Gyllene tidsålder för allmän relativitet
Den allmänna relativitetsteoriens guldålder är perioden från omkring 1960 till 1975, under vilken forskning i allmän relativitetsteori , som tidigare ansetts vara ett intressant men långt ifrån praktiskt område, kom in i huvudfåran av teoretisk fysik . Under denna period introducerades många begrepp och termer som vände upp och ner på vår förståelse av universums natur där vi lever. Bland dessa begrepp finns svarta hål och rum-tidssingulariteter . Samtidigt går kosmologi in i kategorin seriösa fysikaliska vetenskaper , och Big Bang-teorin blir allmänt accepterad. Slutet på guldåldern anses vara upptäckten av Hawking- strålning av Stephen Hawking .
Paradigmskifte
Under den allmänna relativitetsteoriens guldålder skedde flera paradigmskiften i den vetenskapliga världsbilden. Den första och viktigaste förändringen är att Big Bang- teorin blir den accepterade kosmologiska modellen. Andra nyckelparadigm inkluderar erkännandet av följande begrepp:
- Krökningens roll i allmän relativitetsteori;
- Svarta håls teoretiska betydelse ;
- Vikten av att använda den geometriska apparaten, skillnaden mellan den lokala strukturen av rum-tid och den globala strukturen av rum-tidskontinuum;
- Erkännande av kosmologi som en fysisk vetenskap.
Den gyllene tidsåldern såg uppkomsten av den första seriösa teorin som utmanade allmänna relativitetsteorin, Brans-Dicke-teorin , såväl som en serie experimentella tester av gravitationsteorier. Under samma period gjordes många spännande upptäckter inom observationsastronomin:
Händelsesekvens
Några av de stora händelserna som ägde rum under relativitetsteoriens guldålder är:
- 1956 : John Lighton Singh publicerar den första texten om relativitet, och betonar vikten av Minkowskis rum-tidsdiagram och geometriska metoder.
- 1957 : Felix Pirani använder Petrov-Pirani-Penrose-klassificeringen av gravitationsfält för att undersöka gravitationsstrålning .
- 1957 : Richard Feynman föreslår det käpphanterade argumentet för gravitationsvågor.
- 1959 : Louis Behl introducerar Behl -Robinson-tensorn och Behl- nedbrytningen av Riemann-tensoren .
- 1959 : Artur Komar introducerar begreppet Komar massa .
- 1960 : The Pound and Rebka Experiment , det första exakta testet av gravitationsrödförskjutning .
- 1960 : Shapiro-effekten bekräftas experimentellt .
- 1960 : Thomas Matthews och Alan Sandage identifierar 3C 48 med en prickbild i det optiska området och visar att storleken på radiokällan inte överstiger 15 ljusminuter.
- 1960 : Martin Kruskal och György Szekeres hittar oberoende Kruskal-Szekeres-koordinaterna för Schwarzschild-metriken .
- 1960 : Karl Brans och Robert Dicke presenterar Brans-Dicke-teorin , den första fysiskt acceptabla alternativa teorin om gravitation med en tydlig fysisk motivation.
- 1961 : Pascal Jordan och Jürgens Ehlers utvecklar en kinematisk nedbrytning av en stråle av tidsliknande banor .
- 1962 : Roger Penrose och Ezra Newman introducerar Newman-Penrose formalismen .
- 1962 : Ehlers och Wolfgang Kundt klassificerar symmetrierna i Pp-vågsutrymmen .
- 1962 : Joshua Goldberg och Rainer Sachs bevisar Goldberg-Sachs sats .
- 1962 : Ehlers föreslår Ehlers-transformen , en ny metod för att skapa lösningar på Einsteins ekvationer .
- 1962 : Cornelius Lanchos introducerar Lanchos potential för Weyl-tensorn .
- 1962 : R. Arnowitt , Stanley Deser och Charles Mizner utvecklar ADM-formalismen i Einsteins ekvationer och begreppet global hyperbolicitet .
- 1962 : Ozwat och Englebert Shukling återupptäcker lösningen för cirkulärt polariserade monokromatiska gravitationsvågor .
- 1962 : Hans Adolf Buchdahl bevisar Buchdahls teorem .
- 1962 : Herman Bondi introducerar konceptet Bondi-Sachs mässan .
- 1963 : Roy Kerr upptäcker Kerr-metriken , en vakuumlösning på Einsteins ekvationer som beskriver ett svart hål med rörelsemängd.
- 1963 : Rödförskjutningar av 3C 273 och andra kvasarer visar att de är extremt avlägsna objekt, men ändå otroligt kraftfulla.
- 1963 : Newman, T. Unti och L. A. Tamburino presenterar Newman-Unti-utrymmet .
- 1963 : Roger Penrose introducerar Penrose -diagram och Penrose- gränser .
- 1964 : R. W. Sharp och Misner introducerar begreppet Misner-Sharpe-mässan .
- 1964 : Roger Penrose bevisar det första singularitetsteoremet .
- 1964 : M. A. Melvin upptäcker Melvins elektrovakuum (även kallat Melvins magnetiska universum ).
- 1965 : Newman och andra upptäcker Kerr-Newmans elektrovakuumlösning .
- 1965 : Penrose undersöker strukturen hos ljuskoner i en plan gravitationsvågskontinuum .
- 1965 : Kerr och Alfred Schild presenterar Kerr-Schild rum-tid .
- 1965 : Chandrasekhar definierar ett kriterium för stabiliteten hos lösningar.
- 1965 : Arno Penzias och Robert Wilson upptäcker CMB .
- 1966 : Sachs och Ronald Kantowski hittar en dammig Kantowski-Sachs-lösning .
- 1967 : Jocelyn Bell och Anthony Hewish upptäcker pulsarer .
- 1967 : Robert, N. Boyer och R. Lindqvist presenterar Boyer-Lindqvist-koordinaterför Kerr-dammsugaren.
- 1967 : Werner Israel bevisar att " svart hål har inget hår " -satsen .
- 1967 : Kenneth Nordtvedt utvecklar en parametriserad post-newtonsk formalism .
- 1967 : Hans Stephanie upptäcker Stephanies dammlösning .
- 1967 : Bryce DeWitt publicerar det första dokumentet om kanonisk kvantgravitation .
- 1968 : F. Ernst upptäcker Ernst-ekvationen .
- 1968 : B. Kent Garrison upptäcker Garrisons transformationer , en metod för att generera exakta lösningar.
- 1968 : B. Carter löser ekvationen för geodetik i Kerr-Newmans elektriska vakuum.
- 1968 : Hugo D. Wahlquist hittar den perfekta flytande Wahlquist-lösningen .
- 1969 : Joseph Weber rapporterar observation av gravitationsvågor (obekräftad och uppenbarligen felaktig rapport).
- 1969 : William Bonnor introducerar Bonnor -ljusstrålen .
- 1969 : Penrose för fram den (svaga) kosmiska censurhypotesen och Penroseprocessen .
- 1969 : Stephen Hawking bevisar satsen för icke-minskande ytarea för ett svart hål.
- 1969 : Misner introducerar den kosmologiska " mixed world model " (mixmaster-universum).
- 1970 : Franco Zerilli härleder Zerilli-ekvationen .
- 1970 : Vladimir Belinsky , Isaac Khalatnikov och Evgeny Lifshitz föreslår Belinsky-Lifshitz-Khalatnikov-förmodan .
- 1970 : Hawking och Penrose bevisar ett teorem om att instängda ytor måste ge upphov till svarta hål.
- 1970 : Kinnersley-Walker Photon Rocket .
- 1970 : György Szekeres presenterar kolliderande planvågor .
- 1971 : Uppkomsten av vakuumlösningen Hahn-Penrose , ett enkelt kontinuum av kolliderande plana vågor.
- 1971 : Robert Gowdy introducerar Gowdys vakuumlösningar (kosmologiska modeller med cirkulerande gravitationsvågor).
- 1971 : Röntgenkällan Cygnus X-1, efter upptäckten av dess snabba variation (med hjälp av Uhuru- satelliten ), blev en seriös kandidat för ett svart hål.
- 1971 : William Press undersöker svarta håls svängningar numeriskt .
- 1971 : Harrison-Estabrook-algoritm för att lösa system med partiella differentialekvationer.
- 1971 : James York föreslår en konform metod för att generera initiala data i ADM-representationen av det initiala dataproblemet.
- 1971 : Robert Geroch introducerar begreppet Geroch-gruppen och med det en ny metod för att generera lösningar .
- 1972 : Jacob Bekenstein föreslår att lagen om icke-minskande entropi också gäller för svarta hål, där horisontområdet spelar rollen som entropi.
- 1972 : Carter, Hawking och James Bardeen etablerar de fyra lagarna för termodynamiken för svarta hål .
- 1972 : Sachs introducerar begreppet en optisk skalär och bevisar multipolmomentdelningssatsen .
- 1972 : Rainer Weiss föreslår idén om en interferometrisk gravitationsvågdetektor.
- 1972 : Joseph Hafele och Richard Keating utför Hafele-Keatings atomurexperiment för att testa relativitetsteorin.
- 1972 : Richard Price studerar gravitationskollaps med ett beräkningsexperiment.
- 1972 : Saul A. Tukolsky härleder Tukolsky-ekvationen .
- 1972 : Yakov Zel'dovich förutsäger möjligheten att omvandla gravitationsstrålning till elektromagnetisk strålning och vice versa.
- 1973 : P. Vaidya och L. K. Patel presenterar Kerr-Vaidya-lösningen för isotropiskt damm .
- 1973 : Charles Mizner , Kip Thorne och John Wheeler publicerar det framstående verket Gravitation ( Gravity , publicerat på ryska 1977), som har blivit standardläroboken i modern relativitetsteori.
- 1973 : Stephen Hawking och George Ellis publicerar monografin The Large Scale Structure of Space-Time ( Large-scale structure of space-time , publicerad på ryska 1977).
- 1973 : Geroch introducerar Geroch-Held-Penrose-formalismen .
- 1974 : Russell Halse och Joseph Taylor upptäcker den binära pulsaren PSR B1913+16 .
- 1974 : James York och Niall Ó Murchadha presenterar en analys av det initiala dataproblemet och undersöker stabiliteten i dess lösningar.
- 1974 : R. O. Hansen presenterar Hansen-Geroch multipolmoment .
- 1974 : Tullio Regge uppfinner Regge-kalkylen .
- 1974 : Hawking förutspår Hawking-strålning .
- 1975 : Chandrasekhar och Stephen Detweiler beräknar de kvasinormala lägena för ett svart hål.
- 1975 : Szekeres och DA Szafron upptäcker Szekeres-Szafrons dammlösning .
- 1976 : Penrose introducerar Penrose- gränser (varje isotrop geodetik i ett pseudo-Riemannskt grenrör beter sig som en plan våg).
- 1978 : Belinsky och Zakharov visar hur Einsteins ekvationer kan lösas med hjälp av det omvända spridningsproblemet ; de första gravitationssolitonerna .
- 1979 : Richard Sean och Shing-Tun Yau bevisar gravitationsfältets energipositivitetssats .
Litteratur
- Vizgin V. P. Relativistisk gravitationsteori (ursprung och bildning, 1900-1915). M.: Nauka, 1981. - 352c.
- Vizgin V.P. Enade teorier under den första tredjedelen av 1900-talet. M.: Nauka, 1985. - 304c.
Länkar
- Pais, Abraham. Subtil är Herren: Albert Einsteins vetenskap och liv . - Oxford: Oxford University Press, 1982. - ISBN 0-19-853907-X .
- Einstein, A.; Grossmann, M. (1913). "Entwurf einer verallgemeinerten Relativitätstheorie und einer Theorie der Gravitation" [Display av en generaliserad relativitetsteori och en gravitationsteori]. 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