Opća teorija relativnosti: od fundamentalne znanosti do praktičnih primjena

Posebna i opća teorija relativnosti jedno je od najistaknutijih postignuća ljudske misli. Oni su bili formulirani početkom prošlog stoljeća i bili su dijelovi jednog ljudskog otkrića u razumijevanju prirode okolnog svijeta. Međutim, postoji velika razlika između njih, što je prva teorija, dok je suprotna uobičajenim pojmovima, bila logična posljedica generalizacije opservacijskih činjenica. Opća teorija relativnosti bila je proizvod mentalnog eksperimenta. Zapravo, to je bio pravi intelektualni pothvat njegovog tvorca, njemačkog fizičara Alberta Einsteina.

Albert Einstein je objavio svoj rad, u kojemu je 1915. formulirana opća teorija relativnosti. Kao iu modernoj fizici, ova teorija proturječi našim intuitivnim idejama o svijetu oko nas. Ray Dinverno je rekao: "Zapravo, intelektualni skok koji je Einstein zahtijevao od posebne teorije relativnosti generalu jedan je od najvećih u ljudskoj povijesti ...". Einstein je napisao u pismu kolegi: "Nikada nisam radio s takvom napetosti ... U usporedbi s općom teorijom relativnosti, izvorna je teorija dječja igra ...".

Prema posebna teorija relativnosti, prostor i vrijeme nisu samostalne tvari. Naprotiv, to su različite manifestacije jednog prostora-vremena. Odnos vremena i prostornih koordinata različit je za referentne okvire koji se kreću različitim brzinama. To, posebice, dovodi do činjenice da se dva događaja koja izgleda istodobno za jednog promatrača mogu pojaviti u različito vrijeme za drugo.

Međutim, ova teorija nije objasnila prirodu snage privlačenja. To je ono što je opća teorija relativnosti učinila. Postulira da, osim osnove specijalnoj teoriji sadržavao tezu o nedjeljivu povezanost materije i prostor-vrijeme. Ona to kaže gravitacijska sila uzrokovana je zakrivljenosti prostora koji se pojavljuje oko materijalnih predmeta. Drugim riječima, materija označava prostor, kako savijati, a prostor govori stvar, kako se kretati.

Dakle, ova teorija daje cjelovitu sliku u kojoj prostor-vrijeme tvori kazalište postojanja materije, a s druge strane materija određuje njezina svojstva.

Opća teorija relativnosti je kamen temeljac temeljna znanost. Unatoč tome, dobila je Nobelovu nagradu tek 1993. godine. Primili su ga astrofizici Khalz i Taylor za objašnjenje precesije dvostrukog pulsara - sustava koji se sastoji od dvije neutronske zvijezde. Nedavno je 2011. godine dodijeljena još jedna Nobelova nagrada za doprinos ove teorije kozmologiji i objašnjenju širenja svemira.

I iako su njegovi učinci zanemarivi na Zemlji iu prostoru blizu Zemlje, ona ima vrlo važne praktične primjene. Najvjerojatnije najvažnije od njih su sustavi globalno pozicioniranje, Kao što je američki GPS i ruski GLONASS. Bez razmatranja učinaka teorije relativnosti, ti sustavi bi bili barem red veličine manje točni. Dakle, ako ste vlasnik telefona s GPS sustavom, tada opća teorija relativnosti radi za vas.