Opšta teorija relativnosti

Izvor: Wikipedia
(Preusmjereno sa Opća teorija relativnosti)
Simulisana crna rupa sa 10 solarnih masa unutar Mlečnog puta, gledana sa rastojanja od 600 kilometera.

Opšta relativnost ili opšta teorija relativnosti (OTR) je geometrijska teorija gravitacije koju je Albert Ajnštajn objavio u članku Osnove opšte teorije relativnosti (nem. Die Grundlage der allgemeinen Relativitätstheorie), 1915. godine u Annalen der Physik.[1][2] Teorija predstavlja relativističko poopštenje specijalne relativnosti i Newtonove teorije gravitacije. Ona pruža ujedinjeni opis gravitacije kao geometrijskog svojstva prostora i vremena, ili prostor-vremena. Specifično, zakrivljenost prostor-vremena je direktno povezana sa energijom i momentom nezavisno od toga koja materija i radijacija su prisutne. Odnos je specificiran u Ajnštajnovim jednačinama polja, sistemu parcijalnih diferencijalnih jednačina.

Neka od predviđanja opšte relativnosti se znatno razlikuju od klasično fizičkih stavova, posebno u pogledu protoka vremena, geometrije prostora, kretanja tela pri slobodnom padu, i prostiranja svetlosti. Primeri tih razlika obuhvataju gravitacionu dilaciju vremena, gravitationa sočiva, gravitacioni crveni pomak svetlosti, i gravitaciono vremensko kašnjenje. Predviđanja teorije opšte relativnosti su do sad bila potvrđena u svim opažanjima i eksperimentima. Mada opšta relativnost nije jedina relativistička teorija gravitacije, ona je najjednostavnija teorija koja je konzistentna sa eksperimentalnim podacima. Međutim, pitanja bez odgovora ostaju, najfundamentalnije od kojih je usaglašavanje opšte relativnosti sa zakonima kvantne fizike kojim bi se proizvela kompletna i usaglašena teorija kvantne gravitacije.

Ajnštajnova teorija ima važne astrofizičke implikacije. Na primer, iz nje proističe mogućnost postojanja crnih rupa — prostornih regiona u kojima su prostor i vreme zakrivljeni na takav način da ništa, čak ni svetlost, ne može da pobegne — kao krajnjeg stadijuma masivnih zvezda. Postoji obilje dokaza da je intenzivna radijacija koju emituju pojedine vrste astronomskih objekata uzrokovana crnim rupama; na primer, mikrokvazari i aktivna galaktika jezgra su rezultat prisustva zvezdanih crnih rupa i crnih rupa daleko masivnijeg tipa, respektivno. Savijanje svetlosit dejstvom gravitacije može da dovede do fenomena gravitacionog sočiva, usled kojeg su višestruke slike istog udaljenog astronomskog objekta vidljive na nebu. Opšta relativnost takođe predviđa postojanje gravitacionih talasa, koji su indirektno uočeni; direktna merenja su cilj projekata kao što su LIGO (eng. Laser Interferometer Gravitational-Wave Observatory) i NASA/ESA (eng. Laser Interferometer Space Antenna) i raznih nizova za pulsarske vremenske proračune. Pored toga, opšta relativnost je osnova današnjih kosmoloških modela konzistentno ekspandirajućeg svemira.

Postulati i struktura teorije[uredi - уреди]

Dvodimenzionalna analogija zakrivljenosti prostorvremena

Za razliku od klasičnog, njutnovog opisa gravitacije kao sile koja se javlja među masivnim tijelima na pozadini apsolutnog prostor-vremena, u OTR ulogu gravitacije uzima samo prostor-vrijeme. Njega sada opisujemo pomoću metričkog tenzora (g_{\mu \nu}) koji je rješenje Einsteinove jednadžbe

R_{\mu \nu} - \frac{1}{2} \, R \, g_{\mu \nu} = \frac{8\pi G}{c^{2}} \, T_{\mu \nu}

gdje je R_{\mu \nu} Riccijev tenzor, R Riccijev skalar, a T_{\mu \nu} tenzor energije-impulsa. Konstante u jednadžbi su c, brzina svijetlosti i G, gravitacijska konstanta. Utjecaj gravitacije na čestice definiran je zakrivljenošću prostor-vremena (tj. njegovom geometrijom) koju definiraju mase i sva fizikalna polja (osim gravitacijskog).

Reference[uredi - уреди]

  1. Albert Einstein: Die Grundlage der allgemeinen Relativitätstheorie. U: Annalen der Physik. 49, 1916., S. 769–822 (Faksimil, PDF)
  2. O'Connor, J.J. and E.F. Robertson (1996), "General relativity". Mathematical Physics index, School of Mathematics and Statistics, University of St. Andrews, Scotland, May, 1996. Retrieved 2015-02-04.

Literatura[uredi - уреди]

  • Geroch, R (1981), General Relativity from A to B, Chicago: University of Chicago Press, ISBN 0-226-28864-1 
  • Lieber, Lillian (2008), The Einstein Theory of Relativity: A Trip to the Fourth Dimension, Philadelphia: Paul Dry Books, Inc., ISBN 978-1-58988-044-3 
  • Wald, Robert M. (1992), Space, Time, and Gravity: the Theory of the Big Bang and Black Holes, Chicago: University of Chicago Press, ISBN 0-226-87029-4 
  • Wheeler, John; Ford, Kenneth (1998), Geons, Black Holes, & Quantum Foam: a life in physics, New York: W. W. Norton, ISBN 0-393- 31991-1 
  • Callahan, James J. (2000), The Geometry of Spacetime: an Introduction to Special and General Relativity, New York: Springer, ISBN 0-387-98641-3 
  • Taylor, Edwin F.; John Archibald Wheeler (2000), Exploring Black Holes: Introduction to General Relativity, Addison Wesley, ISBN 0-201-38423-X 
  • B. F. Schutz (2009), A First Course in General Relativity (Second Edition), Cambridge University Press, ISBN 978-0-521-88705-2 
  • Cheng, Ta-Pei (2005), Relativity, Gravitation and Cosmology: a Basic Introduction, Oxford and New York: Oxford University Press, ISBN 0-19-852957-0 
  • Gron, O.; Hervik, S. (2007), Einstein's General theory of Relativity, Springer, ISBN 978-0-387-69199-2 
  • Hartle, James B. (2003), Gravity: an Introduction to Einstein's General Relativity, San Francisco: Addison-Wesley, ISBN 0-8053-8662-9 
  • Lane P. Hughston & Tod, K. P. (1991), Introduction to General Relativity, Cambridge: Cambridge University Press, ISBN 0-521-33943-X 
  • d'Inverno, Ray (1992), Introducing Einstein's Relativity, Oxford: Oxford University Press, ISBN 0-19-859686-3 
  • Ludyk, Günter (2013). Einstein in Matrix Form (1st ed. izd.). Berlin: Springer. ISBN 9783642357978. 

Vanjske veze[uredi - уреди]