Relativitetsteorin

Den allmänna relativitetsteorin, eller geometrodynamiken med ett lämpligare namn, är den enda möjliga uppsättningen av lagar som innefattar två viktiga konstateranden; nämligen att information inte fortplantar sig med oändlig hastighet samt att en observatör som befinner sig i en enda punkt inte kan känna skillnad mellan acceleration och gravitation. Denna tillåter samma lagar som till vardags tillämpas på Jorden att fungera även på de mest extrema platserna i Universum. Denna superba teori är verket av i stort sett en enda person - nämligen Albert Einstein (1879-1955) - som därigenom har skaffat sig anseendet att vara en av historiens absolut största vetenskapsmän.

Relativitetsteorin har blivit en mytomspunnen teori som anses vara mycket svår att lära sig. Detta mycket p g a de begrepp som man måste förstå om rumtidens struktur, tensoralgebran som beskriver storheter väldigt kompakt samt att geometrodynamiken är en olinjär och kopplad teori. Fram till år 1939, då Robert Oppenheimer (1904-1967) studerade kollapsen av en stjärna till ett svart hål, var relativitetsteorin mest en lekplats för matematiker. John Wheeler (1911- ) tog geometrodynamiken ett steg vidare från år 1952 då han började syna teorins mest extrema fall och gick från att vara de svarta hålens främsta motståndare till att bli dess främsta förespråkare.















 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

En sammanfattning av relativitetsteorin

  • Relativitetsteorin bygger på två huvudprinciper som gör att fysik - till skillnad från Newtons mekanik - kan beskrivas korrekt på makroskopiska avstånd även vid de mest extrema omständigheter; den ena principen utgör grunden för den speciella relativitetsteorin och den andra för den allmänna relativitetsteorin.

  • Den speciella relativitetsteorins huvudprincip är att information inte kan fortplantas med oändlig hastighet utan är uppåt begränsad till ljusets hastighet i vakuum.

  • Den allmänna relativitetsteorins huvudprincip är ekvivalensprincipen som säger att man inte kan känna någon skillnad mellan acceleration och gravitation om man befinner sig på ett enda ställe.

  • Att information inte kan fortplantas med oändlig hastighet leder till att tidpunkten för en händelse inte uppfattas som samtidig för observatörer som inte befinner sig på samma ställe. En matematisk fyrdimensionell rumtid måste användas som beskriver förhållandet mellan tidpunkt och plats.

  • För varje observatör definieras var sitt koordinatsystem - kallade inertialramar - som är i vila relativt observatören. Fysikens lagar för objekt som är i vila relativt en specifik inertialram är identiska för objekt i alla inertialramar där detta gäller.

  • Förhållandet mellan två inertialramar beskrivs matematiskt av lorentztransformationen. Som en direkt konsekvens av relativa hastigheter mellan två inertialramar fås genom denna de mest kända relativita effekterna; nämligen tidsdilatation, massökning och längdförkortning.

  • Insikten att acceleration och gravitation är särskiljbara globalt eftersom att en kropp som är i vila lokalt accelereras relativt en annan kropp som också är i vila lokalt leder till att krökningen hos rumtiden kan beräknas.

  • Till följd av ineritalramarna och ekvivalensprincipen så inses att ingen plats i (ett matematiskt) universum är mer priviligerad än någon annan.

  • Den enda matematiska geometrin som är platt lokalt och krökt globalt är Riemanngeometrin. Ett fåtal antaganden i kombination med denna geometri leder snart till Einsteins fältekvationer.

  • Till skillnad från Newtons mekanik där bara materia i rummet växelverkar genom krafter så inbegriper Einsteins relativitetsteori även en ömsesidig påverkan mellan rummet och materian (mera korrekt stress-energin) i det där materian rör sig utmed sina geodeter i det krökta rummet samt materien kröker rummet.

  • Likt en elektriskt laddad partikel utsänder elektromagnetisk strålning när den accelereras så utsänder en massa gravitationsstrålning när den accelereras.

  • Teorins kanske viktigaste förutsägelse är att Universum är dynamiskt, ett faktum som ledde till Big Bang teorin. Den andra stora förutsägelsen hos geometrodynamiken är existensen och egenskaperna hos svarta hål.

  • För att använda fältekvationerna, där geometrin och energin beror på varandra, krävs begynnelsevillkor. Av de tio funktionerna hos den fundamentala metriken måste sex stycken specificeras. De övriga fyra beror endast på valet av koordinatsystem.

  • Relativitetsteorin är numera den teori vars korrekthet har bestämts med störst noggrannhet genom experiment. Joseph Taylor och Russell Hulse fick 1992 års Nobelpris i fysik för att ha upptäckt samt studerat dubbelpulsaren PSR 1913+16 och kommit fram till att den förutspådda gravitationsstrålningen överrensstämmer med en del på 10-14 med strålningen som leder till den observerade ökningen av dubbelpulsarens periodtid till följd av denna energiminskning.

Tillbaka till Kosmologikas hemsida Nästa sida
Copyright © www.kosmologika.net Materialet får skrivas ut och användas för personligt bruk. Användning i undervisningssyfte är ej tillåten utan vårt tillstånd - läs mer här: http://www.kosmologika.net/Copyright.html