równania pola Einsteina zawierają stałą kosmologiczną, aby wyjaśnić domniemaną statyczność wszechświata. Jednak Edwin Hubble zauważył w 1929 roku, że wszechświat wydaje się rozszerzać., W latach trzydziestych XX wieku Paul Dirac wysunął hipotezę, że grawitacja powinna powoli i systematycznie zmniejszać się w ciągu historii wszechświata. Alan Guth i Alexei Starobinsky zaproponowali w 1980 roku, że kosmiczna inflacja w bardzo wczesnym Wszechświecie mogła być napędzana przez pole podciśnienia, które później ukutokowało „ciemną energię” – okazało się, że w 2013 roku składało się około 68,3% wczesnego wszechświata.

w 1922 roku Jacobus Kapteyn zaproponował istnienie ciemnej materii, niewidzialnej siły, która porusza gwiazdy w galaktykach z większymi prędkościami niż sama grawitacja., W 2013 r. stwierdzono, że stanowiło to 26,8% wczesnego wszechświata. Wraz z ciemną energią, ciemna materia jest odbiegająca od teorii względności Einsteina, a wyjaśnienie jej pozornych efektów jest wymogiem udanej teorii wszystkiego.

w 1957 roku Hermann Bondi zaproponował, że ujemna masa grawitacyjna (połączona z ujemną masą bezwładnościową) będzie zgodna z silną zasadą równoważności ogólnej teorii względności i prawami ruchu Newtona. Dowód bondiego dawał rozwiązania równań względności bez osobliwości.,

wczesne teorie grawitacji próbowały wyjaśnić orbity planet (Newtona) i bardziej skomplikowane orbity (np. Lagrange ' a). Potem nadeszły nieudane próby połączenia grawitacji z falową lub korpuskularną teorią grawitacji. Cały krajobraz fizyki został zmieniony wraz z odkryciem przekształceń Lorentza, co doprowadziło do prób pogodzenia go z grawitacją. W tym samym czasie fizycy eksperymentalni zaczęli badać podstawy grawitacji i teorii względności – niezmienniczość Lorentza, grawitacyjne ugięcie światła, eksperyment Eötvösa., Rozważania te doprowadziły do rozwoju ogólnej teorii względności.

modele elektrostatyczne (1870-1900)Edycja

pod koniec XIX wieku wielu próbowało połączyć prawo siły Newtona z ustalonymi prawami elektrodynamiki, takimi jak Weber, Carl Friedrich Gauss, Bernhard Riemann i James Clerk Maxwell. Modele te posłużyły do wyjaśnienia precesji Peryhelium Merkurego. W 1890 roku Lévy ' emu udało się to dzięki połączeniu praw Webera i Riemanna, zgodnie z którymi prędkość grawitacji jest równa prędkości światła w jego teorii., W kolejnej próbie Paulowi Gerberowi (1898) udało się nawet sformułować poprawny wzór na przesunięcie Peryhelium (który był identyczny z wzorem zastosowanym później przez Einsteina). Ponieważ jednak podstawowe prawa Webera i innych były błędne (np. prawo Webera zostało zastąpione przez teorię Maxwella), hipotezy te zostały odrzucone. W 1900 roku Hendrik Lorentz próbował wyjaśnić grawitację na podstawie swojej teorii eteru Lorentza i równań Maxwella., Założył, podobnie jak Ottaviano Fabrizio Mossotti i Johann Karl Friedrich Zöllner, że przyciąganie przeciwległych cząstek naładowanych jest silniejsze niż odpychanie równych cząstek naładowanych. Wynikowa Siła netto jest dokładnie tym, co jest znane jako uniwersalna grawitacja, w której prędkość grawitacji jest prędkością światła. Lorentz obliczył jednak, że wartość Peryhelium Merkurego była o wiele za niska.

pod koniec XIX wieku Lord Kelvin rozważał możliwość teorii wszystkiego., Zaproponował, że każde ciało pulsuje, co może być wyjaśnieniem grawitacji i ładunków elektrycznych. Jednak jego pomysły były w dużej mierze mechaniczne i wymagały istnienia eteru, którego eksperyment Michelsona–Morleya nie wykrył w 1887 roku. To, w połączeniu z zasadą Macha, doprowadziło do modeli grawitacyjnych, które cechują się działaniem na odległość.,

Lorentz-modele niezmiennicze (1905-1910)Edycja

opierając się na zasadzie względności, Henri Poincaré (1905, 1906), Hermann Minkowski (1908) i Arnold Sommerfeld (1910) próbowali zmodyfikować teorię Newtona i ustanowić niezmiennicze prawo grawitacyjne Lorentza, w którym prędkość grawitacji jest prędkością światła. Podobnie jak w modelu Lorentza, wartość Peryhelium Merkurego była o wiele za niska.,

Einstein (1905, 1908, 1912)Edit

w 1905 roku Albert Einstein opublikował serię prac, w których ustanowił szczególną teorię względności i fakt, że masa i energia są równoważne. W 1907 roku, w tym, co opisał jako „najszczęśliwsza myśl mojego życia”, Einstein zdał sobie sprawę, że ktoś, kto jest w swobodnym spadaniu, nie doświadcza pola grawitacyjnego. Innymi słowy, grawitacja jest dokładnie równoznaczna z przyspieszeniem.

dwuczęściowa Publikacja Einsteina w 1912 (a wcześniej w 1908) jest naprawdę ważna tylko ze względów historycznych., Do tego czasu wiedział o grawitacyjnym przesunięciu ku czerwieni i ugięciu światła. Zdawał sobie sprawę, że transformacje Lorentza nie są powszechnie stosowane, ale je zachował. Teoria głosi, że prędkość światła jest stała w wolnej przestrzeni, ale zmienia się w obecności materii. Teoria miała się utrzymać tylko wtedy, gdy źródło pola grawitacyjnego jest stacjonarne., Zasada najmniejszego działania:

δ ∫ D τ = 0 {\displaystyle \ delta \ int 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}\,}

Einstein i Grossmann obejmują geometrię Riemannowską i rachunek tensorowy.

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

równania elektrodynamiki dokładnie odpowiadają równaniom ogólnej teorii względności., Równanie

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}\,}

nie jest w ogólnej teorii względności. Wyraża tensor energii naprężenia jako funkcję gęstości materii.

Abraham (1912)Edit

podczas tej pracy Abraham rozwijał alternatywny model grawitacji, w którym prędkość światła zależy od siły pola grawitacyjnego i tak jest zmienna prawie wszędzie. Przegląd modeli grawitacyjnych Abrahama z 1914 roku jest uważany za doskonały, ale jego własny model był kiepski.,

Nordström (1912)Edit

pierwsze podejście Nordströma (1912) polegało na zachowaniu metryki Minkowskiego i stałej wartości c {\displaystyle c\,} ale niech masa zależy od siły pola grawitacyjnego φ {\displaystyle \varphi \,} ., Pozwalając na spełnienie tego pola

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

Gdzie ρ {\displaystyle \Rho \,} jest energią masy spoczynkowej, A ◻ {\displaystyle \Box\,} jest D ' Albertian,

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

i

− φ φ ∂ 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}}}\,}

Gdzie u {\displaystyle u\,} jest czteropędem, a kropka jest różnicą względem czasu.,

drugie podejście Nordströma (1913) jest zapamiętane jako pierwsza logicznie spójna relatywistyczna teoria pola grawitacji kiedykolwiek sformułowana., (zapis z Pais nie 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 }\,}

Gdzie ψ {\displaystyle \psi \,} jest pole skalarne,

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

teoria ta jest niezmiennicza Lorentza, spełnia prawa zachowania, poprawnie redukuje się do granicy newtonowskiej i spełnia słabą zasadę równoważności.,

Einstein and Fokker (1914)Edit

teoria ta jest pierwszym traktowaniem grawitacji Einsteina, w którym ogólna KOWARIANCJA jest ściśle przestrzegana. Zapis:

δ ∫ D s = 0 {\displaystyle \delta \int ds=0\,} d S 2 = g μ ν D x μ 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 }\,}

odnoszą Einsteina–grossmanna do Nordströma. Podają też:

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

czyli ślad tensora energii naprężenia jest proporcjonalny do krzywizny przestrzeni.,

W latach 1911-1915 Einstein rozwinął ideę, że grawitacja jest równoważna przyspieszeniu, początkowo stwierdzonemu jako zasada równoważności, w swojej ogólnej teorii względności, która łączy trzy wymiary przestrzeni i jeden wymiar czasu w czterowymiarową tkaninę czasoprzestrzeni. Nie łączy jednak grawitacji z kwantami-pojedynczymi cząstkami energii, których istnienie postulował Sam Einstein w 1905 roku.,

ogólna relatywizmedytuj