Albert Einstein a développé sa théorie de la relativité dans des articles publiés en 1905 et 1915. En 1914, Gunnar Nordström a tenté d’unifier la gravité et l’électromagnétisme dans sa théorie de la gravitation à cinq dimensions. En 1919, la relativité générale a remplacé tous les autres modèles gravitationnels, y compris les lois de Newton, lorsque la lentille gravitationnelle autour d’une éclipse solaire correspondant aux équations D’Einstein a été observée par Arthur Eddington., Par la suite, le mathématicien allemand Theodor Kaluza a promu l’idée de la relativité générale avec une cinquième dimension, qui, en 1921, le physicien Suédois Oskar Klein a donné une interprétation physique de dans une théorie des cordes prototypique, un modèle possible de la gravité quantique et de la théorie potentielle de tout.

Einstein équations de champs d’inclure une constante cosmologique pour tenir compte de la prétendue staticity de l’univers. Cependant, Edwin Hubble a observé en 1929 que l’univers semble être en expansion., Dans les années 1930, Paul Dirac a développé l’hypothèse que la gravitation devrait lentement et régulièrement diminuer au cours de l’histoire de l’univers. Alan Guth et Alexei Starobinsky ont proposé en 1980 que l’inflation cosmique dans l’univers très précoce aurait pu être entraînée par un champ de pression négative, un concept plus tard inventé « énergie sombre » —trouvé en 2013 pour avoir composé environ 68.3% de l’univers précoce.

en 1922, Jacobus Kapteyn a proposé l’existence de la matière noire, une force invisible qui déplace les étoiles dans les galaxies à des vitesses plus élevées que la gravité seule ne le permet., Il a été constaté en 2013 qu’il comprenait 26,8% de l’univers primitif. Avec l’énergie noire, la matière noire est une valeur aberrante dans la relativité D’Einstein, et une explication de ses effets apparents est une exigence pour une théorie réussie de tout.

en 1957, Hermann Bondi a proposé que la masse gravitationnelle négative (combinée à la masse inertielle négative) serait conforme au principe d’équivalence forte de la relativité générale et aux lois du mouvement de Newton. La preuve de Bondi a donné des solutions sans singularité pour les équations de la relativité.,

Les premières théories de la gravité ont tenté d’expliquer les orbites planétaires (Newton) et les orbites plus compliquées (Lagrange, par exemple). Puis vinrent des tentatives infructueuses de combiner la gravité et les théories ondulatoires ou corpusculaires de la gravité. Tout le paysage de la physique a été changé avec la découverte des transformations de Lorentz, ce qui a conduit à des tentatives de le réconcilier avec la gravité. Dans le même temps, des physiciens expérimentaux ont commencé à tester les fondements de la gravité et de la relativité – invariance de Lorentz, déviation gravitationnelle de la lumière, expérience D’Eötvös., Ces considérations ont conduit et dépassé le développement de la relativité générale.

modèles électrostatiques (1870-1900)modifier

à la fin du 19e siècle, beaucoup ont essayé de combiner la loi de force de Newton avec les lois établies de l’électrodynamique, comme celles de Weber, Carl Friedrich Gauss, Bernhard Riemann et James Clerk Maxwell. Ces modèles ont été utilisés pour expliquer la précession du périhélie de Mercure. En 1890, Lévy réussit à le faire en combinant les lois de Weber et de Riemann, selon lesquelles la vitesse de la gravité est égale à la vitesse de la lumière dans sa théorie., Et dans une autre tentative, Paul Gerber (1898) a même réussi à dériver la formule correcte pour le décalage du périhélie (qui était identique à celle utilisée plus tard par Einstein). Cependant, parce que les lois fondamentales de Weber et d’autres étaient fausses (par exemple, la loi de Weber a été remplacée par la théorie de Maxwell), ces hypothèses ont été rejetées. En 1900, Hendrik Lorentz a essayé d’expliquer la gravité sur la base de sa théorie de L’éther de Lorentz et des équations de Maxwell., Il a supposé, comme Ottaviano Fabrizio Mossotti et Johann Karl Friedrich Zöllner, que l’attraction des particules chargées opposées est plus forte que la répulsion des particules chargées égales. La force nette résultante est exactement ce qu’on appelle la gravitation universelle, dans laquelle la vitesse de la gravité est celle de la lumière. Mais Lorentz a calculé que la valeur de L’avance au périhélie de mercure était beaucoup trop faible.

à la fin du 19ème siècle, Lord Kelvin a réfléchi à la possibilité d’une théorie de tout., Il a proposé que chaque corps Pulse, ce qui pourrait être une explication de la gravitation et des charges électriques. Cependant, ses idées étaient largement mécanistes et nécessitaient l’existence de l’éther, que L’expérience de Michelson–Morley n’a pas réussi à détecter en 1887. Ceci, combiné avec le principe de Mach, a conduit à des modèles gravitationnels qui comportent une action à distance.,

Lorentz-invariant models (1905-1910)Edit

sur la base du principe de relativité, Henri Poincaré (1905, 1906), Hermann Minkowski (1908) et Arnold Sommerfeld (1910) ont tenté de modifier la théorie de Newton et d’établir une loi gravitationnelle invariante de Lorentz, dans laquelle la vitesse de la gravité est celle de la lumière. Comme dans le modèle de Lorentz, la valeur de L’avance au périhélie de mercure était beaucoup trop faible.,

Einstein (1905, 1908, 1912)modifier

en 1905, Albert Einstein a publié une série d’articles dans lesquels il a établi la théorie spéciale de la relativité et le fait que la masse et l’énergie sont équivalentes. En 1907, dans ce qu’il a décrit comme « la pensée la plus heureuse de ma vie », Einstein s’est rendu compte que quelqu’un qui est en chute libre n’éprouve aucun champ gravitationnel. En d’autres termes, la gravitation est exactement équivalente à l’accélération.

la publication en deux parties D’Einstein en 1912 (et avant en 1908) n’est vraiment importante que pour des raisons historiques., Il savait que le redshift gravitationnel et la déviation de la lumière. Il avait réalisé que les transformations de Lorentz ne sont généralement pas applicables, mais les a conservées. La théorie stipule que la vitesse de la lumière est constante dans l’espace libre mais varie en présence de matière. On s’attendait à ce que la théorie ne tienne que lorsque la source du champ gravitationnel est stationnaire., Il comprend le principe de moindre action:

δ ∫ d τ = 0 {\displaystyle \delta \int d\tau =0\,} d τ 2 = − η μ ν d μ x d x ν {\displaystyle {d\tau }^{2}=-\eta _{\mu \nu }\,dx^{\mu }\,dx^{\nu }\,}

Einstein et Grossmann comprend la géométrie Riemannienne et calcul tensoriel.

δ ∫ d τ = 0 {\displaystyle \delta \int d\tau =0\,} d τ 2 = − g μ ν d μ x d x ν {\displaystyle {d\tau }^{2}=-g_{\mu \nu }\,dx^{\mu }\,dx^{\nu }\,}

Les équations de l’électrodynamique correspondre exactement à ceux de la relativité générale., L’équation

T μ ν = ρ d x μ d τ d x ν d τ {\displaystyle T^{\mu \nu }=\rho {dx^{\mu } \over d\tau }{dx^{\nu } \over d\tau }\,}

n’est pas dans la relativité générale. Il exprime le tenseur contrainte-énergie en fonction de la densité de la matière.

Abraham (1912)Edit

pendant ce temps, Abraham développait un modèle alternatif de gravité dans lequel la vitesse de la lumière dépend de l’intensité du champ gravitationnel et est donc variable presque partout. L’examen des modèles de gravitation d’Abraham en 1914 est considéré comme excellent, mais son propre modèle était médiocre.,

Nordström (1912)Edit

La première approche de Nordström (1912) a été de conserver la métrique de Minkowski et une valeur constante de c {\displaystyle c\,} mais de laisser la masse dépendre de l’intensité du champ gravitationnel φ {\displaystyle \varphi \,} ., Permettant à cette intensité de champ de satisfaire

φ φ = ρ {\displaystyle \Box \varphi =\rho \,}

Où ρ {\displaystyle \rho \,} est l’énergie de masse de repos et ◻ {\displaystyle \Box \,} est le d’Alembertien,

m = M 0 exp ⁡ ( φ c 2 ) {\displaystyle m=m_{0}\exp \left({\frac {\varphi }{c^{2}}}\right)\,}

et

− φ φ x x μ = u μ + u μ c 2 φ {\displaystyle -{\partial \varphi \over \partial x^{\mu }}={\dot {u}}_{\mu }+{U_{\mu } \over C^{2}{\dot {\varphi }}}\,}

où u {\displaystyle U\,} est la vitesse à quatre vitesses et le point est une différentielle par rapport à au temps.,

La deuxième approche de Nordström (1913) est considérée comme la première théorie de champ relativiste logiquement cohérente de la gravitation jamais formulée., (notation de Pais pas Nordström):

δ ψ ψ D τ = 0 {\displaystyle \delta \int \psi \,d\tau =0\,} d τ 2 = − η μ ν D x μ D x ν {\displaystyle {d\Tau }^{2}=-\eta _{\mu \nu }\,dx^{\mu }\,dx^{\nu }\,}

Où ψ {\displaystyle \psi \,} est un champ scalaire,

− T T μ ν x x ν = T 1 ψ ψ ψ x x μ {\displaystyle -{\partial t^{\mu \nu } \over \partial X^{\Nu }}=t{1 \over \psi }{\partial \psi \over \partial x_{\mu }}\,}

cette théorie est invariante de Lorentz, satisfait aux lois de conservation, se réduit correctement à la limite newtonienne et satisfait au principe d’équivalence faible.,

Einstein et Fokker (1914)modifier

Cette théorie est le premier traitement D’Einstein de la gravitation dans lequel la covariance générale est strictement obéie. Écrit:

δ ∫ d s = 0 {\displaystyle \delta \int ds=0\,} d s 2 = g μ ν d μ x d x ν {\displaystyle {ds}^{2}=g_{\mu \nu }\,dx^{\mu }\,dx^{\nu }\,} g μ ν = ψ 2 η μ ν {\displaystyle g_{\mu \nu }=\psi ^{2}\eta _{\mu \nu }\,}

ils se rapportent Einstein–Grossmann à Nordström. Ils indiquent également:

T R R. {\displaystyle T\,\propto \,R\,.}

C’est, la trace du tenseur de contrainte énergie est proportionnelle à la courbure de l’espace.,

entre 1911 et 1915, Einstein a développé l’idée que la gravitation est équivalente à l’accélération, initialement énoncée comme le principe d’équivalence, dans sa théorie générale de la relativité, qui fusionne les trois dimensions de l’espace et la seule dimension du temps dans le tissu quadridimensionnel de l’espace-temps. Cependant, il n’unifie pas la gravité avec les quanta—particules individuelles d’énergie, dont Einstein lui-même avait postulé l’existence en 1905.,

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