Einšteinas tai nuspėjo prieš 100 metų – 7 neįtikėtinos prognozės, kurios išsipildė

Sekite TechNaujienos Google

Albertas Einšteinas nenumatė ateities taip, kaip ją bando numatyti pranašai. Jis užrašė lygtis, kurių keisčiausių pasekmių to meto mokslas paprasčiausiai negalėjo patikrinti. Tam prireikė atominių laikrodžių, galingų lazerių, milžiniškų observatorijų ir net Žemės dydžio virtualaus teleskopo.

1905 metais Einšteino paskelbta specialioji reliatyvumo teorija pakeitė tuometį laiko ir erdvės supratimą. Dar radikalesnė buvo 1915 metais pristatyta bendroji reliatyvumo teorija, pagal kurią gravitacija nėra vien nematoma kūnus traukianti jėga.

Masė ir energija iškreipia pačią erdvėlaikio struktūrą, o planetos, žvaigždės ir šviesa juda šiais išlenktais keliais. Iš lygčių išplaukusios pasekmės atrodė tokios neįprastos, kad kai kurias jų pavyko patvirtinti tik po daugelio dešimtmečių.

Susijęs straipsnis: Sukurtas Einšteino nuspėtas protonų variklis: iššūkis Visatos dėsniams?

Naujausi straipsniai

3 min. skaitymo • prieš 4 val

Pasižymėkite datą: paaiškėjo, kada bus pristatytas „Tesla Roadster“

7 min. skaitymo • prieš 4 val

Europa lenkia Kiniją ir Šiaurės Ameriką: kas iš tiesų vyksta elektromobilių rinkoje?

4 min. skaitymo • prieš 4 val

Astronomai užfiksavo gluminantį signalą iš kosmoso, trukusį net septynias valandas

Visi naujausi straipsniai →

Laikas gali lėtėti, o šviesa – keisti kelią

Viena sunkiausiai intuityviai suvokiamų Einšteino išvadų – laikas nėra vienodas visiems stebėtojams. Dideliu greičiu judantis laikrodis eina šiek tiek lėčiau, o stipresniame gravitaciniame lauke laikas taip pat teka kitaip. Kasdienybėje šie skirtumai beveik nepastebimi, tačiau palydovinėms navigacijos sistemoms jie yra labai svarbūs.

GPS palydovai skrieja dideliu greičiu ir kartu yra toliau nuo Žemės gravitacinio lauko centro. Dėl šių dviejų reliatyvumo efektų jų laikrodžių rodmenys skiriasi nuo Žemėje esančių laikrodžių. NASA nurodo, kad neįvertinus šio poveikio laiko paklaidos greitai kauptųsi ir navigacijos apskaičiuojamos vietos taptų netikslios. Kitaip tariant, prieš daugiau nei šimtmetį suformuluota teorija šiandien padeda telefonui nustatyti, kurioje gatvės pusėje stovi žmogus.

Ne mažiau keistai skambėjo teiginys, kad gravitacija gali išlenkti šviesos kelią. 1919 metų gegužės 29 dieną per visišką Saulės užtemimą Arthuro Eddingtono vadovaujamos astronomų ekspedicijos fotografavo netoli Saulės matomas žvaigždes. Jų padėtys nuotraukose buvo šiek tiek pasislinkusios, kaip ir numatė Einšteino teorija. Vėlesni, gerokai tikslesni stebėjimai šį reiškinį patvirtino dar kartą.

Jums gali patikti: Einšteinas šį unikalų reiškinį numatė dar prieš šimtmetį: naujausias teleskopas tik dabar leido tai patikrinti

Šiandien gravitacinis lęšiavimas nebėra tik teorijos patikrinimas. Tolimų galaktikų ir jų sankaupų gravitacija veikia tarsi kosminis didinamasis stiklas, leidžiantis astronomams matyti dar tolimesnius objektus, tirti nematomos tamsiosios materijos pasiskirstymą ir ieškoti planetų prie kitų žvaigždžių. Europos kosmoso agentūros teleskopas „Euclid“ taip pat naudoja šį efektą Visatos struktūrai ir plėtimosi istorijai tirti.

Dar viena Einšteino teorijos pasekmė buvo gravitacinės bangos – erdvėlaikiu sklindantys virpesiai, kuriuos gali sukelti itin masyvių objektų judėjimas. Einšteinas apie jas rašė 1916 metais, tačiau jų poveikis toks menkas, kad beveik šimtmetį nebuvo įmanoma jo išmatuoti.

Lūžis įvyko 2015 metų rugsėjo 14 dieną. Du JAV veikiantys LIGO detektoriai vienu metu užfiksavo signalą, kurį sukėlė maždaug prieš 1,3 mlrd. metų susijungusios dvi juodosios skylės. Apie atradimą oficialiai paskelbta 2016 metų vasario 11 dieną. Tai buvo ne tik dar vienas Einšteino teorijos patvirtinimas – gravitacinės bangos atvėrė visiškai naują būdą stebėti Visatą, nepriklausantį nuo šviesos ar kitų elektromagnetinių bangų.

Bendroji reliatyvumo teorija taip pat leido aprašyti objektus, kurių gravitacija tokia stipri, kad iš jų negali ištrūkti net šviesa. 2019 metų balandžio 10 dieną „Event Horizon Telescope“ mokslininkai paskelbė pirmąjį juodosios skylės šešėlio vaizdą. M87 galaktikos centre esantis objektas yra maždaug 6,5 mlrd. kartų masyvesnis už Saulę ir nutolęs apie 55 mln. šviesmečių. Jo aplinkoje stebimas šviesos išlinkimas atitiko bendrosios reliatyvumo teorijos prognozes.

Taip pat skaitykite: Visatos simuliacijos teorija žlugo: mokslininkai turi matematinį įrodymą

Nuo lazerių iki naujos materijos būsenos

Ne visos Einšteino idėjos buvo susijusios su kosmosu. 1917 metais jis teoriškai aprašė stimuliuotąją spinduliuotę – procesą, per kurį sužadintas atomas, paveiktas tinkamos energijos fotono, gali išspinduliuoti antrą tokios pačios energijos ir krypties fotoną.

Po kelių dešimtmečių šis principas tapo lazerių veikimo pagrindu. Dabar lazeriai naudojami medicinoje, pramonėje, šviesolaidiniame ryšyje, matavimo sistemose, duomenų saugyklose ir kasdieniuose brūkšninių kodų skaitytuvuose.

Kartu su indų fiziku Satyendra Nathu Bose Einšteinas taip pat numatė neįprastą materijos būseną. Itin smarkiai atšaldyti tam tikri atomai turėtų prarasti individualias savybes ir pradėti elgtis tarsi vienas bendras kvantinis objektas. Ši būsena buvo pavadinta Bose’o ir Einšteino kondensatu.

Laboratorijoje ją pavyko sukurti tik 1995 metų birželį, kai JAV veikiančio JILA instituto mokslininkai atšaldė rubidžio atomus iki mažiau nei 200 milijardųjų laipsnio dalių virš absoliutaus nulio. Maždaug 2 tūkst. atomų trumpam ėmė elgtis tarsi vienas „superatomas“. Šis pasiekimas padėjo sukurti naują atomų fizikos tyrimų sritį ir atvėrė kelią itin tiksliems kvantiniams jutikliams bei atomų valdymo technologijoms.

Einšteinas nebuvo neklystantis. Siekdamas, kad jo lygtys aprašytų tuomet, kaip manyta, nekintančią Visatą, 1917 metais jis įvedė kosmologinę konstantą. Paaiškėjus, kad Visata plečiasi, fizikas šios idėjos atsisakė. Vis dėlto XX amžiaus pabaigoje atrastas spartėjantis Visatos plėtimasis kosmologinę konstantą grąžino į šiuolaikinius modelius kaip vieną galimų tamsiosios energijos paaiškinimų.

Didžiausia Einšteino sėkmė buvo ne gebėjimas neklystant numatyti ateitį. Jo teorijos pateikė konkrečias, išmatuojamas prognozes, kurias buvo galima tikrinti vis tikslesniais prietaisais. Praėjus daugiau nei šimtmečiui, eksperimentai vis dar pasiekia ribas, kuriose Einšteino lygtys mokslininkams pasako, ko jie turėtų ieškoti.

Šaltiniai

• NASA, „10 Things Einstein Got Right“ – science.nasa.gov
• NASA, „Einstein’s Theory of Relativity, Critical for GPS“ – nasa.gov
• NASA, „Hubble Gravitational Lenses“ – science.nasa.gov
• LIGO Scientific Collaboration, „Gravitational Waves Detected 100 Years After Einstein’s General Relativity“ – ligo.org
• „Event Horizon Telescope“, „Astronomers Capture First Image of a Black Hole“ – eventhorizontelescope.org
• NIST, „Bose–Einstein Condensate: A New Form of Matter“ – nist.gov
• Nobelio premija, „The Nobel Prize in Physics 1964 – Presentation Speech“ – nobelprize.org
• NASA, „What Is Dark Energy?“ – science.nasa.gov
• Europos kosmoso agentūra, „What Is Gravitational Lensing?“ – sci.esa.int