-Newman.
- 1968 : Hugo D. Wahlquist găsește soluția Wahlquist fluidă ideală .
- 1969 : Joseph Weber raportează observarea undelor gravitaționale (raport neconfirmat și aparent eronat).
- 1969 : William Bonnor introduce fasciculul luminos Bonnor .
- 1969 : Penrose avansează ipoteza cenzurii cosmice (slabe) și procesul Penrose .
- 1969 : Stephen Hawking demonstrează teorema suprafeței nedescrescătoare pentru o gaură neagră.
- 1969 : Misner introduce „ modelul lumii mixte ” cosmologic (univers mixmaster).
- 1970 : Franco Zerilli derivă ecuația lui Zerilli .
- 1970 : Vladimir Belinsky , Isaac Khalatnikov și Evgeny Lifshitz propun conjectura Belinsky–Lifshitz–Khalatnikov .
- 1970 : Hawking și Penrose demonstrează o teoremă conform căreia suprafețele prinse trebuie să dea naștere la găuri negre.
- 1970 : Racheta fotonica Kinnersley-Walker .
- 1970 : György Szekeres prezintă unde plane care se ciocnesc .
- 1971 : Apariția soluției de vid Hahn-Penrose , un continuum simplu de unde plane care se ciocnesc.
- 1971 : Robert Gowdy introduce soluțiile de vid ale lui Gowdy (modele cosmologice cu unde gravitaționale circulante).
- 1971 : Sursa de raze X Cygnus X-1, după descoperirea variabilității sale rapide (cu ajutorul satelitului Uhuru ), a devenit un candidat serios pentru o gaură neagră.
- 1971 : William Press investighează numeric oscilațiile găurii negre .
- 1971 : Algoritmul Harrison-Estabrook pentru rezolvarea sistemelor de ecuații cu diferențe parțiale.
- 1971 : James York propune o metodă conformă pentru generarea datelor inițiale în reprezentarea ADM a problemei datelor inițiale.
- 1971 : Robert Geroch introduce conceptul grupului Geroch și odată cu acesta o nouă metodă de generare a soluțiilor .
- 1972 : Jacob Bekenstein propune că legea entropiei nedescrescătoare este valabilă și pentru găurile negre, zona orizontului jucând rolul entropiei.
- 1972 : Carter, Hawking și James Bardeen stabilesc cele patru legi ale termodinamicii găurii negre .
- 1972 : Sachs introduce noţiunea de scalar optic şi demonstrează teorema de divizare a momentului multipolar .
- 1972 : Rainer Weiss propune ideea unui detector de unde gravitaționale interferometrice.
- 1972 : Joseph Hafele și Richard Keating efectuează experimentul cu ceasul atomic Hafele-Keating pentru a testa teoria relativității.
- 1972 : Richard Price studiază colapsul gravitațional cu un experiment de calcul.
- 1972 : Saul A. Tukolsky derivă ecuaţia Tukolsky .
- 1972 : Yakov Zel'dovich prezice posibilitatea transformării radiației gravitaționale în radiații electromagnetice și invers.
- 1973 : P. Vaidya și L. K. Patel prezintă soluția Kerr-Vaidya pentru praful izotrop .
- 1973 : Charles Mizner , Kip Thorne și John Wheeler publică lucrarea fundamentală Gravitation ( Gravity , publicată în rusă în 1977), care a devenit manualul standard despre relativitatea modernă.
- 1973 : Stephen Hawking și George Ellis publică monografia The Large Scale Structure of Space-Time ( Large-scale structure of space-time , publicată în limba rusă în 1977).
- 1973 : Geroch introduce formalismul Geroch-Held-Penrose .
- 1974 : Russell Halse și Joseph Taylor descoperă pulsarul binar PSR B1913+16 .
- 1974 : James York și Niall Ó Murchadha prezintă o analiză a problemei datelor inițiale și investighează stabilitatea soluțiilor acesteia.
- 1974 : R. O. Hansen prezintă momentele multipolare Hansen-Geroch .
- 1974 : Tullio Regge inventează calculul Regge .
- 1974 : Hawking prezice radiația Hawking .
- 1975 : Chandrasekhar și Stephen Detweiler calculează modurile cvasi-normale ale unei găuri negre.
- 1975 : Szekeres și DA Szafron descoperă soluția de praf Szekeres-Szafron .
- 1976 : Penrose introduce limitele Penrose (fiecare geodezică izotropă dintr-o varietate pseudo-Riemanniană se comportă ca o undă plană).
- 1978 : Belinsky și Zakharov arată cum pot fi rezolvate ecuațiile lui Einstein folosind problema de împrăștiere inversă ; primii solitoni gravitaționali .
- 1979 : Richard Sean și Shing-Tun Yau demonstrează teorema pozitivității energiei câmpului gravitațional .
Literatură
- Vizgin V. P. Teoria relativistă a gravitației (origini și formare, 1900-1915). M.: Nauka, 1981. - 352c.
- Vizgin V.P. Teorii unificate în prima treime a secolului XX. M.: Nauka, 1985. - 304c.
Link -uri
- Pais, Abraham. Subtil este domnul: știința și viața lui Albert Einstein . - Oxford: Oxford University Press, 1982. - ISBN 0-19-853907-X .
- Einstein, A.; Grossmann, M. (1913). „Entwurf einer verallgemeinerten Relativitätstheorie und einer Theorie der Gravitation” [Schița unei teorii generalizate a relativității și a unei teorii a gravitației]. 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