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6 coisas que você talvez não saiba sobre a Teoria Geral da Relatividade de Einstein

6 coisas que você talvez não saiba sobre a Teoria Geral da Relatividade de Einstein


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1. Einstein confiou em amigos e colegas para ajudá-lo a desenvolver sua teoria.
Embora a teoria da relatividade geral seja freqüentemente apresentada como uma obra de gênio solo, Einstein na verdade recebeu uma ajuda considerável de vários amigos e colegas menos conhecidos para trabalhar na matemática por trás dela. Os amigos de faculdade Marcel Grossmann e Michele Basso (Einstein supostamente confiou nas anotações de Grossmann depois de faltar às aulas) foram especialmente importantes no processo. Einstein e Grossman, um professor de matemática da Politécnica Suíça, publicou uma versão inicial da teoria da relatividade geral em 1913, enquanto Besso - a quem Einstein havia creditado nos reconhecimentos de seu artigo de 1905 sobre a teoria da relatividade especial - trabalhou extensivamente com Einstein para desenvolver a teoria geral nos próximos dois anos. O trabalho dos grandes matemáticos David Hilbert - mais sobre ele depois - e Emmy Noether também contribuíram para as equações por trás da relatividade geral. Quando a versão final foi publicada em 1916, Einstein também se beneficiou do trabalho de físicos mais jovens como Gunnar Nordström e Adriaan Fokker, os quais o ajudaram a elaborar sua teoria e moldá-la a partir da versão anterior.

2. A versão inicial da teoria continha um grande erro.
A versão publicada por Einstein e Grossmann em 1913, conhecida como o artigo Entwurf ("esboço"), continha um grande erro matemático na forma de um erro de cálculo na quantidade que um feixe de luz dobraria devido à gravidade. O erro pode ter sido exposto em 1914, quando o astrônomo alemão Erwin Finlay Freundlich viajou para a Crimeia para testar a teoria de Einstein durante o eclipse solar em agosto daquele ano. Os planos de Freundlich foram frustrados, no entanto, pela eclosão da Primeira Guerra Mundial na Europa. Quando apresentou a versão final da relatividade geral em novembro de 1915, Einstein mudou as equações de campo, que determinam como a matéria curva o espaço-tempo.

3. O agora lendário jornal de Einstein não o tornou famoso - a princípio.
A revelação de sua obra-prima na Academia Prussiana de Ciências - e mais tarde nas páginas de Annelen Der Physik - certamente deu a Einstein muita atenção, mas só em 1919 ele se tornou um superastro internacional. Naquele ano, o físico britânico Arthur Eddington realizou o primeiro teste experimental da teoria da relatividade geral durante o eclipse solar total que ocorreu em 29 de maio. Em um experimento concebido por Sir Frank Watson Dyson, o astrônomo real da Grã-Bretanha, Eddington e outros astrônomos mediram as posições de estrelas durante o eclipse e comparou-as com suas "verdadeiras" posições. Eles descobriram que a gravidade do sol mudou o caminho da luz das estrelas de acordo com as previsões de Einstein. Quando Eddington anunciou suas descobertas em novembro de 1919, Einstein apareceu nas primeiras páginas dos jornais de todo o mundo.

4. Outro cientista (e ex-amigo) acusou Einstein de plágio.
Em 1915, o importante matemático alemão David Hilbert convidou Einstein para dar uma série de palestras na Universidade de Göttingen. Os dois homens conversaram sobre relatividade geral (Einstein ainda tinha sérias dúvidas sobre como fazer sua teoria e equações funcionarem) e Hilbert começou a desenvolver sua própria teoria, que ele completou pelo menos cinco dias ANTES de Einstein fazer sua apresentação em novembro de 1915. O que começou como uma troca de ideias entre amigos e colegas cientistas que se tornou amarga, à medida que cada homem acusava o outro de plágio. Einstein, é claro, recebeu o crédito, e pesquisas históricas posteriores descobriram que ele o merecia: a análise das provas de Hilbert mostrou que ele carecia de um ingrediente crucial conhecido como covariância na versão da teoria concluída naquele outono. Hilbert, na verdade, não publicou seu artigo até 31 de março de 1916, semanas depois que a teoria de Einstein já era pública. Naquela época, dizem os historiadores, sua teoria era covariante.

5. Na época da morte de Einstein em 1955, os cientistas ainda não tinham quase nenhuma evidência da relatividade geral em ação.
Embora o teste do eclipse solar de 1919 tenha mostrado que a gravidade do Sol parecia dobrar a luz da maneira que Einstein havia previsto, não foi até a década de 1960 que os cientistas começaram a descobrir os objetos extremos, como buracos negros e estrelas de nêutrons, que influenciaram o forma do espaço-tempo de acordo com os princípios da relatividade geral. Até muito recentemente, eles ainda buscavam evidências de ondas gravitacionais, aquelas ondulações na estrutura do espaço-tempo causadas (segundo Einstein) pela aceleração de objetos massivos. Em fevereiro de 2016, a longa espera chegou ao fim, quando cientistas do Observatório de Ondas Gravitacionais por Interferômetro a Laser (LIGO) anunciaram que haviam detectado ondas gravitacionais causadas pela colisão de dois buracos negros massivos.

6. Você pode agradecer ao Einstein pelo GPS.
Embora a teoria de Einstein funcione principalmente entre os buracos negros e as colisões cósmicas do céu, ou em uma escala ultrapequena (pense na teoria das cordas), ela também desempenha um papel em nossa vida cotidiana. A tecnologia GPS é um excelente exemplo disso. A relatividade geral mostra que a taxa na qual o tempo flui depende de quão perto alguém está de um corpo massivo. Esse conceito é essencial para o GPS, que leva em consideração o fato de que o tempo está fluindo em uma taxa diferente para os satélites que orbitam a Terra e para nós no solo. Como resultado, o tempo em um relógio de satélite GPS avança mais rápido do que um relógio terrestre em cerca de 38 microssegundos por dia. Isso pode não parecer uma grande diferença, mas se não for verificado, poderá causar erros de navegação em minutos. O GPS compensa a diferença de tempo, ajustando eletronicamente as taxas dos relógios dos satélites e criando funções matemáticas dentro do computador para resolver a localização exata do usuário - tudo graças ao Einstein e à relatividade.


Teoria da relatividade geral de Einstein

A relatividade geral é a compreensão do físico Albert Einstein de como a gravidade afeta a estrutura do espaço-tempo.

A teoria, que Einstein publicou em 1915, expandiu a teoria da relatividade especial que ele havia publicado 10 anos antes. A relatividade especial argumentou que o espaço e o tempo estão inextricavelmente conectados, mas essa teoria não reconhecia a existência da gravidade.

Einstein passou a década entre as duas publicações determinando que objetos particularmente massivos distorcem a estrutura do espaço-tempo, uma distorção que se manifesta como gravidade, de acordo com a NASA.

Como funciona a relatividade geral?

Para entender a relatividade geral, primeiro vamos começar com a gravidade, a força de atração que dois objetos exercem um sobre o outro. Sir Isaac Newton quantificou a gravidade no mesmo texto em que formulou suas três leis do movimento, os "Principia".

A força gravitacional puxando entre dois corpos depende da massa de cada um e da distância entre os dois. Mesmo enquanto o centro da Terra está puxando você em sua direção (mantendo você firmemente alojado no solo), seu centro de massa está puxando para trás na Terra. Mas o corpo mais maciço mal sente o puxão de você, enquanto com sua massa muito menor você se encontra firmemente enraizado graças a essa mesma força. No entanto, as leis de Newton pressupõem que a gravidade é uma força inata de um objeto que pode atuar à distância.

Albert Einstein, em sua teoria da relatividade especial, determinou que as leis da física são as mesmas para todos os observadores sem aceleração e mostrou que a velocidade da luz no vácuo é a mesma, não importa a velocidade com que o observador viaja, de acordo com a Wired.

Como resultado, ele descobriu que o espaço e o tempo estavam entrelaçados em um único continuum conhecido como espaço-tempo. E eventos que ocorrem ao mesmo tempo para um observador podem ocorrer em momentos diferentes para outro.

Enquanto elaborava as equações para sua teoria geral da relatividade, Einstein percebeu que objetos massivos causavam uma distorção no espaço-tempo. Imagine colocar um grande objeto no centro de um trampolim. O objeto pressionaria o tecido, causando covinhas. Se você então tentar rolar uma bola de gude ao redor da borda do trampolim, a bola vai espiralar para dentro em direção ao corpo, puxada da mesma forma que a gravidade de um planeta puxa as rochas no espaço.

Evidência experimental para a relatividade geral

Nas décadas desde que Einstein publicou suas teorias, os cientistas observaram inúmeros fenômenos que coincidem com as previsões da relatividade.

Lente gravitacional

A luz se curva em torno de um objeto enorme, como um buraco negro, fazendo com que ele atue como uma lente para as coisas que estão por trás dele. Os astrônomos usam rotineiramente este método para estudar estrelas e galáxias por trás de objetos massivos.

A Cruz de Einstein, um quasar da constelação de Pegasus, segundo a Agência Espacial Européia (ESA), é um excelente exemplo de lente gravitacional. O quasar é visto como era há cerca de 11 bilhões de anos, a galáxia atrás dele está cerca de 10 vezes mais próxima da Terra. Como os dois objetos se alinham com tanta precisão, quatro imagens do quasar aparecem ao redor da galáxia porque a intensa gravidade da galáxia curva a luz que vem do quasar.

Em casos como o da cruz de Einstein, as diferentes imagens do objeto com lentes gravitacionais aparecem simultaneamente, mas nem sempre é o caso. Os cientistas também conseguiram observar exemplos de lentes em que, como a luz que viaja ao redor da lente segue caminhos diferentes de comprimentos diferentes, imagens diferentes chegam em momentos diferentes, como no caso de uma supernova particularmente interessante.

Mudanças na órbita de Mercúrio

A órbita de Mercúrio está mudando muito gradualmente ao longo do tempo devido à curvatura do espaço-tempo em torno do grande sol, de acordo com a NASA. Em alguns bilhões de anos, essa oscilação pode até mesmo fazer com que o planeta mais interno colida com o sol ou com um planeta.

Arrasto de quadro de espaço-tempo em torno de corpos em rotação

O giro de um objeto pesado, como a Terra, deve torcer e distorcer o espaço-tempo ao seu redor. Em 2004, a NASA lançou o Gravity Probe B (GP-B). Os eixos dos giroscópios calibrados com precisão do satélite desviaram ligeiramente ao longo do tempo, de acordo com a NASA, um resultado que combinava com a teoria de Einstein.

"Imagine a Terra como se ela estivesse imersa em mel", disse o principal investigador do Gravity Probe-B, Francis Everitt, da Universidade de Stanford, em um comunicado da NASA sobre a missão.

"À medida que o planeta gira, o mel ao redor dele giraria, e é o mesmo com o espaço e o tempo. GP-B confirmou duas das previsões mais profundas do universo de Einstein, tendo implicações de longo alcance na pesquisa astrofísica."

Redshift gravitacional

A radiação eletromagnética de um objeto é esticada ligeiramente dentro de um campo gravitacional. Pense nas ondas sonoras que emanam de uma sirene em um veículo de emergência conforme o veículo se move em direção a um observador, as ondas sonoras são comprimidas, mas à medida que se afasta, elas são esticadas ou desviadas para o vermelho. Conhecido como efeito Doppler, o mesmo fenômeno ocorre com ondas de luz em todas as frequências.

Na década de 1960, de acordo com a American Physical Society, os físicos Robert Pound e Glen Rebka dispararam raios gama primeiro para baixo, depois para o lado de uma torre da Universidade de Harvard. Pound e Rebka descobriram que os raios gama mudavam ligeiramente de frequência devido às distorções causadas pela gravidade.

Ondas gravitacionais

Einstein previu que eventos violentos, como a colisão de dois buracos negros, criam ondulações no espaço-tempo conhecidas como ondas gravitacionais. E em 2016, o Laser Interferometer Gravitational Wave Observatory (LIGO) anunciou que havia detectado esse sinal pela primeira vez.

Essa detecção ocorreu em 14 de setembro de 2015. O LIGO, composto de instalações gêmeas em Louisiana e Washington, havia sido atualizado recentemente e estava em processo de calibração antes de entrar em operação. A primeira detecção foi tão grande que, de acordo com a então porta-voz do LIGO, Gabriela Gonzalez, a equipe levou vários meses de análise para se convencer de que era um sinal real e não uma falha.

"Tivemos muita sorte na primeira detecção de que era tão óbvio", disse ela durante a reunião 228 da Sociedade Astronômica Americana em junho de 2016.

Desde então, os cientistas começaram a capturar ondas gravitacionais rapidamente. Ao todo, LIGO e sua contraparte europeia Virgo detectaram um total de 50 eventos de ondas gravitacionais, de acordo com funcionários do programa.

Essas colisões incluíram eventos incomuns, como uma colisão com um objeto que os cientistas não conseguem identificar definitivamente como buraco negro ou estrela de nêutrons, estrelas de nêutrons fundidas acompanhadas por uma explosão brilhante, buracos negros incompatíveis colidindo e muito mais.


Eletroímãs

O magnetismo é um efeito relativístico e, se você usa eletricidade, pode agradecer à relatividade pelo fato de os geradores funcionarem.

Se você pegar um laço de fio e movê-lo através de um campo magnético, você gera uma corrente elétrica. As partículas carregadas no fio são afetadas pela mudança do campo magnético, que força algumas delas a se moverem e cria a corrente.

Mas agora, imagine o fio em repouso e imagine que o ímã está se movendo. Neste caso, as partículas carregadas no fio (os elétrons e prótons) não estão mais se movendo, então o campo magnético não deveria estar afetando-as. Mas acontece, e uma corrente ainda flui. Isso mostra que não existe um quadro de referência privilegiado.

Thomas Moore, professor de física no Pomona College em Claremont, Califórnia, usa o princípio da relatividade para demonstrar por que a Lei de Faraday, que afirma que um campo magnético variável cria uma corrente elétrica, é verdadeira.

"Uma vez que este é o princípio básico por trás dos transformadores e geradores elétricos, qualquer pessoa que use eletricidade está experimentando os efeitos da relatividade", disse Moore.

Os eletroímãs também funcionam por meio da relatividade. Quando uma corrente contínua (DC) de carga elétrica flui por um fio, os elétrons estão vagando pelo material. Normalmente, o fio pareceria eletricamente neutro, sem carga líquida positiva ou negativa. Isso é uma consequência de ter aproximadamente o mesmo número de prótons (cargas positivas) e elétrons (cargas negativas). Mas, se você colocar outro fio próximo a ele com uma corrente CC, os fios se atraem ou se repelem, dependendo da direção em que a corrente está se movendo. [9 fatos interessantes sobre ímãs]

Supondo que as correntes estejam se movendo na mesma direção, os elétrons no primeiro fio vêem os elétrons no segundo fio como imóveis. (Isso pressupõe que as correntes têm aproximadamente a mesma intensidade). Enquanto isso, da perspectiva dos elétrons, os prótons em ambos os fios parecem estar se movendo. Por causa da contração relativística do comprimento, eles parecem estar mais espaçados, então há mais carga positiva por comprimento de fio do que carga negativa. Como cargas semelhantes se repelem, os dois fios também se repelem.

Correntes nas direções opostas resultam em atração, porque do ponto de vista do primeiro fio, os elétrons no outro fio estão mais aglomerados, criando uma carga líquida negativa. Enquanto isso, os prótons no primeiro fio estão criando uma carga líquida positiva e cargas opostas se atraem.


The Kerr Metric

Como você pode imaginar, a teoria da relatividade geral se baseia em muitas matemáticas complicadas. Einstein desenvolveu 10 equações de campo que descrevem a gravidade como sendo o resultado da curvatura do espaço-tempo em virtude da massa e da energia dentro dele. Resolver as equações de campo nos diz como o espaço-tempo se comporta sob certas condições, e essas soluções sempre estiveram de acordo com o que realmente observamos.

Como um aparte, embora as equações de campo de Einstein tenham sido fantasticamente úteis para nós na compreensão do Universo, quando nos movemos do reino do muito grande para o muito pequeno, elas são incompletas. Eles são intrinsecamente incompatíveis com a teoria quântica, pois requerem que a energia e o momento sejam definidos precisamente em cada ponto do espaço-tempo, o que contradiz o princípio da incerteza para os estados quânticos. Mas essa discussão é para outro dia ...

Uma das soluções para as equações de campo de Einstein é a métrica de Kerr. Um buraco negro é definido por apenas três propriedades: sua massa, seu spin e sua carga elétrica. A métrica Kerr descreve a geometria de uma região vazia do espaço ao redor de um buraco negro que não está carregado, mas está girando. Exatamente o tipo de buraco negro que esperamos encontrar espalhados por todo o Universo.

A métrica de Kerr faz algumas previsões realmente interessantes sobre o espaço-tempo em torno de um buraco negro que são consequência de eles terem momento angular. Por exemplo, em vez de ter um único horizonte de eventos, os buracos negros de Kerr têm dois e, em vez de serem perfeitamente esféricos, têm a forma de esferas comprimidas.

Ainda mais estranho, porém, é que a singularidade no centro de um buraco negro de Kerr não é um ponto, mas um anel unidimensional. Se o buraco negro estivesse girando rápido o suficiente, você seria capaz de vê-lo.

E adivinha. Quando os astrônomos obtiveram a primeira imagem óptica de um buraco negro, no centro da galáxia M87, usando o Event Horizon Telescope (EHT), eles descobriram que ele estava girando a 94% de sua velocidade máxima com uma singularidade unidimensional maior do que a órbita de Plutão e consistente com muitas das previsões da métrica de Kerr.


TVs, armas de radar e outras tecnologias ligadas às teorias da relatividade de Einstein

Se você já recebeu uma multa por excesso de velocidade ou passou uma noite assistindo TGIF na década de 1990, pode agradecer a Albert Einstein. Esta semana marca um século desde que o escriturário de patentes que virou físico apresentou suas Equações de Campo para Gravitação na Academia Prussiana de Ciências em Berlim, estabelecendo a estrutura para a teoria da relatividade geral.

Essas palestras representaram uma sequência do trabalho que Einstein havia apresentado uma década antes sobre o efeito fotoelétrico, que acabou ganhando o prêmio Nobel, e a relatividade especial, que foi popularizada pela equação E = mc 2.

Apesar da natureza abstrata da relatividade, ambas as teorias permeiam a sociedade dentro da tecnologia cotidiana. Os conceitos não apenas explicam a estrutura do universo, mas são carregados na maioria das bolsas e bolsos. As ideias de Einstein enviam mensagens de texto, mas também formam a base para a arma mais destrutiva já construída.

É difícil dizer se a sociedade teria perdido os seguintes gadgets sem Albert Einstein. Einstein teve muitos concorrentes acadêmicos, alguns dos quais publicaram aspectos da teoria da relatividade especial e geral antes dele. No entanto, Einstein era mais do que apenas um titã da física teórica. O escritor Walter Isaacson descreve Einstein como o reinventor da realidade, mas o físico nascido na Alemanha também era considerado um pai fugitivo, um defensor dos direitos civis, um antifeminista, um pacifista, um iconoclasta e uma estrela do rock.

Essa e a coisa. Ao caçar uma teoria unificada de tudo, Einstein uniu nosso fascínio pela física teórica, o universo e ele.

A televisão ficaria embaçada sem a relatividade especial

Um ímã parece curvar um feixe de luz em um tubo de raios catódicos. Esses feixes criam a imagem em aparelhos de televisão mais antigos, e os princípios da física desenvolvidos por Einstein mantêm a imagem nítida. Foto de Charles D Winters / via Getty Images

Veja como a relatividade especial evitou que o episódio original de & # 8220Friends & # 8221 ficasse fora de foco, pelo menos de uma perspectiva visual.

A teoria da relatividade especial de Einstein descreve a velocidade da luz como a única constante no universo, ao mesmo tempo que diz que as leis do movimento são sempre as mesmas, independentemente de quão rápido um objeto esteja viajando. Mas se a luz está sozinha como um campeão imutável, então tudo o mais no universo deve ser flexível, incluindo as distâncias entre as coisas (espaço) ou mesmo o tempo. Isso foi provado experimentalmente e leva a algumas tendências malucas em nossa existência.

Por exemplo, se você está parado na estrada e um carro passa zunindo, esse veículo é fisicamente mais curto, o tempo passa mais devagar para o motorista em relação a você e a massa do motorista aumenta & # 8212 embora tudo em níveis minúsculos.

Essas mudanças tornam-se mais aparentes à medida que nos movemos mais rápido, o que influencia a clareza dos aparelhos de televisão em caixa.

“A relatividade especial se torna relevante se os objetos se movem com velocidades próximas à velocidade da luz. Não vemos isso acontecendo com objetos grandes, mas as partículas podem facilmente fazer isso. Por exemplo, elétrons ”, disse Robbert Dijkgraaf, que dirige o Instituto de Estudos Avançados, onde Einstein foi professor de 1933 até sua morte em 1955.

As TVs antigas usam tubos de raios catódicos para disparar feixes de elétrons em uma tela. A tela é revestida internamente com compostos chamados fósforos, que brilham conforme a energia passa nos feixes e faz com que os fósforos brilhem, criando uma cor e uma imagem, mas para isso, os elétrons devem estar se movendo rapidamente. Muito rápido.

“Em um aparelho de TV antigo, os elétrons podem ser facilmente acelerados a 20-30 por cento da velocidade da luz”, disse Dijkgraaf. “Nessas velocidades, as coisas ficam realmente malucas.”

Isso é por causa da relatividade especial. As supervelocidades fazem com que os elétrons cresçam em massa em relação ao resto do aparelho de TV.

“Da perspectiva do elétron, a TV encolheu”, disse Dijkgraaf.

Os ímãs dentro da TV guiam os elétrons para diferentes partes da tela para produzir uma imagem, mas Dijkgraaf disse que o design dos ímãs deve levar em conta a relatividade especial. Caso contrário, tudo ficaria fora de foco em milímetros.

Dijkgraaf disse que um exemplo muito mais espetacular desse fenômeno acontece dentro de aceleradores de partículas, onde velocidades rápidas fazem com que o tempo interno das partículas diminua em um grau notável, por meio de um processo conhecido como dilatação do tempo. Como resultado, essas partículas vivem muito mais tempo do que o normal.

Esses princípios não se aplicam a TVs de LCD ou plasma porque esses dispositivos não dependem de feixes de elétrons.

As armas de radar dependem da relatividade para capturar carros em alta velocidade. Foto de Boris Yaro / Los Angeles Times via Getty Images

Se você já recebeu uma multa por excesso de velocidade de uma armadilha de trânsito, pode agradecer a Einstein.

A luz se move em ondas. Isso é verdade se você estiver lidando com luz visível, luz ultravioleta, raios-X ou outros tipos de luz, que são classificados coletivamente como radiação eletromagnética.

Todas as ondas exibem o efeito Doppler. Você já viu isso acontecer enquanto estava em um meio-fio enquanto uma ambulância corria em direção a um hospital. A sirene tem um tom mais alto à medida que se aproxima de você, um tom regular quando está bem ao seu lado e um tom mais baixo quando o carro se afasta. Isso ocorre porque a frequência das ondas sonoras muda se forem emitidas por um objeto em movimento.

O efeito Doppler faz com que o motor de um carro ou sirene soe mais alto quando está se aproximando do que quando está se afastando. Os círculos rosa representam ondas sonoras. Ilustração por Charly Whiskey / Wikimedia

O efeito Doppler não se aplica apenas às ondas emitidas, mas àquelas refletidas em um objeto, o que explica como as armas de radar funcionam. Os scanners da polícia emitem ondas infravermelhas que ricocheteiam nos carros e detectam a frequência dos reflexos conforme eles retornam, fornecendo um cálculo da velocidade.

Graças à teoria da relatividade especial de Einstein e ao ritmo imutável da luz, uma arma de radar pode fazer previsões precisas e quase instantâneas da velocidade de um veículo, mesmo se o carro de polícia também estiver se movendo.

A energia nuclear e a aversão de Einstein à bomba atômica

Uma nuvem em forma de cogumelo após a explosão de uma bomba atômica francesa acima do atol de Mururoa, 1971. Foto: Galerie Bilderwelt / Getty Images

Aceleradores de partículas e fator de relatividade especial em um legado frequentemente atribuído erroneamente a Einstein: A criação da bomba atômica.

O "E" em E = mc 2 se refere à energia, então em um nível básico, a equação de Einstein diz que massa e energia são intercambiáveis. Como Alok Jha explicou magistralmente para o Guardião:

No novo mundo de Einstein, a massa tornou-se uma forma de medir a energia total presente em um objeto, mesmo quando ele não estava sendo aquecido, movido ou irradiado ou qualquer outra coisa. Massa é apenas uma forma superconcentrada de energia e, além disso, essas coisas podem mudar de uma forma para outra e vice-versa.

As reações nucleares contam com este princípio para criar energia. Quando um nêutron & # 8212 uma partícula subatômica & # 8212 é esmagado em átomos de urânio instáveis, este último se divide em átomos menores. Essa divisão do átomo libera energia na forma de calor e mais nêutrons, que repetem o ciclo, causando uma reação em cadeia. O processo se repete milhões de vezes por segundo, liberando uma energia tremenda. Um grama de urânio ou plutônio (0,035 onças) pode liberar a energia equivalente a três toneladas de carvão ou 600 galões de petróleo em um único dia, de acordo com o Laboratório Nacional Lawrence Berkeley. Essa energia pode abastecer cidades, mas, como o Projeto Manhattan provou, também pode ser usada como arma.

Einstein não contribuiu para o Projeto Manhattan e passou a se arrepender de sua única associação com o esforço de guerra. Em agosto de 1939, ele escreveu uma carta avisando Franklin Roosevelt sobre a busca da Alemanha por uma arma nuclear. Mas, como Walter Isaacson descreveu em 2008 para a revista Discover, Einstein "sabia pouco sobre a física das partículas nucleares subjacentes à bomba" e uma vez foi citado na Newsweek dizendo: "Se eu soubesse que os alemães não teriam sucesso em produzir uma bomba atômica, nunca teria levantado um dedo. & # 8221

GPS, Jell-O e o coração do seu celular

Sabemos que o universo e a gelatina jiggling têm muito em comum graças a Einstein e às ondas gravitacionais.

Ok, a relatividade especial é ótima, mas e a tecnologia inspirada na teoria da relatividade geral?

O exemplo mais difundido é o Sistema de Posicionamento Global (GPS), e resulta da teoria geral da relatividade de Einstein, esclarecendo as origens da gravidade.

Há trezentos anos, Isaac Newton observou que pequenos objetos no universo são atraídos por objetos maiores e percebeu que a força dessa atração dependia de sua massa. Objetos mais massivos & # 8212 como Júpiter & # 8212 têm uma atração mais forte do que corpos menores como Mercúrio. Este conceito era uma base excelente para a gravidade, mas não explicava como dois objetos são atraídos em primeiro lugar? Entra em Einstein e a relatividade geral.

Sua teoria propôs que objetos massivos podem dobrar fisicamente o espaço. Para ter uma ideia do que isso significa, imagine que você jogou uma grande bola de gude em uma tigela grande e velha de gelatina. Quando a bola de gude pousar, a gelatina pressiona para baixo e as áreas adjacentes se inclinam como uma rampa em direção à bola de gude. Se uma bola de gude menor ficar na borda dessa rampa, ela será puxada em direção à primeira.

Usando suas equações de campo, Einstein explicou que a gravidade é na verdade a curva dessa gelatina, que no universo real é feita de espaço e tempo. Como o físico teórico do Instituto de Tecnologia da Califórnia Sean Carroll escreveu para o NewsHour no início desta semana:

No universo de Einstein, o espaço e o tempo são absorvidos em um único "espaço-tempo" quadridimensional e o espaço-tempo não é sólido. Ele gira e gira e dobra em resposta ao movimento da matéria e da energia. Percebemos esse alongamento e distorção do tecido do espaço-tempo como a força da gravidade.

Isso significa que grandes fontes de gravidade & # 8212 por exemplo, a Terra & # 8212 podem alterar o tempo. Como resultado, um relógio na superfície do planeta corre mais devagar do que um a bordo de um satélite GPS que caiu 12.000 milhas no espaço livre. (Isso também é considerado dilatação do tempo.)

A relatividade foi um obstáculo durante os primeiros dias do GPS. Os satélites GPS devem estar sincronizados com o receptor do seu telefone ou carro para identificar sua localização. Quando os engenheiros lançaram inicialmente os satélites GPS no espaço sideral, eles presumiram que os efeitos da relatividade seriam pequenos demais para alterar os relógios atômicos altamente precisos a bordo.

Eles estavam errados. Os relógios do satélite funcionaram 38 milionésimos de segundo mais rápido do que os relógios da Terra por dia. Isso parece marginal, mas teria desviado de sua localização em até 11 quilômetros.

Dijkgraaf disse que ignorar a relatividade não só prejudicaria o GPS, mas as telecomunicações como um todo.

“Nossa rede de comunicação é uma configuração de transmissores, receptores, satélites & # 8212 tanto na Terra quanto no espaço sideral. E, de certa forma, toda a nossa tecnologia está operando na velocidade da luz ”, disse Dijkgraaf. “Esses dispositivos estão interagindo uns com os outros através do espaço e do tempo com precisão, então precisamos de relógios atômicos para todas as nossas comunicações.”

Experimentos com relógios atômicos mediram mudanças baseadas na gravidade no espaço-tempo em distâncias extraordinariamente curtas, como um estudo de 2010 do Instituto Nacional de Padrões e Tecnologia que mediu o efeito no comprimento de um pé. A diferença é pequena & # 8212 90 bilionésimos de segundo ao longo de 79 anos & # 8212, mas essa mudança sutil na relatividade significa que você envelhece mais rápido do que um amigo se ele estiver alguns degraus abaixo de você em uma escada.

Além disso, se o espaço pode dobrar, então a relatividade geral argumenta que colisões gigantescas entre objetos estelares podem enviar ondas de choque através do espaço sideral.

“Se houver uma colisão de dois buracos negros, isso basicamente cria um tsunami no espaço que pode se propagar de uma estrela ou galáxia muito distante até o planeta Terra”, disse Dijkgraaf. A mesma coisa acontece se você acenar com a mão no ar, embora em uma escala muito menor.

Essas ondas gravitacionais ainda não foram detectadas na Terra, mas os cientistas sabem que o fenômeno existe

“Nós os vimos indiretamente com um par de estrelas girando em torno uma da outra. Não vemos as ondas em si, mas vemos as estrelas perdendo energia ao irradiar a gravitação ”, disse Dijkgraaf.

Na próxima semana, a Agência Espacial Europeia lançará o LISA Pathfinder, um satélite espacial com a missão de detectar ondas gravitacionais. Se detectar essas ondas, o evento pode ser esclarecedor, disse Dijkgraaf

“Como é o universo à & # 8216luz da gravidade & # 8217, por assim dizer? Podemos detectar ondas gravitacionais desde o Big Bang, mas é como esperar que as nuvens se abram e não ter ideia do que está por trás delas ”, disse Dijkgraaf.

Einstein e como enviar uma mensagem de texto para parentes falecidos

O cosmonauta Russina Gennady Padalka passou tanto tempo no espaço que tecnicamente viajou para o futuro. Foto da NASA

Os astronautas são indiscutivelmente os primeiros bandidos do mundo. Pessoas que passam longos períodos em estações espaciais, na verdade, avançaram no tempo em relação às pessoas presas na Terra.

Isso ocorre porque as estações espaciais viajam rápido & # 8212 17.000 milhas por hora & # 8212 para permanecer em órbita, e os relógios ao longo da viagem começam a sofrer de relatividade especial. A velocidade orbital diminui o tempo, então, quando os astronautas retornarem à Terra, eles pousarão no futuro.

Russian cosmonaut Gennady Padalka, who earlier this year set the record for the longest collective time spent in space at 879 days, has traveled 22 thousandths of a second into the future. If American astronaut Scott Kelly landed today, he would have jumped six thousandths of a second into the future.

As recent history can attest, when people picture time travel, they think of Michael J. Fox, a puffy red vest and a tricked-out Delorean. But this perception doesn’t vibe with relativity, said University of Connecticut theoretical physicist Ronald Mallett.

“As far as taking a time machine with you, no. That’s not really an option,” Mallett said.

He should know, since he is building a time machine. That’s right. A time machine … and because of Einstein’s theories, the idea isn’t as far-fetched as you might expect.

To understand, let’s start with E = mc 2 . As we mentioned before, this equation states that mass and energy are interchangeable. Light has energy, so it also carries mass. If you remember our journeys with the marble and Jell-O, then you know that mass can bend space and time, giving off the perception of gravity.

Mallett’s time machine would harness this relationship: “If gravity can affect time, and light can create gravity, then light can affect time.”

To tweak space and time, the project will need lasers … about 10,000 of them organized into rings. Next, Mallet and his colleague — UConn experimental physicist Chandra Roychoudhuri — plan to stack these ring lasers like pancakes. The collective vortex created by the lasers might twist space, based on a theoretical equation published by Mallett 15 years ago.

Ronald Mallett and his space twisting equation. Courtesy of Ronald Mallett

If it works, Mallett would have, in a sense, satisfied a childhood dream of reconnecting with his deceased father, Boyd.

“He was only 33, and I was 10 years old. He looked like a very healthy man, but we didn’t know he had a weak heart. He died of a massive heart attack. It completely devastated me,” Mallett said.

A year later, the younger Mallett stumbled upon the H.G. Wells book The Time Machine. “It was like a lightbulb for me. If I could build a time machine then I can go back and see him again,” Mallett said.

Mallett and Roychoudhuri would judge the twisting of space by shooting a stream of neutrons into the vortex. Neutrons spin in a certain direction, so if their rotations changed by the time that they exited the vortex, the researchers could conclude space had been twisted.

Dorothy and Boyd Mallett with Ron on the left and his younger brother, James, on the right, at the Bronx Park in 1948. Courtesy of Ronald Mallett

It’s a bold idea with a heartwarming backstory, but as Mallett learned on his road to becoming a physicist, the rules of spacetime would likely prevent a trip to the 1950s.

Construction of the prototype would be simple on a practical level. A diode laser is about a thousandth of an inch high, so if you have a tower of 10,000 laser, that’s only about 5 feet, Mallett said. It’s the date that’s a problem.

“The machine is responsible for the twisting of space and time, so you can’t go earlier than that. Once the first time machine is turned on, our descendants would be able to communicate with us, but we won’t be able to communicate with our ancestors,” Mallet said. The same thinking applies to wormholes, which are theoretical tunnels between sections of spacetime. A time traveler could visit as far back as the creation of the wormhole but no earlier. (For more, here are Sean Carroll’s 10+1 rules for time travel).

A mock prototype of space-twisting ring laser device devised by Ronald Mallett and Chandra Roychoudhuri. The demonstration model (a.k.a. not the real thing) is based on Mallett’s research into how circulating laser light might twist space and time and lead to the possibility of time travel to the past and the future. Photo by Scott Eisen

Another barrier to time twisting is energy. The juice required for prototype’s ability to twist space would be 23.9 Joules — about as much power as 24 mile per hour baseball pitch. But the energy for twisting time would be off the charts.

“That on the surface appears to require an enormous amount of energy. I mean a huge amount of energy, like stellar quantities,” Mallett said. However, twisting space may serve as the foundation for a warp drive.

Yet humanity might one day figure out how to produce the necessary power to bend time or maybe we’ll find an extraterrestrial civilization that has planted megastructures around a star to harvest energy. If so, Mallett believes his time machine would be a great way to exchange information between the present and future. These text messages could be encoded in the spins of the neutrons, akin to what’s planned with quantum cryptography and could carry warnings about natural disasters.

“Imagine the thousands of lives that we could save by having an early warning,” Mallett said.

Or perhaps we’ll stumble upon aliens that built a time machine centuries ago, so Mallett or anyone else could visit cherished moments from their past?

Dijkgraaf is certainly open to the prospect.

“Our current technology is certainly not there, and if you took a poll of physicists, you’d see a lot of skepticism,” Dijkgraaf said. “But if you take a broad point of view and say, ‘we don’t know what kind of civilizations are out there and how far they have developed technology’ … who knows?”

Left: Einstein's theories on relativity kept box TVs from being blurry. Photo by Michael J Fajardo/via Getty Images


That Fool, HeckPhilly!

We as humans have a way of looking at history through the lenses of rose-colored glasses. We talk about things like Ben Franklin flying a kite to descobrir electricity, when actually, Franklin didn’t discover electricity, at all. Electricity had been discovered long before then. Or we talk about the great American Revolution while overlooking the practicality that it’d be like a rogue, rag-tag, group of treasonous men warring against our current government to promote this demonized “enlightened” new movement.

It’s human nature. If the result benefits us today, we toss out the the blurry particulars. And in some ways, it helps us move forward.

Albert Einstein’s Nobel Prize picture

But sometimes it is advantageous to look back on some of the tribulations/indiscretions that accompanied the world’s greatest feats. While it may inspire us to know the heights of what we’re capable of, it’s just as healthy to understand the obstacles we’re able to overcome.

Without further ado, here are seven things you may have forgotten about Albert Einstein (or didn’t know) that make him as ordinary as you and me.

1. His struggles with proper language were well-documented.

Some historians say he was dyslexic, while others denied this (implying he just struggled with speech/reading). Either way, some say he didn’t start speaking until he was 4-years-old, while still others say he was unable to speak fluently until he was 12-years-old.

2. Albert Einstein was a major class clown.

Einstein would often act out in class. As a teen, he’d boisterously bark and snort during class so much, the kids gave him the nickname “Schweinhund”, which in German means “pig-dog”. In another instance, Einstein once released two bats from his lunchbox. Seven students were injured in the skirmish as the bats flew through the classroom.

As a 21-year-old undergrad at Swiss Federal Polytechnic, he barely graduated college. He was known as a daydreaming, never-paying-attention, airheaded, goof-off. So much so, that his teachers refused to write him a recommendation upon his graduation.

The result of this: he couldn’t find a job.

3. Einstein almost decided to change his career to selling insurance.

Einstein’s father, Hermann Einstein, tried to apply for jobs on behalf of his son. He had no success. Despite their combining efforts, there weren’t a lot of positions he qualified for. In 1902, his father died under the impression that his son was going to be a failure. This caused a depressed and defeated young Al to consider changing his field of study from math/physics to insurance.

4. He was known as a daydreamer/air-head.

Often times, Einstein would spend hours — even days — staring off into blank space daydreaming about various things. One of his famous daydreams were of him being able to ride alongside a light beam. Another famous dream would involve him picturing a man falling off a roof inside of an elevator.

As we know now, these two famous daydreams lead to his changing science forever with his special/general relativity equations which determined the closely linked relationship between space and time.

5. Einstein was aided by his wife in rise to stardom.

Einstein’s name wasn’t always synonymous with the word “genius”. Before he was known as one of the greatest minds in history, he spent some 33, or so, years as an ordinary man. He switched jobs a few times, working as a substitute teacher and other small jobs before settling in as a lowly patent clerk working for peanuts with a wife and a child at home. His wife, Mileva Marić, (who also attended Polytechnic with him) was an aspiring physicist, herself. She put her dreams on the back-burner to take care of her kids and the house, while helping him to mold his beginning theories.

Eventually, they grew apart. Einstein didn’t want a scientist wife, he wanted a domestic one. He made a pact with her: he guaranteed that he’d win the Nobel Prize, and he told her if she signed divorce papers, he’d give her all the money from the winnings. Against her scientist nature, she went against the odds and accepted.

He would later win the award.

6. 1905 is considered, “Einstein’s miracle year” despite almost nothing going right.

Like us normal-folks, stress, pressure to not fail, failure, and anxiety was very much a reality for Einstein. Everyone has felt that, ‘you’re getting old, do something with your pitiful life, you bum’ feeling at one point or another. Einstein was no different. He once wrote to his parents that he felt it would have been “better” if he had “never been born.”

In 1905, in particular, Einstein’s theories were being rejected left and right. He worked at his monotonous and boring job six days a week only to have minimal only enough to get by.

He suffered from depression, and some even suggest anxiety, as well. At 26-years-old, with a family, he was nowhere near where he thought he should have to been at that age. A dead-end job and no one biting onto what was his true natural passion.

His opportunity came in an unlikely manner, however. Germany’s biggest theoretical physicist Max Planck — father of quantum theory — gained interest in his early papers and published them without knowing he was publishing the work of a bored, daydreaming, patent clerk rather than a scientist.

This would prove to lead to his big break.

7. He almost lost his career as a physicist, early on.

Despite catching his opportunity at a big break, the risks he took almost lead to career suicide.

His ‘special relativity’ theory was notable, but he wasn’t satisfied with only that. He wanted to develop a general relativity theory one which explained the role gravity plays in space and time. That task seemed almost impossible. It meant fighting against 200 years of established scientific theories, including theories from his hero, Sir Issac Newton.

Up against a man folks considered next to God, himself, (Isaac Newton) he had a colossal task at hand. Despite his mentor, Planck, telling him he was either going to be unsuccessful or people weren’t going to believe him, Einstein sought to understand our universe more fully than the world had ever been able to understand.

After much brainstorming, daydreaming, and frustrating trial and error, he was able to discover an equation that explained his general relativity theory.

He only had one more thing to do: prove it to the doubting science world, and that may have been more difficult than anything else.

He struggled to find the right set of people to conduct an experiment. The unprecedented louco experiment was centered around catching a solar eclipse to prove that space bends through heavy gravity by observing how the stars interact around the sun.

The next solar eclipse was going to be in Crimea (1914). The plan was foiled by war and a cloudy night. That misfortune turned out to be a Boa thing, however.

Upset at missing his chance to prove his new theory was correct, he used some extra time to review his equation. In that extra time he discovered that he would have actually been incorrect, likely taking an embarrassing public hit to his credibility as a new guy.

The experiment failure gave him an opportunity to spot something that could have potentially ruined his career. He jumped back into his thinking zone to fix it and eventually published a paper that would change the world forever.


6 Things You Might Not Know About Einstein’s General Theory of Relativity - HISTORY

UMAnyone writing that Einstein was fundamentally wrong has not understood General Relativity. There are really two different things which are General Relativity. There are the principles that define General Relativity in particular the Einstein Equivalence Principle. Then there are mathematical realizations of those principles like the Einstein Hilbert Action, from which we derive predictions from the big bang, to light bending due to the Sun, to Black Holes, and gravitational waves. So if you see a headline saying Einstein was wrong the answer is no. His theories were incomplete descriptions of nature. We seek to extend this with modified theories, and test those with experiments. Any such theories would include general relavity within their structure. This is similar to the way Einstein's theory reduces to Newtons laws at smaller masses and lower speeds.

This mathematical realization has been remarkably successful and passed every test thrown at it. However, we still test it to look for alternatives and extensions to it. For example, we look for various ways to extend our mathematical formulation of General Relativity by adding new fields, or new interactions between gravity and those fields.

The most robust approach holds that instead of gravity being described by the Ricci curvature R it is instead a function, f, of the Ricci curvature R. f(R) in the traditional mathematical formulation of general relativity f(R)=R. This formulation has gotten us all the modern astrophysics you have ever heard of.

There are many other models of f(R). I developed a few of my own which I either gave talks about or published however those models were extraordinarily complex and, in a way, mostly academic. These days the most interesting f(R) is due to Alexi Starobinsky f(R)=R+bR^2 . This model is the simplest function of R possible other than adding a constant such as the cosmological constant. This model gives cosmic inflation and preserves all the predictions of the traditional formulation. However, how does one test for this?

This is where gravitational wave observations may be instructive. Extreme mass ratio in spirals. This is where a black hole interacts with an object which is much less massive. This could be a super massive black hole and a neutron star or a black hole and an ordinary planet. The LISA probe to be launched by the European Space Agency with a little cooperation with NASA is going to investigate this and many other things.

LIGO is not sensitive to EMRI interactions as it does not have the scale to be sensitive to them. These low frequency interactions just are not visible to LIGO.

In simple terms think of these devices as being like tuning forks. Strike a tuning fork on one side of the room. An identical tuning fork will resonate with the sound of the one you struck. The frequency of the tuning fork depends on the size of the tuning fork. LIGO is not sensitive to EMRI interactions as it does not have the scale to be sensitive to them. These low frequency interactions just are not visible to LIGO but they will be to LISA which will be much larger.

None of this even considers issues of how to incorporate gravity into quantum mechanics or perhaps vice versa.

Einstein can be built upon, and physicists will do just that. Einstein and Hilbert were not perfect. However, if anyone says, &ldquoEinstein was wrong&rdquo, at this point, they are a quack.

Opinion and views articles that I post at Science 2.0 will be available on my Substack for at least a day before they are here. If you like what you see here check out my feed there. It is free for the time being.

Currently I am an adjunct professor at the College of DuPage. My research focuses on astrophysics from massive star formation to astroparticle physics.


5. Black holes

One of the earliest solutions to Einstein's general relativity equations was calculated by German physicist Karl Schwarzchild in 1916, when the theory was still hot off the press

This result gave us one of nature's (and Hollywood's) great blockbusters — black holes.

These infinitely dense remnants of massive dead stars are so tiny, and their gravity so strong, that the escape velocity is faster than the speed of light.

Einstein thought black holes sounded nuts, but there's plenty of indirect evidence that they exist.


Einstein's Theory Of Relativity: Implications Beyond Science?

SiS is proud to feature the winners of the "2008 Integrated Graduate Program in the Life Sciences (IGP) Science and Society Class Distinction Award." Written as part of a course on science and society, these papers were chosen by IGP faculty to be published on SiS. This month, we present the following piece by MD-PhD candidate Hans Arora. Next month we'll look at "Origin of Life: The Panspermia Theory," by PhD student Sonali Joshi.

In 1905, Albert Einstein published his special theory of relativity, and his general theory of relativity was made public in 1915. For these accomplishments, he is often heralded as the most influential thinker of the 20th century and possibly in modern history. His name is taught to elementary school children across the country as a potential role model, and his image is easily recognizable to the majority of our population. “Einstein” and “genius” have become virtually interchangeable in our society.

Arguably, it is the superficial simplicity that causes many to accept E = mc 2 as Einstein's major contribution to science: five simple characters, simple algebra—how hard could it be? We need only look at the backs of cereal boxes, television commercials, and newspaper advertisements to see the famous equation used to signify education and knowledge. While the audience may not understand what these letters stand for, or the far-reaching implications of the theory of relativity, the equation itself has become a symbol. The use of the phrase signals the lay audience to regard what follows as intelligent, knowledgeable, and accurate.

The meaning of this phrase to the scientific community is understandably much different. As a graduate student, much of my academic life while growing up has been geared towards science. One of the questions I remember asking is, "What does E = mc 2 mean?" When I was lucky, I received the answer, "energy equals mass times the speed of light squared," and for a while I was content with that literal response. Yet, while "energy equals mass times the speed of light squared" tells me what E = mc 2 stands for, it still does not tell me what it means. As I learn more, I realize that the applications of this deceivingly simple equation are what give it meaning, whether they are in the construction of the atomic bomb or the study of particle physics. But this mass-energy equivalence is only one aspect of relativity—and only special relativity at that—and yet it is the most commonly cited example of Einstein's work.

However, the great majority influence Einstein is credited with is due to the implications of relativity as a concept beyond science. While Einstein’s work did create new branches of study in physics and revolutionize astronomy, the impact on daily life, philosophy, and society are much more important. It is through the aftermath of his two theories on relativity that Einstein has truly risen to fame in a variety of audiences and for many reasons.

At first glance, it seems difficult to acknowledge practical, every day implications of Einstein’s theories of relativity. We rarely find ourselves confronted with the dilemma of considering disparate inertial frames or extremely high velocities approaching the speed of light. However, the applications to nuclear energy production and synchronization of the global positioning system (GPS) satellites around the earth indicate an effect of relativity on our day-to-day activities. Nuclear energy has helped alleviate a portion of our reliance on non-renewable resources for our energy needs. And as those needs increase and our resources are depleted, we will be continually drawn towards the promises nuclear energy has already fulfilled for other parts of the world that have more readily accepted it as a major energy supplier. It is also difficult to imagine the military and combat today without conjuring images of nuclear warheads and nuclear-powered submarines. These technologies rely on relativity through GPS. However, GPS enables not only the Department of Defense, but also the commuter who has just taken a wrong turn and the couple searching for a restaurant.

Another practical aspect of our lives that has been impacted by relativity is almost so basic that it often escapes conscience awareness. Einstein's postulates regarding relativity challenged much of the way traditional science had viewed certain physical aspects of the universe. Put simply, he stated that the laws of physics (and science) are the same for all observers, regardless of their speed, and that the speed of light was constant for all observers, regardless of their speed. For example, if a person traveling 60 miles per hour on a bus throws an object at 30 miles an hour, this object will appear to be moving at 90 miles per hour—both speeds combined—to a person standing still on the ground, but only 30 miles per hour to the person on the bus. However, if the person on the bus shoots a light beam, and a person standing still on the ground also sees it, the speed of the light will be the same for both people on the ground and people on the bus—186,000 miles per second. The extra 60 miles per hour of velocity from the bus means nothing.

Initial intuition tells us this does not make sense—speed is determined by distance over time. So, if the speed of light doesn’t change, that means distance and time must change to always reach the correct number. Therefore, one of relativity's most extraordinary consequences is realized: time itself is relative! Things that we thought were fixed, constant, and known were not really any of those. Time (and length) were dependent on your viewpoint, and the circumstances (i.e. inertial reference frame) in which you viewed these “constants” affected the properties which you measured. Time is often agreed upon as the only constant thing in our universe. Einstein dared to say that we must now re-interpret how we view the world around us. Such a radical concept turned science on its head, and it became widely acknowledged that this discovery had somehow affected the lives of everyone on the planet- rather, the lives of everyone had always been affected by properties that had only just been discovered and acknowledged.

Einstein’s theories of relativity have not only affected our daily lives in such basic ways as how we heat our homes, reach our destinations, and measure our days. His theories of relativity were used by philosophers, politicians, and activists to turn moral philosophy upside-down. Relativity fueled postmodernism and philosophic relativism. Prior to relativity, philosophers such as Aristotle, Kant, and Mill argued that there was an absolute truth and an absolute way of approaching various aspects of life. For example, a businessman who comes across a child drowning in a pond is obligated to save the child’s life. However, now armed with relativity, facts are no longer absolute, but instead dependent upon your viewpoint, your own "philosophical" inertial reference frame. Right and wrong now vary from person-to-person, an idea which was so readily accepted because that now meant that each one of our viewpoints could be considered valid, as there was no absolute truth to be had. Of course, it should be noted that this philosophical argument is not always accepted by the laws and social norms we produce.

Another societal implication of Einstein’s theories is due to his humble background. The child of immigrants, Jewish, and poor, Einstein was the quintessential American. He had earned his success and thus, we could too. Power and fame were not just for the rich and established. Education became the ticket to success for many less fortunate in the United States. He exemplified the importance of diversity and openness at a time when the world was not ready to see that which was different. Due to his fame and prominence after the publication of his theories of relativity, Einstein became an everyday hero. Amazingly, he was able to use his influence to comment on social and national policies such as nuclear warfare, education, and human rights.

Through all of these realms of influence, it becomes obvious that Einstein is not simply a brilliant physicist, but a man who changed his world in ways that he could not have even foreseen. It is for these reasons that he has often been called the most influential person of modern history, and that the greatest impact of his work on relativity was not on our science, but on our society.


A evidência

As soon as Einstein discovered general relativity, he realised that it explains the failure of Newton’s theory to account for the orbit of Mercury. The orbit is not quite circular which means that there is a point at which it is closest to the sun. Newton’s theory predicts that this point is fixed, but observation shows that it slowly rotates around the sun and Einstein found that general relativity correctly describes the rotation.

Einstein’s general relativity.

“I was beside myself with joyous excitement,” he wrote a few months later. Since then, general relativity has passed many observational tests with flying colours.

You are using general relativity whenever you invoke the GPS system to find out your position on the Earth’s surface. That system emits radio signals from 24 satellites and the GPS receiver in your phone or car analyses three or more of these signals to figure out your position using general relativity. If you had used Newton’s theory, the GPS system would have given the wrong position.

But while general relativity works well to describe the physical world on large scales, quantum mechanics has emerged as the most successful theory for tiny particles such as those making up an atom. Just like the theories of relativity, quantum mechanics is counter intuitive. Whether it is possible to unite the two remains to be seen but it is unlikely to reintroduce common sense into physics.


What is indisputable

“Q uite naturally, and in accord with Hilbert’s view of things, the resulting law of warpage was quickly given the name the Einstein field equation rather than being named after Hilbert. Hilbert had carried out the last few mathematical steps to its discovery independently and almost simultaneously with Einstein, but Einstein was responsible for essentially everything that preceded those steps…” — Kip Thorne, 1994

It is indisputable that Hilbert, like all of his other colleagues, acknowledged Einstein as the sole creator of relativity theory (Fölsing, 1993). This is confirmed in many places, even on the first page of Hilbert’s publication. On December 4th, Hilbert even nominated Einstein for election as a corresponding member of the Göttingen Mathematical Society. Despite this, there was indeed a period of tension between the two, coming to a head on December the 20th with Einstein writing to Hilbert offering a reconciliation:

“T here has been a certain resentment between us, the cause of which I do not want analyze any further. I have fought against the feeling of bitterness associated with it, and with complete success. I again think of you with undiminished kindness and I ask you to attempt the same with me. It is objectively a pity if two guys that have somewhat liberated themselves from this shabby world are not giving pleasure to each other.”

If you want to learn more about Einstein’s theory, physicist Leonard Susskind of Stanford University released a lecture series on general relativity in 2008 which is still available for free here. A more recent version of the same course made available in 2012 can be found here. My own (somewhat chaotic) notes from the 2008 lectures, written while I was still an undergraduate, are available here.

This essay is part of a series of stories on math-related topics, published in Cantor’s Paradise, a weekly Medium publication. Thank you for reading!


Assista o vídeo: 6 COISAS QUE VOCÊ NÃO DEVE CONTAR A NINGUÉM (Setembro 2022).


Comentários:

  1. Tucker

    Penso que é uma boa ideia.

  2. Adahy

    Quais são os seus na cabeça?



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