Věda14. února  2016  

Obecná teorie relativity dostala ke stým narozeninám senzační dárek

Albert Einstein v roce 1921 - Foto: Ferdinand Schmutzer (1870 - 1928), Licence Public Domain, volné dílo

Albert Einstein v roce 1921Foto: Ferdinand Schmutzer (1870 - 1928), Licence Public Domain, volné dílo

Americkým fyzikům pracujícím na detektoru LIGO se podařilo zachytit gravitační vlny, jejichž existenci předpověděl už Albert Einstein. Jde o další potvrzení obecné teorie relativity, které přichází až dojemně přesně 100 let od jejího zformulování.

Chvíli jí sice trvalo, než se prosadila a než ji ostatní fyzikové vzali na milost. Ale od té doby se drží a v podstatě odolává všem pokusům o vyvrácení. Pádný důvod k tomu, abychom jí v našem vysílání věnovali čtyřdílný seriál. 

Obecná teorie relativity stojí neprávem ve stínu E=mc2 

Obecnou teorii relativity stojí za to připomínat jednak proto, že bez veliké nadsázky znamenala kotrmelec a připravila nás o pocit absolutního prostoru a času i o přesvědčení, že vesmír je tu odjakživa a neměnný. Navíc ale plní roli jakési popelky vedle o deset let starší speciální teorie relativity, jejíž principy jako například dilatace – tedy roztažení nebo zpomalení - času, zkracování délek nebo rovnice E = mc2 se v souvislosti s Einsteinem skloňují daleko častěji. Přitom fyzikové si Einsteina cení daleko nejvíc právě za to, že speciální teorii relativity rozšířil a zobecnil do takzvané obecné teorie relativity. 

 

Obecná teorie relativity stojí neprávem ve stínu E=mc2

Vložit na svůj web

Zformulovat ji tak, aby napříště platila ve všech, tedy i neinerciálních soustavách, dalo Einsteinovi zabrat dobrých deset let. Její matematické vyjádření představil vůbec poprvé 25. listopadu roku 1915 v Berlíně na Pruské akademii věd, a zatímco tam měl nejspíš k dispozici tabuli a křídu, v rozhlase nám musí stačit doslovné znění této pekelné rovnice. O její rozluštění jsme požádali Petra Kulhánka z Fakulty elektrotechnické ČVUT a Jiřího Bičáka z Matematicko-fyzikální fakulty UK. 

Relativistické myšlenky si Einstein utříbil v Praze 

Albert Einstein se do Prahy přistěhoval v dubnu roku 1911. Nepřivedla ho sem ani kosmopolitní atmosféra, ani renomé tehdy rozdělené Karlo-Ferdinandovy univerzity, ale ryze praktické důvody. Zatímco v Curychu do té doby působil jako mimořádný profesor, Praha mu jako vůbec první nabídla řádnou profesuru. 

 

Einstein v Praze

Vložit na svůj web

Mezi svými kolegy si Einstein oblíbil zejména o dvacet let staršího Georga Picka. Tento profesor matematiky mu pomohl zejména s geometrickým uchopením teorie gravitace, která mu už tehdy nedávala spát. Zároveň ho ale uvedl i do společnosti. Einsteinovo působení v Klementinu i v salonu Berty Fantové připomínají dva pedagogové z ČVUT, Alena Šolcová a Ivo Kraus. 

První důkazy obecné teorie relativity 

Albert Einstein (1879 – 1955) - Foto: Archivní a programové fondy Českého rozhlasu

Albert Einstein (1879 – 1955)Foto: Archivní a programové fondy Českého rozhlasu

Einsteinova teorie relativity nebyla ani zdaleka přijata hned. Albert Einstein to však ani nepředpokládal a sám navrhl experimenty, které by ji mohly ověřit, případně i vyvrátit v praxi. K triumfu jí pomohla především astronomie, v níž se počítá s rychlostmi, vzdálenostmi a stářími, o kterých se nám na Zemi může jen zdát. 

Osvědčila se zejména planeta Merkur, a to ne náhodou. Ve sluneční soustavě platí sice za tu nejmenší planetu, zároveň ale obíhá nejblíže Slunci, a tedy v nejsilnějším gravitačním poli. To stáčí její přísluní (tedy místo na její oběžné dráze, v němž se nachází nejblíže Slunci) o obloukový úhel, nad kterým si astronomové lámali hlavy dlouhé roky. Teprve když se v roce 1915 dosadili údaje známé pro Slunce a pro Merkur do Einsteinových prvních rovnic, vyšlo na chlup přesně do té doby nevysvětlitelných 43 obloukových vteřin. Pro Einsteina to tehdy znamenalo veliké zadostiučinění a potvrzení toho, že je na správné cestě. 

 

Důkazy obecné teorie relativity

Vložit na svůj web

Skutečného uznání se Einstein dočkal ale ještě o čtyři roky později. A to ve chvíli, kdy se podařilo ověřit další jeho hypotézu o gravitačním ohýbání paprsků světla prostřednictvím prvního vhodného zatmění Slunce. Právě při něm se nabízí jedinečná možnost vyfotografovat paprsek hvězd procházející kolem Slunce, jak vysvětluje Jiří Grygar z Fyzikálního ústavu AV ČR a Jan Novotný z Pedagogické fakulty brněnské Masarykovy univerzity. 

Obecné teorii relativity se i po sto letech daří nebývale dobře 

K všeobecnému uznání pomohly obecné relativity zejména čtyři - dnes už klasické – experimenty, pozorovatelné ve Sluneční soustavě. Ke stáčení dráhy Merkuru a k ohýbání paprsků světla, patrné zejména při zatmění Slunce se v šedesátých letech připojil ještě tzv. rudý gravitační posuv: jde o skutečnost, že vlnová délka procházejícího světla se v silném gravitačním poli posouvá k vyšším hodnotám, tedy k červené části spektra. A posloužila i radiová astronomie, která prokázala, že elektromagnetický signál se v silném gravitačním poli zpožďuje. 

Ten poslední důkaz nyní přinesl detektor LIGO, který dokázal zachytit vlny ze systému dvou černých děr vzdálených od země 1,3 miliardy světelných let. 

 

Obecná teorie relativity dnes

Vložit na svůj web

Vypadá to, že se obecná teorie gravitace vypravila na vítězné tažení. Nemůže se jí přesto stát, že bude jednou překonána? Odpovídají Petr Kulhánek, Jiří Grygar a Petr Hořava, působící na Kalifornské univerzitě v Berkley. 

Pořad: Leonardo Plus   |  Stanice: ČRo Plus
Čas vysílání: neděle 11:10; repríza neděle 21:10  |  Délka pořadu: 48 minut  
 

Nové články v rubrice

 

Diskuse

Český rozhlas si váží názoru posluchačů a má zájem o korektně vedenou diskusi. Vyhrazuje si proto právo skrýt příspěvky, které odporují dobrým mravům, jsou xenofobní, porušují platné zákony, poškozují dobré jméno Českého rozhlasu, nebo mají reklamní charakter.

Návod na použití diskusního systému DISQUS naleznete zde.

 
tyto komentáře používají systém Disqus

Meteor

Na kometě objeven základ života!

Je ve vesmíru život? Možná ano. Přinejmenším jeden ze základních stavebních kamenů života tam je. Aminokyselinu...

Příroda

Predátoři pomáhají kořisti k adaptaci na oteplení

Pokud čelí živočichové tlaku dravců, přizpůsobí se mnohem snáze i dalším nepříznivým vlivům včetně rostoucích...

Planetárium

Portrét sondy Philae na kometě a kriticky ohrožená gorila východní

Speleologové a nová jeskyně v Moravském krasu, ochrana obojživelníků proti smrtící nákaze a posvátná...

Mobilní verze | Podmínky užití | English
© 1997-2016 Český rozhlas

Tento web používá k analýze návštěvnosti soubory cookie. Používáním tohoto webu s tím souhlasíte. Další informace