Einstein měl pravdu. Potvrzují to i nejmodernější technologie

Teorie relativity je opravdu nejspíš pravdivá. Důkazy přinášejí nejnovější pozorovací metody až nyní.

Einstein měl pravdu. Potvrzují to i nejmodernější technologie

Počátkem dvacátého století publikoval Albert Einstein teorii relativity. Poslední velkou vědeckou práci, za kterou byl zodpovědný jediný autor. Vzhledem k obtížnosti jejího prokázání v době její publikace za ni nikdy nebyla udělena Nobelova cena. Dnešní moderní technologie už potvrzení teorie relativity umožňují a také ji potvrzují. Nejnovějším potvrzením je gravitační rudý Dposuv na Slunci.

Podle španělských fyziků se z vesmíru ztrácí čas. Možná zmizí úplně

Důkazy umíme zobrazit až nyní

Jeden ze základních stavebních kamenů teorie relativity nám říká, že hmotné objekty umí svou přítomností ovlivnit plynutí času. To znamená, že by měly být schopny ovlivňovat i frekvenci elektromagnetického záření. V praxi to vypadá tak, že pokud je objekt, jako třeba hvězda nebo pulsar (rotující neutronové hvězdy vyzařující elektromagnetické záření; pozn. red.), dostatečně hmotný, posune se spektrum světla, které vyzařuje k delším vlnovým délkám, k červenému konci spektra. Takové zčervenání by mělo být pozorováno i na Slunci. Ve skutečnosti jde o jeden z prvních efektů teorie relativity, který Albert Einstein předpověděl. Proč byl pozorován až dneska? Efekt je jednoduše tak malý, že nebylo možné jej dřív pozorovat z technologických důvodů.

 

Slunce jako důkaz

Posun světla k červené části spektra lze pozorovat ve spektru Slunce. V ideálním světě by bylo pozorování posunu docela jednoduché.

Čára, která by se objevila ve spektru, by byla úzká a na přesně určené frekvenci. Do hry se ale dostává sluneční rotace a magnetismus, který identifikaci čar ve spektru značně znesnadňuje už proto, že spektrální čáry rozšiřuje.

Cestování v čase: sci-fi, nebo realita?

Do toho všeho musíme zahrnout i to, že Slunce není pevným tělesem, má diferenciální rotaci (různé části rotujícího tělesa pohybují různou úhlovou rychlostí, tj. těleso nemůže být tuhé), a do toho všeho se míchají další vlivy, jako třeba konvekce.

V takovém zmatku se jevilo prakticky nemožné identifikovat posun, který měl podle obecné teorie relativity být zhruba 600 m/s. Maličký posuv se na Slunci povedlo identifikovat až letos týmu japonských vědců.

Neznamená to ale, že gravitační rudý posuv nikdy doteď nebyl potvrzen, naopak byl pozorován, dokonce laboratorně, koncem padesátých let. Experiment vešel ve známost jako Poundeho a Rebkeho experiment, a spíš než rudý posuv dokázal jeho opak, modrý posuv, který vykazují tělesa, která se k nám přibližují. Jednoduše řečeno, v tomto experimentu fotony padaly do gravitační potenciálové jámy, kdežto v případě Slunce fotony naopak z potenciálové jámy unikají.

Ve vesmíru jsou galaxie, které by neměly existovat. Kde se stala chyba?

V experimentu provedeném v padesátých letech vědci jednoduše vyslali ze zdroje, který oddalovali od přijímače, fotony, které musely cestovat s oddalujícím se zdrojem stále delší cestu a tak padaly hlouběji do potenciálové jámy. Vtip spočíval v tom, že bylo vysíláno světlo o jedné vlnové délce, což umožňovalo chytré využití kvantové mechaniky.

Podle kvantové fyziky totiž atom může přijmous pouze určitou, energeticky pevně určenou, porci energie. Pevné určení se s energií přirozeně vztahuje na vlnové délky. Ve chvíli, kdy materiál fotony o určené vlnové délce pohltil, bylo jasné, že modrý posuv byl vybalancován.

Neotřesitelná

Experiment, který provedli na japonské observatoři Hida patřící pod Kyoto University, byl o něco náročnější. Tým vědců naměřil sluneční spektra z 3 000 různých míst na Slunci, což zaručilo minimalizaci nějaké systematické chyby.

Aby bylo měření ještě přesnější, umístili do každého vzorku ampulku s jódovým plynem. Ten má velmi jemnou a dobře určenou signaturu a pomáhá kalibrování naměřených spektrálních čar. Nakalibrované čáry pak bylo třeba opravit o některé efekty, jako je promítnutí rotace Slunce. I z tohoto důvodu byla pro studium použita zejména spektra z míst okolo slunečního rovníku. Po očištění spekter od všech vlivů se studovala konvekce, tedy pohyb slunečního materiálu na povrch a zpět. Z tohoto ‘bublání’ byl nakonec určen gravitační rudý posuv o hodnotě 698 m/s s nejistotou 100 m/s. Hodnota předpokládané obecnou teorií relativity je přitom 633 m/s, což v rámci chyby sedí na měření. Obecná teorie relativity tedy nadále zůstává nevyvratitelnou solidní teorií, která výborně popisuje náš vesmír.

Úvodní foto (zakřivení časoprostoru): alberteinsteinsite.com

MOHLO BY VÁS ZAJÍMAT:

Související články

Jsme na Facebooku

Večer v TV

Celý program

Přihlášení k odběru newsletteru

Přihlaste se k odběru našeho newsletteru a neuniknou vám žádné novinky z webu i časopisu National Geographic.