アルバート・アインシュタインの一般相対性理論

アルバート・アインシュタイン

一般相対性理論

アインシュタインは、1905年の特殊相対性理論に関する論文の発表で現代物理学の様相を変えましたが、理論に満足していませんでした。彼は重力を含み説明するより一般的な理論を構築したかった。

アルバートアインシュタインの写真
1921年のアルバートアインシュタイン
出典:ノーベル物理学賞写真
落下中の男性

この主題に関するアインシュタインの最初の思考実験の1つは、転倒した男に関係していました。彼は、自由落下に陥った人は自分の体重を感じないだろうと気づきました。人が落下中に密閉された部屋にいた場合、彼らは宇宙空間に無重力で浮かんでいる人と同じ経験をするでしょう(少なくとも彼らが地面に着くまで)。これがアインシュタインにとって意味したことは、観測者には重力が存在しなかったということでした。

等価原理

アインシュタインは、彼の「フォーリングマン」思考実験を使用して等価原理を開発しました。この原理は、重力の影響と加速度の影響の両方が同じ構造によって生成されたと述べています。彼は1907年に出版された記事の終わりに彼のアイデアを発表しました放射能と電子工学の年鑑。さらに数年かかるでしょうが、等価原理の概念は一般相対性理論への道の重要なステップとして役立つでしょう。

初期の予測

アインシュタインは、等価原理を考案することに加えて、このアイデアを使用していくつかの重要な現実世界の予測を行いました。最初に、彼は、重力場が強ければ強いほど、時計が実際に遅くなることを示しました。言い換えれば、木星の時計は地球の時計よりも遅く動作します。これは現在、重力時間の遅れとして知られています。アインシュタインはまた、重力が光を湾曲させると予測しました。これは実験を通じて証明することができます。

アインシュタインのデッサン
この写真は、アインシュタインの思考実験の1つを示しています
ここで彼は加速するロケットで床に落ちるボールを比較します
(左)と地球上の1つ(右)。
効果は両方の状況で同じです。


出典:Markus Poessel(Mapos)、CC BY-SA 3.0、
https://commons.wikimedia.org/w/index.php?curid=4381205


戦略

今後数年間で、アインシュタインは2つの異なる戦略、つまり数学的戦略と物理的戦略を使用して一般相対性理論の解決策を追求するでしょう。数学的な解決策での1912年の彼の初期の試みは、チューリッヒノートブック。しかし、アインシュタインは、彼の最終的な方程式が必要条件を満たしていないことを感じて、1年後に数学的戦略を放棄しました。その後、彼は完全に物理的な戦略に力を注ぎ、として知られるようになった論文を発表しました設計件名に。

成功と一般相対性理論

アインシュタインは、設計紙と、1915年までに、彼は設計理論に欠陥がありました。アインシュタインはこれまでも粘り強く、数学的戦略に戻りました。 1915年の終わりまでに、アインシュタインは一般相対性理論の彼の考えを説明する方程式を形成し始めました。彼の最初の大きな成功は、水星の軌道の変化について正しい結果を計算することに成功したときでした。この出来事は、アインシュタインの人生で最も感情的な日の1つとして説明されています。それは長年の努力の結果でした。その後、彼は方程式を洗練し、プロイセン科学アカデミーでの講義でそれらを提示しました。重力の場の方程式。」アインシュタインは、彼の一般相対性理論の理論を彼のキャリアの最高の成果と見なすでしょう。

アインシュタインの新しい方程式は、彼の以前のE = mcほど単純ではありませんでした。、しかし彼らは同じように深遠でした。アインシュタインの場の方程式の中で最も有名なものは次のようになります。 日食と実験的検証

アインシュタインの理論は、最初は科学界で広く受け入れられたり使用されたりしていませんでした。 1919年、彼の理論は、日食中の太陽による星の光の偏向を正しく予測したときに確認されました。彼の理論の確認は、アインシュタインの世界的な名声をもたらしました。ある英国の新聞は、「科学の革命-宇宙の新しい理論-ニュートンのアイデアの転覆」を宣言しました。この実験は理論に大きな注目と受容をもたらしましたが、理論は1960年代と1970年代まで物理学者によって広く使用されていませんでした。

1919年の日食の写真
1919年の日食の写真
著者:F。W。ダイソン、A。S。エディントン、C。デビッドソン

興味深い事実

アインシュタインは、一般相対性理論の解決策を見つけることに成功したことについて話し合ったとき、「私の最も大胆な夢が実現した」と述べました。

アインシュタインは数学者のダフィット・ヒルベルトと協力して、ヒルベルトの講義に出席したり、手紙でアイデアを共有したりするなど、一般相対性理論について研究しました。



アルバートアインシュタインの伝記の内容
  1. 概要概要
  2. アインシュタインの成長
  3. 教育、特許庁、および結婚
  4. 奇跡の年
  5. 一般相対性理論
  6. アカデミックキャリアとノーベル賞
  7. ドイツを去り、第二次世界大戦
  8. その他の発見
  9. 後の生と死
  10. アルバートアインシュタインの引用と参考文献
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