|
La vorto '''relativeco''' nomas du teoriojn, '''speciala relativeco''' kaj '''ĝenerala relativeco''' ellaboritaj de [[Albert Einstein]] (Ejnŝtejno). EinsteinEjnŝtejno naskiĝis en [[Germanio]], kaj loĝis en [[Svislando]] kaj [[Usono]].
La unua, [[speciala relativeco]], traktas rapidajn objektojn kaj lumo. Bazitaj sur konstatoj de la rapideco de [[lumo]], EinsteinEjnŝtejno asertis ke la rapideco de lumo estas la sama en ĉiuj inerciaj referencaj kadroj. Li ankaŭ asertis ke la leĝoj de [[mekaniko]] estas la samaj en ĉiuj [[inerciaj kadroj]].
La dua, [[ĝenerala relativeco]], estas ĝeneraligo de la speciala teorio. Ĝi kondukas la konkludojn pri movado en [[akcelo|akcelantaj]] kadroj kaj pri la kampa teorio de [[gravito]]. Unu principo de ĝenerala relativeco estas ke gravita kaj inercia maso estas ekvivalentaj. Alia principo estas ke leĝoj de mekaniko estas la samaj en inerciaj kaj ne-inerciaj kadroj.
Konsekvecoj de la ĝenerala relativeco estas la [[universo-modeloj]], tirataj de ties ekvacioj, kaj aliaj problemoj pri [[kosmologio]].
[[Dosiero:Albert Einstein 1979 USSR Stamp.jpg|thumb|250px|Teorio de relativeco de Alberto EjnstejnioEjnŝtejno <math> E=mc^2</math>]]
== Relativeca teorio ==
Teorio provante komence klarigi la relativan movon de korpoj. La moderna fiziko fakte akceptas du tre malsamajn konceptojn: la specialan kaj la ĝeneralan relativecojn, ambaŭ disvolvitajn komence de la 20a jarcento, ĉefe de Alberto EjnstejnioEjnŝtejno. La relativeca teorio kaj ĝiaj disbranĉiĝoj hodiaŭ partoprenas en la fizikaj fundamentaj konceptoj.
[[Dosiero:Konstanz der Lichtgeschwindigkeit.png|thumbnail|200px|right|''Konstanta rapideco de la lumo:'' ambaŭ observantoj mezuras la saman tempovaloron por la rapideco de la lumo, kvankam la persono maldekstere moviĝas.]]
== Speciala relativeco ==
En 1905 EjnstejnioEjnŝtejno publikigis la unuan gravan artikolon pri la relativeca teorio. La sciencisto tiam neas la ekziston de absoluta movo. Laŭ li en la universo neniu aparta korpo povas provizi universalan referencan koordinatsistemon absolute senmovan. Sed ĉiu korpo provizas koordinatsistemon taŭgan por studi ĉiujn movojn. Oni povas do tiel prave aserti ke trajno trapasas stacidomon, aŭ ke la stacidomo moviĝas rilate al la trajno. Sekve laŭ EjnstejnioEjnŝtejno ĉiu movo estas relativa kaj oni devas precizigi la studadan referencsistemon.
Neniu EjnstejniaEjnŝtejna fundamenta hipotezo estas revolucia, precipe kontentiĝante per la trajna ekzemplo. Fakte Newton jam asertis ke la absoluta senmovo ne povas esti difinita rilate al la situo de korpoj nin ĉirkaŭantaj. La novaĵo estis aserti ke la relativa rapido de iu ajn observanto rilate al lumradio estas ĉiam senŝanĝa: kvazaŭ 300 000 km/s. Tiele se du observantoj moviĝas unu rilate al la alia kun rapido 160 000 km/s kaj mezuras la rapidon de la sama lumradio, ambaŭ konstatos ke ĉi lasta moviĝas je 300 000 km/s. Tiun ŝajne nenormalan rezulton pruvis la Michelson-Morleya eksperimento. Laŭ la klasika fiziko unu el la observantoj povas esti senmova dum la alia mezure eraras kaŭze de la Lorentz-Fitzgeralda ŝrumpiĝo. Laŭ EjnstejnioEjnŝtejno ambaŭ observantojn oni povas konsideri senmovajn kaj neniu el ili mezure eraris. Fakte ĉiu observanto uzas propran koordinatsistemon kiel referencsistemo. Eblas ŝanĝi el iu koordinatsistemo al alia per matematika transformigo. La ekvaciojn de tiu transformigo nome konatajn kiel [[lorenca grupo|lorenca transforma grupo]] EjnstejnioEjnŝtejno akceptis. Li tamen alimaniere ilin interpretis asertante ke la luma rapido restas senŝanĝa en iu ajn [[lorenca transformo]].
Laŭ la relativeca teorio spaco same kiel maso kaj tempo modifiĝas direkten de la objekta movo. Tiujn transformiĝojn determinas la faktoro γ. Elektrono, malkovrita komence de la 20a jarcento, estas taŭga temo por esplori tiajn asertojn. La elektronoj produktitaj de radioaktivaj substancoj havas rapidojn proksimajn al la luma rapido. Kiam elektrono rapide moviĝas ene de magneta kampo eblas sian mason facile determini mezurante la kurbecon de sia trajektorio. En konstanta kampo ju pli peza estas la elektrono des pli granda estas sia inercio kaj malgranda la kurbeco de la trajektorio. Oni konstatas ke dum la movo la elektrona maso duobliĝas. La eksperimentoj pravigas la EjnstejniajnEjnŝtejnajn antaŭdirojn: la elektrona maso pliiĝas ekzakte laŭ la antaŭdiran valoron. La kineta energio de la akcelata elektrono konvertiĝas al maso laŭ la formulo E = mc² esprimante la samvalorecon maso/energio.
La fundamenta hipotezo apogante la EjnstejnianEjnŝtejnan teorion estas la neekzisto de absoluta senmovo en la universo. EjnstejnioEjnŝtejno postulatis ke du observantoj moviĝantaj unu rilate al la alia per konstanta rapido observas identajn "leĝojn de la naturo". Tamen unu el ambaŭ observantoj povas registri en malproksimaj steloj du eventojn kvazaŭ ili okazas samtempe dum la alia observanto konstatas ke unu evento okazis antaŭ la alia. Tiu malsameco de observadoj ne valide kontraŭdiras la relativecan teorion. Efektive laŭ ĝi samtempeco ne ekzistas por malproksimaj eventoj. Alidire ne eblas sole specifi la momenton kiam evento okazas sen precizigi la lokon kie ĝi okazas. Eblas ekzakte priskribi la "interspacon" aŭ la "intertempon" inter du eventoj kombinante la spacan kaj tempan intervalojn sed ne pere de unu aŭ la alia unuope. La kvardimensia spaco-tempo (tri spacaj dimensioj kaj unu tempa) en kiu ĉiuj universaj eventoj okazas nomiĝas spacan-tempan kontinuaĵon. Ene de tiu spaco la spacan-tempan movon de korpo priskribas ĝia universala linio.
== Ĝenerala relativeco ==
En 1915 EjnstejnioEjnŝtejno enkondukis la ĝeneralan relativecan teorion en kiu li konsideras korpojn akcelitajn unuj rilate al aliaj. Sia komenca celo estis klarigi la ŝajnajn diverĝojn inter la relativecaj leĝoj kaj la gravita leĝo. Li tiam novamaniere konceptis la graviton baziĝante sur la principo de samvaloreco. Laŭ tiu principo gravitaj fortoj plene samvaloras akcelajn fortojn. Do teorie ne eblas eksperimente diferencigi ambaŭ specojn. Laŭ la speciala relativeca teorio persono en veturilo rulanta sur glata vojo ne eblas scii ĉu ĝi estas senmova ĉu konstantrapida. Laŭ la ĝenerala relativeca teorio se la veturilo akcelas, malakcelas aŭ vojturniĝas la pasaĝero ne eblas scii ĉu gravito ĉu akcelo kaŭzas la okazantajn fortojn.
Akcelo estas ŝanĝo de la rapido dum tempo. Ni konsideru astronaŭton starantan en raketo antaŭ la ekflugo. Kaŭze de la gravito, la astronaŭto staras tenata per forto egala je sia pezo p. Ni konsideru la saman raketon en la interplaneda spaco, malproksiman al ĉiu korpo kaj subigatan de neniu gravito. Kiam la raketo akcelas la astronaŭto denove spertas la puŝadon tenantan lin starantan. Se la akcelo estas 9,81 m/s² (la surtera pezeca akcelo), la puŝado aplikata al la astronaŭto egalas p, lian pezon. Se li ne rigardas tra la luko, la astronaŭto ne scias se la raketo estas senmova sur la tero aŭ konstante akcelas en la interplaneda spaco. Do la forto kaŭzata de la akcelo ne distingiĝas el la gravita forto. Laŭ la EjnstejniaEjnŝtejna teorio la neŭtona gravita leĝo hipoteze ne necesas. EjnstejnioEjnŝtejno ligas ĉiujn fortojn kun akcelaj efikoj, tiel gravito kiel fortoj ligitaj kun akcelo. La raketon senmovan sur la tero altiras ties centro. EjnstejnioEjnŝtejno deklaras ke raketa akcelo okazigas tiun altirigan fenomenon. En la tridimensia spaco la raketo ja estas senmova; ĝi do ne estas akcelata. Sed en kvardimensia spaco-tempo la raketo movas laŭ sia universala linio. La kurbeco de la kontinuaĵo proksime de la tero implicas kurbecon de la universala linio de la raketo, kio klarigas ĝîan relativecan movon.
Do la Neŭtonan hipotezon, laŭ kiu du korpoj reciproke altiras proporcie al siaj masoj, anstataŭas la relativeca hipotezo, laŭ kiu la kontinuaĵo estas kurba proksime de masivaj korpoj. La EjnstejniaEjnŝtejna gravita leĝo tiam simple asertas ke la universala linio de ĉiu korpo estas geodeziaĵo en la kontinuaĵo. Geodeziaĵo estas la plej mallonga "vojo" inter du punktoj. En kurba spaco la geodeziaĵoj ne estas necese rektoj. Tiele la geodeziaĵoj tersurface estas grandaj cirkloj.
== Teoriaj konfirmoj ==
La ĝenerala relativeca teorio estis plurmaniere konfirmita. Jen kelkaj ekzemploj. La teorio interalie antaŭdiras ke la trajektorio de lumradio kurbiĝas en la proksima najbaraĵo de masiva korpo kiel la suno. Kontrolante tiun antaŭdiron la sciencistoj unue elektis la observadon de steloj aperantaj proksime de la suno. Iliaj ŝajnaj situoj estis notitaj kaj komparitaj kun iliaj situoj kelkaj monatoj pli poste kiam ili estis malproksimiĝintaj el la suno. La EjnstejniajEjnŝtejnaj antaŭdiroj estis tiam pravigitaj. Ĉi lastaj jaroj kompareblaj testoj estis faritaj pri la direktoŝanĝiĝoj de radioondoj devenantaj el malproksimaj kvazaroj. Tiuj testoj konfirmis la ĝeneralan relativecan teorion.
Alia ekzemplo konfirmas la ĝeneralan relativecan teorion. Ekde pluraj jaroj estas konata ke la punkto plej proksima de la [[Suno]] tra kiu [[Merkuro]] pasas moviĝas ĉirkaŭ la Suno kun periodo 3 milionoj da jaroj. Male al la klasika teorio, la relativeca antaŭdiras tiun movon. Freŝdate radare faritaj mezuroj de la Merkura orbito konfirmis la relativecajn antaŭdirojn kun necerteco de nur 0,5 elcento.
== Freŝdataj observadoj ==
Post 1915 la relativeca teorio kreskis kaj ampleksiĝis dank'al EjnstejnioEjnŝtejno, sed ankaŭ al britaj astronomoj James Jeans, Arthur Eddington kaj Edward Arthur Milne, al holanda astronomo Willem de Sitter, kaj al german-usona matematikisto Hermann Weyl. Multe da iliaj laboroj strebas la relativecan teorion plivastigi por elektromagnetajn fenomenojn enteni. Pli freŝdate pluraj serĉistoj provis unuecigi la relativecan gravitan teorion kun elektromagnetismo kaj la forta kaj malforta nukleaj interefikoj. Kvankam kelkaj progresoj okazis neniu teorio estas hodiaŭ ĝenerale akceptita.
Fizikistoj ankaŭ multe klopodis disvolvi la kosmologiajn konsekvencojn de la relativeca teorio. Enkadre de la EjnstejniajEjnŝtejnaj aksiomoj pluraj disvolvaj vojoj eblas. Ekzemple la spaco estas kurba kaj sia ekzakta kurbeca grado proksime de pezaj korpoj estas konata; sed sia kurbeco en la vakua spaco, kaŭzata de la entutaj universaj materio kaj radiado, restas necerta. Krome la sciencistoj ankoraŭ ne scias ĉu tiu kurbo estas fermita (t.e. sferosimila) ĉu malfermita (cilindrosimila aŭ simila al bovlo kun senlimaj parietoj). La relativeca teorio egale implicas la eblecon de universa ekspansio. Tiu ekspansia teorio kredeblas la hipotezon laŭ kiu la universa pasinta historio finiĝis. Ĝi ankaŭ malfermas multajn esploradajn kampojn ankoraŭ malmulte esploritajn. Sekve de la EjnstejniajEjnŝtejnaj antaŭdiroj alia grava esplorada temo en fiziko estas la studado de gravitaj ondoj devenantaj ekzemple el oscilo aŭ disfalo de masivaj steloj, kiuj perturbas la spacan-tempan kontinuaĵon.
Granda parto de la lastaj esploradoj pri relativeco dediĉiĝas al la kreado de relativeca kvantuma meĥaniko manipule praktika. En 1928 la matematikisto kaj fizikisto Paul Dirac disvolvis relativecan teorion pri elektrono. Poste kontentiga teorio nomita kvantuma elektrodinamiko unuecigis la relativecan kaj kvantumfizikan konceptojn. Tiu teorio estas propra al la studado de interefiko inter elektronoj, pozitonoj kaj elektromagneta radiado. Pli freŝdate la brita fizikisto Stephen Hawking provis totale integri la kvantuman meĥanikon kaj la relativecan teorion.
| 