A curvatura do espaço-tempo é real? (É verificado que a curvatura do espaço-tempo realmente existe?)

Einstein apontou em sua teoria geral da relatividade que qualquer objeto com massa fará com que o espaço-tempo se curve.

Observe que é a curvatura do espaço e do tempo. O chamado espaço e tempo refere-se à integração do tempo e do espaço. Em outras palavras, a massa não afeta apenas o espaço , mas também afeta o tempo.

Essa afirmação é difícil de entender até mesmo para nós agora, mas o fato é que a curvatura do espaço e do tempo descrita pela relatividade geral é realmente real.

Em 1859, o astrônomo francês Lévière Verrier descobriu que o verdadeiro a órbita observada de Mercúrio desviou-se dos resultados calculados com base nas leis de Newton. Este é o famoso problema da "precessão do periélio de Mercúrio".

Naquela época, eles acreditavam que esse fenômeno anormal era causado pela atração gravitacional de um planeta desconhecido dentro da órbita de Mercúrio. No entanto, nas décadas seguintes, os cientistas nenhum deles encontrou esse planeta hipotético.

Foi somente com o advento da teoria da relatividade geral em 1915 que este problema que intrigou a comunidade científica durante muitos anos foi resolvido.

A resposta é que a enorme massa do Sol causa uma curvatura óbvia do espaço-tempo próximo, fazendo com que a luz emitida por Mercúrio se desvie. Os resultados calculados com base na teoria geral da relatividade são perfeitamente consistentes com o dados de observação reais consistentes. Esta também se tornou uma das fortes evidências da curvatura do espaço e do tempo.

No entanto, apenas um fenômeno pode determinar a correção de uma teoria , Isso definitivamente não é científico e a teoria geral da relatividade precisa de mais verificação.

Embora a massa possa curvar o espaço-tempo, o grau dessa curvatura é muito sutil e não temos como medi-lo.

Se você deseja observar diretamente o fenômeno da curvatura do espaço-tempo, você deve exigir que o alvo de observação tenha uma massa grande o suficiente. Sabemos que o Sol ocupa 99,86% da massa do sistema solar, por isso é obviamente um bom objeto de observação.

Mas o próprio Sol é uma enorme fonte de luz. A uma distância tão próxima, a luz forte que ele emite irá encobrir a luz de outras estrelas, o que causa grandes problemas para o trabalho de observação. Mas não importa, não existe um eclipse solar total?

Quando a luz do Sol é completamente bloqueada pela Lua, podemos aproveitar a oportunidade para observar a luz das estrelas perto do Sol.

Em 1919, o cientista britânico Arthur Stanley Eyre Uma equipe de pesquisa liderou por Arthur Stanley Eddington aproveitou a preciosa oportunidade de um eclipse solar total para medir mapas estelares próximos ao Sol na América do Sul e na África Ocidental.

Eles então compararam seus resultados com mapas estelares medidos anteriormente, e os resultados foram basicamente consistentes com a relatividade geral.

A razão é muito simples. Devido à revolução da Terra, a posição relativa da Terra e do Sol mudará constantemente. Por exemplo, uma estrela em uma determinada posição é bloqueada pelo Sol.

Mas à medida que a posição da Terra muda, podemos observá-la enquanto a Terra orbita para outra posição. Através de observações de longo prazo, os cientistas obtiveram muitos dados sobre as posições das estrelas, também chamados de mapa estelar.

De acordo com o mapa estelar, podemos saber que quando a Terra está em uma determinada posição, o Sol apenas bloqueia certas estrelas.

Se o Sol pode curvar o espaço-tempo, então quando a luz emitida por esta estrela passar através do Sol, a luz será curvada de acordo, permitindo que os observadores observem o "deveria ser" neste local. Estrelas bloqueada pelo sol."

Pode-se dizer que os resultados experimentais de Eddington estabeleceram uma posição sólida para a relatividade geral na comunidade científica.

À medida que o nível de observação do universo continua a melhorar, cientistas Eles descobriram sucessivamente muitas evidências empíricas da curvatura do espaço-tempo em maior escala.

Por exemplo, o efeito de lente gravitacional. Quando a luz emitida por uma estrela passa por uma fonte gravitacional forte, o caminho da luz se desviará devido à curvatura do espaço e do tempo.

Se estivermos na posição correta, podemos observar mais luz desta estrela, ou seja, através do efeito de lente gravitacional, podemos ver a estrela "ampliada", mesmo imagem múltipla.

Além disso, os cientistas também observaram diretamente o espaço-tempo. todos conhecem o fenômeno da curvatura.As estrelas de nêutrons são atualmente os objetos celestes com a gravidade mais forte que podem ser observados diretamente pelos humanos.

Portanto, as estrelas de nêutrons produzirão inevitavelmente uma curvatura espaço-tempo relativamente óbvia. Ao observar o gás atômico de ferro que circunda as estrelas de nêutrons, os cientistas determinaram as trajetórias de movimento desses gases atômicos de ferro, e surgiram fenômenos consistentes com a curvatura do espaço e do tempo.

Em suma, a curvatura do espaço-tempo descrita na relatividade geral não existe apenas na teoria. Embora geralmente não possamos senti-la, isso não significa que ela não exista.