Testy doświadczalne ogólnej teorii względności: Różnice pomiędzy wersjami

przypisy
(przypisy)
(przypisy)
Pierwsze testy ugięcia światła w polu grawitacyjnym polegały na obserwacji zmian położenia [[gwiazda|gwiazd]] na [[Sfera niebieska|sferze niebieskiej]] w pobliżu Słońca. Obserwacje zostały wykonane przez [[Arthur Stanley Eddington|Arthura Eddingtona]] i jego współpracowników podczas całkowitego zaćmienia Słońca 29 maja 1919 roku <ref name="Eddington1920">{{Cytuj pismo|nazwisko=Dyson|imię=F. W.|tytuł=A determination of the deflection of light by the Sun's gravitational field, from observations made at the total eclipse of 29 May 1919|czasopismo=Philosophical Transactions of the Royal Society |wolumen=220A |strony=291–333|data=1920|autor2=Eddington, A. S. |autor3=Davidson C. |doi=10.1098/rsta.1920.0009|bibcode=1920RSPTA.220..291D}}</ref>, które pozwoliło zaobserwować położenie gwiazd w pobliżu Słońca ([[Gwiazdozbiór Byka|konstelacja Byka]]) <ref name="Eddington1920"/>. Obserwacje zostały wykonane jednocześnie w miastach [[Sobral, Ceará]], Brazil i w [[Sao Tomé i Príncipe]] na zachodnim wybrzeżu Afryki <ref>{{Cytuj pismo|nazwisko=Stanley|imię=Matthew|tytuł='An Expedition to Heal the Wounds of War': The 1919 Eclipse and Eddington as Quaker Adventurer|czasopismo=Isis |wolumen=94|wydanie=1|strony=57–89|data=2003|doi=10.1086/376099|pmid=12725104}}</ref>. Ich pozytywny rezultat został uznany za spektakularny a informacja o nim pojawiła się na pierwszych stronach większości ówczesnych gazet. W skutego tego Einstein wraz ze swoją teorią stał się sławny na skale światową. Kiedy został zapytany przez swojego asystenta jak zareagowałby na wieść, że obserwacje Eddigntona i Dysona z 1919 nie potwierdziły jego teorii, Einstein zażartował: "Byłoby mi naprawdę przykro drogi panie. Teoria byłaby mimo wszystko prawdziwa." <ref>Rosenthal-Schneider, Ilse: ''Reality and Scientific Truth''. Detroit: Wayne State University Press, 1980. p 74. See also Calaprice, Alice: The New Quotable Einstein. Princeton: Princeton University Press, 2005. p 227.</ref>
 
Jednakże dokładność wczesnych pomiarów była niewielka. Niektórzy twierdzili <ref>Harry Collins and Trevor Pinch, ''The Golem'', {{ISBN|0-521-47736-0}}</ref>, że obserwacje Eddinghtona mogły być [[Efekt potwierdzenia|stronnicze]] i obciążone [[Błąd pomiaru|błędami systematycznymi]]. Natomiast współczesne analizy danych Eddingtona <ref>{{Cytuj pismoczasopismo|arxiv=0709.0685|autor1=Daniel Kennefick|tytuł=Not Only Because of Theory: Dyson, Eddington and the Competing Myths of the 1919 Eclipse Expedition|data=2007|doi=10.1016/j.shpsa.2012.07.010|wolumen=44|czasopismo=Studies in History and Philosophy of Science Part A|strony=89–101}}</ref> sugerują, że pomiary były dokładne <ref>{{Cytuj pismoczasopismo|doi=10.1038/news070903-20|url=http://philipball.blogspot.com/2007/09/arthur-eddington-was-innocent-this-is.html|tytuł=Arthur Eddington was innocent!|data=2007|nazwisko1=Ball|imię1=Philip|czasopismo=News@nature}}</ref><ref name="PhysToday">D. Kennefick, "Testing relativity from the 1919 eclipse- a question of bias", ''Physics Today'', March 2009, pp. 37–42.</ref>. Obserwacje zostały powtórzone przez badaczy z [[Obserwatorium Licka|Lick Obserwavtory]] podczas zaćmienia w 1922 z rezultatem zgodnym z tym który otrzymano w 1919 <ref name="PhysToday" />. W następnych latach tego rodzaju obserwacje były powtarzane kilkukrotnie, na przykład w 1953 przez astronomów z [[Obserwatorium Yerkes|Yerkes Obserwavtory]] <ref>van Biesbroeck, G.: The relativity shift at the 1952 February 25 eclipse of the Sun., ''Astronomical Journal'', vol. 58, page 87, 1953.</ref> i w 1973 przez grupę z [[University of Texas at Austin|Univesity of Texas]] <ref>Texas Mauritanian Eclipse Team: Gravitational deflection of-light: solar eclipse of 30 June 1973 I. Description of procedures and final results., ''Astronomical Journal'', vol. 81, page 452, 1976.</ref>. Tego rodzaju pomiary były obciążone znaczną niepewnością przez blisko pięćdziesiąt lat do czasu kiedy zaczęto przeprowadzać pomiary w [[Radioastronomia|częstotliwościach radiowych]] <ref>Titov, O.; Girdiuk, A. (2015). Z. Malkin & N. Capitaine, ed. The deflection of light induced by the Sun's gravitational field and measured with geodetic VLBI. [http://www.gaoran.ru/english/as/j2014/home.htm Proceedings of the Journées 2014 "Systèmes de référence spatio-temporels": Recent developments and prospects in ground-based and space astrometry.]</ref>. [[Pierścień Einsteina]] jest przykładem ugięcia światła pochodzącego z odległych galaktyk w polu grawitacyjnym bliższych obiektów <ref>{{Cytuj stronę|url=http://news.nationalgeographic.com/2017/06/hubble-telescope-einstein-impossible-genius-space-science/ |tytuł=Einstein's 'Impossible' Experiment Finally Performed |imię=Nadia |nazwisko=Drake |data=7 June 2017|data dostępu=9 June 2017}}</ref>.
 
===Grawitacyjne przesunięcie ku czerwieni===
===Opóźnienie sygnału świetlnego===
 
[[Irwin I. Shapiro]] zaproponował inny test, spoza grupy klasycznych testów, który mógłby zweryfikować [[ogólna teoria względności|ogólną teorie względności]] w Układzie Słonecznym. Jest on czasami nazywany czwartym "klasycznym" testem ogólnej teorii względności. Test polega na pomiarze opóźnienia sygnału radarowego ([[opóźnienie Shapiro]]) na drodze od źródła do obiektu odbijającego (np. innej planety) i z powrotem <ref>{{Cytuj czasopismo | nazwisko=Shapiro | imię= I. I. | data= December 28, 1964| tytuł=Fourth test of general relativity| czasopismo=Physical Review Letters| wolumin= 13 | wydanie = 26 | strony=789–791 | doi=10.1103/PhysRevLett.13.789 | bibcode=1964PhRvL..13..789S}}</ref>. Opóźnienie wynikające ze zwykłego zakrzywienia toru w pobliżu Słońca jest zbyt małe aby mogło zostać zmierzone (różnica oczekiwanego czasu w płaskiej i zakrzywionej czasoprzestrzeni spowodowana różną długością toru), jednak na opóźnienie sygnału wpływa również [[dylatacja czasu]] w [[potencjał grawitacyjny|potencjale grawitacyjnym]] Słońca. Wykonane pomiary dla sygnału odbijającego się od Merkurego i Wenus tuż przed i po zaćmieniu zgadzają się z ogólną teorią względności na poziomie 5% <ref>{{Cytuj czasopismo | nazwisko=Shapiro | nazwisko= I. I. | data= May 3, 1971| tytuł=Fourth Test of General Relativity: New Radar Result| czasopismo=Physical Review Letters| wolumin= 26 | wydanie = 18 | strony=1132–1135 | doi=10.1103/PhysRevLett.26.1132 | autor2 = Ash M. E. | autor3 = Ingalls R. P. | autor4 = Smith W. B.| autor5 = Campbell D. B. | autor6 = Dyce R. B.| autor7 = Jurgens R. F. | autor8 = Pettengill G. H. | bibcode=1971PhRvL..26.1132S}}</ref>. Podobne pomiary wykonane w ramach misji [[Cassini-Huygens]] dały wynik zgodny z ogólną teorią względności na poziomie 0,002% (według B. Berotttiego) <ref>{{Cytuj czasopismo|doi=10.1038/nature01997|tytuł=A test of general relativity using radio links with the Cassini spacecraft|autor= Bertotti B.|autor2= Iess L.|autor3= Tortora P.|czsopismo=Nature|wolumin=425|wydanie=6956|strony= 374–376|data= 2003 |url=http://www.nature.com/nature/journal/v425/n6956/full/nature01997.html|pmid=14508481|bibcode=2003Natur.425..374B}}</ref>. Jednakże szczegółowe analizy <ref>{{Cytuj czasopismo|doi=10.1016/j.physleta.2007.03.036|tytuł=Gravimagnetic effect of the barycentric motion of the Sun and determination of the post-Newtonian parameter γ in the Cassini experiment|autor1=Kopeikin S.~M. |autor2=Polnarev A.~G. |autor3=Schaefer G.|autor4= Vlasov I.Yu. |czasopismo=Physics Letters A|wolumin=367|wydanie=4-5|strony= 276–280|rok= 2007 |url=http://adsabs.harvard.edu/abs/2007PhLA..367..276K|arxiv=gr-qc/0604060|bibcode=2007PhLA..367..276K}}</ref><ref>{{Cytuj czasopismo|doi=10.1111/j.1365-2966.2009.15387.x|tytuł=Post-Newtonian limitations on measurement of the PPN parameters caused by motion of gravitating bodies|autor1=Kopeikin S.~M.|czasopismo=Monthly Notices of the Royal Astronomical Society|wolumin=399|wydanie=3|strony= 1539-1552|rok= 2009 |url=http://adsabs.harvard.edu/abs/2009MNRAS.399.1539K|arxiv=0809.3433|bibcode=2009MNRAS.399.1539K}}</ref> ujawniły, że zmierzona wartość parametru gamma (PPN) jest związana z pewnymi zjawiskami [[grawitomagnetyzm|grawitomagnetycznymi]] wywoływanymi ruchem orbitalnym Słońca wokół [[barycentrum]] Układu Słonecznego. Były one implicite postulowane przez B. Berottti jako mające czysto ogólno relatywistyczne pochodzenie, ale ich teoretyczna wartość nigdy nie została zweryfikowana eksperymentalnie co powoduje, że rzeczywista niepewność pomiaru parametru gamma jest większa (o czynnik rzędu 10) niż 0,002% jak twierdzi B. Berottti na łamach Nature.
 
Zastosowanie interferometrii wielkobazowej pozwoliło na zmierzenie zależnych od prędkości (grawitomagnetycznych) poprawek do opóźnienia Shapiro w polu magnetycznym Jowisza <ref>{{Cytuj czasopismo | nazwisko=Fomalont |imię= E.B.|data=November 2003|tytuł= The Measurement of the Light Deflection from Jupiter: Experimental Results|czasopismo=Astrophysical Journal|wolumin=598|wydanie=1|strony=704–711|bibcode=2003ApJ...598..704F | doi=10.1086/378785|autor2=Kopeikin S.M. |arxiv = astro-ph/0302294 }}</ref><ref>{{Cytuj czasopismo | nazwisko=Kopeikin |imię= S.M.|data=October 2007|tytuł= Gravimagnetism, causality, and aberration of gravity in the gravitational light-ray deflection experiments|czasopismo=General Relativity and Gravitation|wolumin=39|wydanie=10|strony=1583–1624 |bibcode=2007GReGr..39.1583K | doi=10.1007/s10714-007-0483-6 |autor2=Fomalont E.B. |arxiv = gr-qc/0510077 }}</ref> i Saturna <ref>{{Cytuj czasopismo | nazwisko=Fomalont |imię= E.B.|data=January 2010|tytuł= Recent VLBA/VERA/IVS tests of general relativity|journal=Proceedings of the International Astronomical Union, IAU Symposium|wolumen=261 | wydanie=S261 |strony=291–295 |bibcode=2010IAUS..261..291F | doi=10.1017/S1743921309990536 |autor2 = Kopeikin, S. M. |autor3 = Jones, D. |autor4= Honma, M. |autor5 = Titov, O.|arxiv = 0912.3421 }}</ref>.
Zastosowanie interferometrii wielkobazowej pozwoliło na zmierzenie zależnych od prędkości (grawitomagnetycznych) poprawek do opóźnienia Shapiro w polu magnetycznym Jowisza i Saturna.
 
{{Przypisy}}