o čem (také) je obecná teorie relativity
TRANSCRIPT
![Page 1: O čem (také) je obecná teorie relativity](https://reader034.vdocuments.site/reader034/viewer/2022042504/58a446541a28ab41618b69fd/html5/thumbnails/1.jpg)
O ČEM (TAKÉ) JEOBECNÉ TEORIE RELATIVITY?
![Page 2: O čem (také) je obecná teorie relativity](https://reader034.vdocuments.site/reader034/viewer/2022042504/58a446541a28ab41618b69fd/html5/thumbnails/2.jpg)
Položte ruku narozpálenou plotnu aminuta vám budepřipadat jako hodina.Posaďte se na hodinuvedle hezké slečny ahodina vám budepřipadat jako minuta.TO JE RELATIVITA.
![Page 3: O čem (také) je obecná teorie relativity](https://reader034.vdocuments.site/reader034/viewer/2022042504/58a446541a28ab41618b69fd/html5/thumbnails/3.jpg)
![Page 4: O čem (také) je obecná teorie relativity](https://reader034.vdocuments.site/reader034/viewer/2022042504/58a446541a28ab41618b69fd/html5/thumbnails/4.jpg)
.. Obsah
1 Gravitace poprvé: budiž Newton!2 Princip ekvivalence3 Setrvačné síly v mechanice4 Gravitace podruhé: Einstein5 Ověřování OTR6 Gravitační čočky7 Gravitační vlny8 Gravitomagnetismus9 Pátrání ve vesmíru10 Použité prameny
4 / 159
![Page 5: O čem (také) je obecná teorie relativity](https://reader034.vdocuments.site/reader034/viewer/2022042504/58a446541a28ab41618b69fd/html5/thumbnails/5.jpg)
.. Gravitace poprvé: budiž Newton!
gravitace – nejslabší interakce, ve Vesmírudominantníinformace o hvězdách, mlhovinách,galaxiích, kvazarech, …pomocí elmag.záření (popř. neutrin, kosmického záření)– gravitační „symfonii“ poslouchámes klapkami na uších„Matematické základy přírodních věd“(1686 – 1687)
. Newtonův gravitační zákon..
......
F = −G m1m2
r3 r ,
G = 6,673 84(80)·10−11 m3·kg−1·s−2
5 / 159
![Page 6: O čem (také) je obecná teorie relativity](https://reader034.vdocuments.site/reader034/viewer/2022042504/58a446541a28ab41618b69fd/html5/thumbnails/6.jpg)
.. Gravitace poprvé: budiž Newton!
. Newtonův gravitační zákon..
......
F = −G m1m2
r3 r ,
G = 6,673 84(80)·10−11 m3·kg−1·s−2
Woolsthorpe manorodrůda Flower of Kentstrom do roku 1820
6 / 159
![Page 7: O čem (také) je obecná teorie relativity](https://reader034.vdocuments.site/reader034/viewer/2022042504/58a446541a28ab41618b69fd/html5/thumbnails/7.jpg)
.. Problémy Newtonovy teorie
okamžité působení na dálkuco to vlastně je???(Hypotheses non fingo –2. vydání Principií)ale ve sluneční soustavě s tímVĚTŠINOU vystačíme!Einsteinova nejšťastnějšímyšlenka =⇒ principekvivalence
7 / 159
![Page 8: O čem (také) je obecná teorie relativity](https://reader034.vdocuments.site/reader034/viewer/2022042504/58a446541a28ab41618b69fd/html5/thumbnails/8.jpg)
.. Newton nepatří do starého železa!
Voyager 1 ( 5. 9. 1977), 7. 7. 2015, 21:07:34 asi 130 au (≈ 18 lh)8 / 159
![Page 9: O čem (také) je obecná teorie relativity](https://reader034.vdocuments.site/reader034/viewer/2022042504/58a446541a28ab41618b69fd/html5/thumbnails/9.jpg)
.. Newton nepatří do starého železa!
9 / 159
![Page 10: O čem (také) je obecná teorie relativity](https://reader034.vdocuments.site/reader034/viewer/2022042504/58a446541a28ab41618b69fd/html5/thumbnails/10.jpg)
.. Newton nepatří do starého železa!
10 / 159
![Page 11: O čem (také) je obecná teorie relativity](https://reader034.vdocuments.site/reader034/viewer/2022042504/58a446541a28ab41618b69fd/html5/thumbnails/11.jpg)
.. Princip ekvivalence
Galileo dimostra la legge di caduta dei gravi, Guiseppe Bezzuoli (1841)
11 / 159
![Page 12: O čem (také) je obecná teorie relativity](https://reader034.vdocuments.site/reader034/viewer/2022042504/58a446541a28ab41618b69fd/html5/thumbnails/12.jpg)
.. Princip ekvivalence
12 / 159
![Page 13: O čem (také) je obecná teorie relativity](https://reader034.vdocuments.site/reader034/viewer/2022042504/58a446541a28ab41618b69fd/html5/thumbnails/13.jpg)
.. Princip ekvivalence
13 / 159
![Page 14: O čem (také) je obecná teorie relativity](https://reader034.vdocuments.site/reader034/viewer/2022042504/58a446541a28ab41618b69fd/html5/thumbnails/14.jpg)
.. Princip ekvivalence
René François Ghislain Magritte(1898 – 1967): Golconde
Baron Loránd Eötvös de Vásárosnamény(1848–1919)
experiment: 1906–1909
14 / 159
![Page 15: O čem (také) je obecná teorie relativity](https://reader034.vdocuments.site/reader034/viewer/2022042504/58a446541a28ab41618b69fd/html5/thumbnails/15.jpg)
.. Princip ekvivalence
15 / 159
![Page 16: O čem (také) je obecná teorie relativity](https://reader034.vdocuments.site/reader034/viewer/2022042504/58a446541a28ab41618b69fd/html5/thumbnails/16.jpg)
.. Lunar Laser Ranging
∆d ≈ 3,8 cm/rok∆T⊗ ≈ 2,3 ms/století (Edmund Halley,George Darwin)
16 / 159
![Page 17: O čem (také) je obecná teorie relativity](https://reader034.vdocuments.site/reader034/viewer/2022042504/58a446541a28ab41618b69fd/html5/thumbnails/17.jpg)
.. STEP???
10−18
Satellite Test of theEquivalence Principlehttp://einstein.
stanford.edu/STEP/
17 / 159
![Page 18: O čem (také) je obecná teorie relativity](https://reader034.vdocuments.site/reader034/viewer/2022042504/58a446541a28ab41618b69fd/html5/thumbnails/18.jpg)
.. Microscope (2016?)
Touboul, P. et al. (2012). TheMICROSCOPE experiment, ready forthe in-orbit test of the equivalenceprinciple. Classical and QuantumGravity, 29(18), 184010.DOI:10.1088/0264-9381/29/18/184010.
10−15
Micro-Satellite à traînéeCompensée pour
l’Observation du Principed’Equivalence
https://microscope.cnes.fr
18 / 159
![Page 19: O čem (také) je obecná teorie relativity](https://reader034.vdocuments.site/reader034/viewer/2022042504/58a446541a28ab41618b69fd/html5/thumbnails/19.jpg)
.. Kvantový ping-pong
Laueho-Langevinův ústavu v Grenoblu +VídeňŠtěpný reaktor – nejintenzivnější kontinuálnízdroj neutronů na světě
Jenke, T., Geltenbort, P., Lemmel, H., &Abele, H. (2011). Realization of agravity-resonance-spectroscopy technique.Nature Physics, 7(6), 468–472.DOI:10.1038/nphys1970.
19 / 159
![Page 20: O čem (také) je obecná teorie relativity](https://reader034.vdocuments.site/reader034/viewer/2022042504/58a446541a28ab41618b69fd/html5/thumbnails/20.jpg)
.. AEGIS
Antihydrogen Experiment: Gravity,Interferometry, SpectroscopyMoaré interference aplikovaná nasvazky antivodíku v tíhovém poli
.
...... https://aegis.web.cern.ch
20 / 159
![Page 21: O čem (také) je obecná teorie relativity](https://reader034.vdocuments.site/reader034/viewer/2022042504/58a446541a28ab41618b69fd/html5/thumbnails/21.jpg)
.. AEGIS
Antihydrogen Experiment: Gravity,Interferometry, SpectroscopyMoaré interference aplikovaná nasvazky antivodíku v tíhovém poli
.
...... https://aegis.web.cern.ch
21 / 159
![Page 22: O čem (také) je obecná teorie relativity](https://reader034.vdocuments.site/reader034/viewer/2022042504/58a446541a28ab41618b69fd/html5/thumbnails/22.jpg)
.. Spor o původu setrvačných sil
STR: inerciální VS, mechanické aelektromagnetické dějena počátku všeho byl Newton (neboAristotelés) …Galileo Galilei Dialogo sopra i duemassimi sistemi del mondo (1632),princip relativity (pohyb lodi)Newtonovy zákony – jak poznámeinerciální soustavu?
.
......
Setrvačnost je spojena s pohybem tělesvzhledem k absolutnímu prostoru, rotace vůčiabsolutnímu prostoru je zdrojem setrvačných(fiktivních) sil =⇒ „Newtonovo vědro“
22 / 159
![Page 23: O čem (také) je obecná teorie relativity](https://reader034.vdocuments.site/reader034/viewer/2022042504/58a446541a28ab41618b69fd/html5/thumbnails/23.jpg)
.. Spor o původu setrvačných sil
Galileo Galilei Dialogo sopra i duemassimi sistemi del mondo (1632),princip relativity (pohyb lodi)Newtonovy zákony – jak poznámeinerciální soustavu?
.
......
Setrvačnost je spojena s pohybem tělesvzhledem k absolutnímu prostoru, rotace vůčiabsolutnímu prostoru je zdrojem setrvačných(fiktivních) sil =⇒ „Newtonovo vědro“
Závisí na rotaci vodyvzhledem k prostoru, ne
vědru!
23 / 159
![Page 24: O čem (také) je obecná teorie relativity](https://reader034.vdocuments.site/reader034/viewer/2022042504/58a446541a28ab41618b69fd/html5/thumbnails/24.jpg)
odstředivá síla, Coriolisovakritika Newtona už Leibnitz (1646–1716),biskup Berkeley (1685–1753): smysl mápouze relativní pohyb – jak popsat pohybv jinak prázdném vesmíru?zdrojem setrvačných sil okolní hmota,určuje „lokální inerciální VS“ ⇒ vzdálenéhvězdyzákony fyziky by měly mít stejný tvar vevšech VS zahrneme-li vzdálené kosmickéhmotnostiCo když vědro stojí a vesmír se točí?
24 / 159
![Page 25: O čem (také) je obecná teorie relativity](https://reader034.vdocuments.site/reader034/viewer/2022042504/58a446541a28ab41618b69fd/html5/thumbnails/25.jpg)
Foucaultovo kyvadlo – (L)IVS nerotujevůči vzdáleným hvězdám, pro Newtonakoincidence!problém – kvantitativní určení,setrvačnost by měla záviset na rozloženíhmot ve vesmíru, nahrazení abs. prostoruvzdálenými hvězdami?anizotropie hmotnosti vyloučena v řádu10−22 (Hughes, Drever 1960, magnetickánukleární rezonance), ale vesmír asiizotropníplně machovská teorie by uměla vypočítatG
25 / 159
![Page 26: O čem (také) je obecná teorie relativity](https://reader034.vdocuments.site/reader034/viewer/2022042504/58a446541a28ab41618b69fd/html5/thumbnails/26.jpg)
Mach E.: Die Mechanik in Ihrer Entwicklung (Historisch-kritischdargestellt). Leipzig 1883 (Mechanika ve svém historickém vývoji).označení pochází od Einsteina
.
......Absolutní prostor neexistuje. Setrvačnost je spojena s pohybem tělesvzhledem k ostatní hmotě ve vesmíru
26 / 159
![Page 27: O čem (také) je obecná teorie relativity](https://reader034.vdocuments.site/reader034/viewer/2022042504/58a446541a28ab41618b69fd/html5/thumbnails/27.jpg)
Myslím, že dokonce i Ti, kteří sepokládají za Machovy protivníky,jsou si sotva vědomi, jak mnohoz Machova způsobu myšlenívstřebali tak říkajíc s mateřskýmmlékem.
Při čtení Machových děl na náspřechází příjemná pohoda: stejnoumusel pociťovat autor, kdyžs lehkostí psal své obsažné, výstižnévěty. Ale nejen pro intelektuálnípotěšení a radost z dobrého slohu ječetba jeho knih tak přitažlivá, nýbrži pro jeho laskavou, lidskypřátelskou a naději vzbuzující mysl,která často probleskuje mezi řádky,když se mluví o obecně lidskýchvěcech.
27 / 159
![Page 28: O čem (také) je obecná teorie relativity](https://reader034.vdocuments.site/reader034/viewer/2022042504/58a446541a28ab41618b69fd/html5/thumbnails/28.jpg)
Cementerio de Trenes, poblíž města Uyuni (JZ Bolivie)
![Page 29: O čem (také) je obecná teorie relativity](https://reader034.vdocuments.site/reader034/viewer/2022042504/58a446541a28ab41618b69fd/html5/thumbnails/29.jpg)
„Hmota říká prostoru, jak se zakřivovat a prostor říká hmotě, jakse pohybovat.“ John Archibald Wheeler (1911–2008)
Obrázek: Misner, C. W., Thorne, K. S., & Zurek, W. H. (2009). JohnWheeler, relativity, and quantum information. Physics Today, 62(4), 40–46. DOI:10.1063/1.3120895.
![Page 30: O čem (také) je obecná teorie relativity](https://reader034.vdocuments.site/reader034/viewer/2022042504/58a446541a28ab41618b69fd/html5/thumbnails/30.jpg)
![Page 31: O čem (také) je obecná teorie relativity](https://reader034.vdocuments.site/reader034/viewer/2022042504/58a446541a28ab41618b69fd/html5/thumbnails/31.jpg)
![Page 32: O čem (také) je obecná teorie relativity](https://reader034.vdocuments.site/reader034/viewer/2022042504/58a446541a28ab41618b69fd/html5/thumbnails/32.jpg)
Misner, C., Thorne, K. S., & Wheeler, J. A. (1973). Gravitation.San Francisco: W. Freeman.
32 / 159
![Page 33: O čem (také) je obecná teorie relativity](https://reader034.vdocuments.site/reader034/viewer/2022042504/58a446541a28ab41618b69fd/html5/thumbnails/33.jpg)
.. Dlouhá cesta k rovnicímmatematický aparát: Georg A. Pick(Praha), Marcel Grossmann (Zürich 1912)červen 1915: přednášky v GöttingenBerlín: čtvrtek 4. 11. 1915, 11. 11., 18. 11.(stáčení perihelia) a 25. 11.únava, žaludeční problémyHilbert: přednáška 16. 11., 20. 11. (vyšla31. 3. 1916, korektura přijata 6. 12.);20. 12. dopis Einsteinovi; variační princip(× Newton a Leibniz)Janssen, M., & Renn, J. (2015). Arch andscaffold: How Einstein found his field equations.Physics Today, 68(11), 30–36.DOI:10.1063/PT.3.2979.Grygar, J. (2015). Prolínání astronomie a relativity(1919–2014). PMFA, 60(3), 189–202.Novotný, J. (2015). 100 let obecné teorierelativity. PMFA, 60(3), 177–188.Semerák, O. (2015). Albert Einstein a stoletíobecné relativity. PMFA, 60(3), 215–238.
33 / 159
![Page 34: O čem (také) je obecná teorie relativity](https://reader034.vdocuments.site/reader034/viewer/2022042504/58a446541a28ab41618b69fd/html5/thumbnails/34.jpg)
.. Dlouhá cesta k rovnicímmatematický aparát: Georg A. Pick(Praha), Marcel Grossmann (Zürich 1912)červen 1915: přednášky v GöttingenBerlín: čtvrtek 4. 11. 1915, 11. 11., 18. 11.(stáčení perihelia) a 25. 11.únava, žaludeční problémyHilbert: přednáška 16. 11., 20. 11. (vyšla31. 3. 1916, korektura přijata 6. 12.);20. 12. dopis Einsteinovi; variační princip(× Newton a Leibniz)Janssen, M., & Renn, J. (2015). Arch andscaffold: How Einstein found his field equations.Physics Today, 68(11), 30–36.DOI:10.1063/PT.3.2979.Grygar, J. (2015). Prolínání astronomie a relativity(1919–2014). PMFA, 60(3), 189–202.Novotný, J. (2015). 100 let obecné teorierelativity. PMFA, 60(3), 177–188.Semerák, O. (2015). Albert Einstein a stoletíobecné relativity. PMFA, 60(3), 215–238.
34 / 159
![Page 35: O čem (také) je obecná teorie relativity](https://reader034.vdocuments.site/reader034/viewer/2022042504/58a446541a28ab41618b69fd/html5/thumbnails/35.jpg)
.. Dva rivalové v cílové rovině?
http://www.einstein.caltech.eduEinstein, A. (November 25, 1915). DieFeldgleichungen der Gravitation.Sitzungsberichte der Preussischen Akademieder Wissenschaften zu Berlin: 844–847. (Vyšel2. 12. 2015).
Einstein, A. (1916). Die Grundlage derallgemeinen Relativitätstheorie. Annalen DerPhysik, 354(7), 769–822.DOI:10.1002/andp.19163540702.
35 / 159
![Page 36: O čem (také) je obecná teorie relativity](https://reader034.vdocuments.site/reader034/viewer/2022042504/58a446541a28ab41618b69fd/html5/thumbnails/36.jpg)
.. Malý dodatek: kosmologická konstanta
Einstein, A. (1917). Kosmologische Betrachtungen zur allgemeinenRelativitätstheorie. Sitzungsberichte der Königlich Preußischen Akademie derWissenschaften, 142–152. 36 / 159
![Page 37: O čem (také) je obecná teorie relativity](https://reader034.vdocuments.site/reader034/viewer/2022042504/58a446541a28ab41618b69fd/html5/thumbnails/37.jpg)
.. Malý dodatek: kosmologická konstanta
.„Obvyklý“ tvar..
......
Rµν −1
2Rgµν + Λgµν =
8pGc4 Tµν
37 / 159
![Page 38: O čem (také) je obecná teorie relativity](https://reader034.vdocuments.site/reader034/viewer/2022042504/58a446541a28ab41618b69fd/html5/thumbnails/38.jpg)
.. Feynmanova historkaPřiletěl jsem na konferenci o den později (z nějakého důvodu jsem zahájeníkonference nestihl), vystoupil z letadla a odešel na stanoviště taxislužby.„Potřebuju se dostat na University of North Carolina” řekl jsem dispečerovi.„Kterou univerzitu myslíte?” zeptal se mě. „Státní univerzitu v Raleigh, nebotu soukromou v Chapel Hill?”Pochopitelné jsem neměl nejmenší ponětí. „Jsou daleko od sebe?” zeptal jsemse. Z nějakého důvodu mi připadalo, že by měly být poblíž.„Jedna je odsud na sever, druhá na jih, a obě jsou odsud zhruba stejně daleko.”Žádný materiál, který by mi pomohl zjistit, která z těch univerzit to je, jsem ssebou neměl. A taky nikdo nepřiletěl o den později jako já.
To mi na druhé straně vnuklo nápad. „Heleďte,” řekl jsemdispečerovi, „ta konference vlastně začala už včera, takže včeravám tu musela vystoupit spousta lidí... Já vám je popíšu:všichni vypadali tak trošku mimo, bavili se spolu a nekoukalipořádně, kam jdou, a v jednom kuse říkali cosi jako: ,Gé-mí-ný,gé-mí-ný.’”Dispečerovi se rozjasnila tvář. „To mluvíte o Chapel Hill!”
Feynman, R. P. (1989). To snad nemyslíte vážně! Praha:Mladá fronta.
38 / 159
![Page 39: O čem (také) je obecná teorie relativity](https://reader034.vdocuments.site/reader034/viewer/2022042504/58a446541a28ab41618b69fd/html5/thumbnails/39.jpg)
„Ve světle již nabytéhopoznání se nám zdálo to,čeho jsme šťastně dosáhli,téměř samozřejmé, a každýinteligentní student topochopí bez přílišné námahy.Ale hledání v temnu, plnépředtuch a trvající roky,napjatá touha, střídání nadějea skleslosti a konečněproniknutí k pravdě, to znájen ten, kdo to sám zažil.“
Einstein, A. (1966). Jakvidím svět. Praha:Československýspisovatel.
39 / 159
![Page 40: O čem (také) je obecná teorie relativity](https://reader034.vdocuments.site/reader034/viewer/2022042504/58a446541a28ab41618b69fd/html5/thumbnails/40.jpg)
Obecná teorie relativity Váspřesvědčí, až ji prostudujete.Proto ji nehájím jedinýmslovem.Arnoldu Sommerfeldovi8. 2. 1916
Jasně, správnou teoriígravitace je obecná relativita.A pokud není, tak by rozhodně
měla být.
Ivor M. Robinson
![Page 41: O čem (také) je obecná teorie relativity](https://reader034.vdocuments.site/reader034/viewer/2022042504/58a446541a28ab41618b69fd/html5/thumbnails/41.jpg)
.. Přijetí (O)TR v českých zemích
nastupující generace fyziků: František Záviška,Arnošt Dittrich, Antonín Libický, FrantišekNachtikal, Augustin Žáček + Phillip FrankK. Čapek: Krakatit: „Zdálo se mu, že letípřinejmenším rychlostí světla; nějak se mu svíralo srdce,aleto dělá jen Fitzgerald-Lorentzovo zploštění, řekl si;… achodba je napohled rovná a lesklá jako hamburský tunel,a přece se vrací kruhem; Prokop vzlyká děsem: to jeEinsteinův vesmír; a já musím dojít, než bude pozdě!“B. Martinů: Pět madrigalových stancí pro housle a klavír(1943/11), Einstein+Robert Casadesus
Bičák, J. (2010). Einsteinovské stopy u nás. In: Isaacson,W. (2010). Einstein Jeho život a vesmír. Praha: Paseka.
Kolomý, R. (1995). Jak byla přijímána teorie relativity vČechách. Čs. čas. fyz., 45, 366–371.
prof. František Záviška(18. 11. 1879–4. 5. 1945)
Arnošt Dittrich23. 7. 1878–15. 12. 1959
41 / 159
![Page 42: O čem (také) je obecná teorie relativity](https://reader034.vdocuments.site/reader034/viewer/2022042504/58a446541a28ab41618b69fd/html5/thumbnails/42.jpg)
.
......
„Těší mě, že tato malá knížka … vychází nyní v národní řeči oné země,v níž nalezl jsem soustředění nutné k tomu, abych základní myšlenkuobecné theorie relativity, kterou jsem pojal již v roce 1908, ponenáhlupřiodíval určitější formou.“
42 / 159
![Page 43: O čem (také) je obecná teorie relativity](https://reader034.vdocuments.site/reader034/viewer/2022042504/58a446541a28ab41618b69fd/html5/thumbnails/43.jpg)
.. Obecná teorie relativity
Einstein na zasedání Pruské akademie věd(25. 11. 1915): nový nástroj k výpočtům– OTR
.
......Gravitace je důsledkem zakřivení prostoročasu!
Karl Schwarzschild: prostoročas vně(22. 12. 2015)/uvnitř (6. 2. 2016) sférickénerotující hvězdy, kritický poloměr stejnýjako Michellův
rg =2GM
c2 = 2M
† 11. 5. 1916, autoimunitní onemocněníkůže a sliznice ředitel hvězdáren
v Göttingen aPotsdami
43 / 159
![Page 44: O čem (také) je obecná teorie relativity](https://reader034.vdocuments.site/reader034/viewer/2022042504/58a446541a28ab41618b69fd/html5/thumbnails/44.jpg)
.
......
KS: „Jak vidíte, válka je ku mnělaskava, navzdory divoké střelběv rozhodně pozemskévzdálenosti mi dovoluje tutovycházku do krajiny Vašichmyšlének.“AE: „To jsem nepomyslel, že bypřesné pojednání bodovéhoproblému bylo tak jednoduché.“
Einsteinturm, Potsdam (sluneční observatoř, 1919–1924 ve spolupráci s Alber-tem Einsteinem a Erwinem Finlay-Freundlichem)
![Page 45: O čem (také) je obecná teorie relativity](https://reader034.vdocuments.site/reader034/viewer/2022042504/58a446541a28ab41618b69fd/html5/thumbnails/45.jpg)
.. Gravitace je důsledkem zakřivení prostoru a času
45 / 159
![Page 46: O čem (také) je obecná teorie relativity](https://reader034.vdocuments.site/reader034/viewer/2022042504/58a446541a28ab41618b69fd/html5/thumbnails/46.jpg)
.. Gravitace je důsledkem zakřivení prostoru a času
gravitace je důsledkem zakřiveníprostoru a časukaždý hmotný bod měnígeometrické vlastnostiprostoročasu ve svém okolí(dokonce strhává k rotaci) =⇒žádná sílazákladní experimenty: posunperihelia, ohyb světelných paprsků,gravitační rudý posuv, zpožďováníradarových signálů – mnohokrátexperimentálně ověřeno
46 / 159
![Page 47: O čem (také) je obecná teorie relativity](https://reader034.vdocuments.site/reader034/viewer/2022042504/58a446541a28ab41618b69fd/html5/thumbnails/47.jpg)
.. Gravitace je důsledkem zakřivení prostoru a času
gravitace je důsledkem zakřiveníprostoru a časukaždý hmotný bod měnígeometrické vlastnostiprostoročasu ve svém okolí(dokonce strhává k rotaci) =⇒žádná sílazákladní experimenty: posunperihelia, ohyb světelných paprsků,gravitační rudý posuv, zpožďováníradarových signálů – mnohokrátexperimentálně ověřeno
47 / 159
![Page 48: O čem (také) je obecná teorie relativity](https://reader034.vdocuments.site/reader034/viewer/2022042504/58a446541a28ab41618b69fd/html5/thumbnails/48.jpg)
.. Ověřování OTR: rudý posuv
zpomalení chodu hodin v gravitačním polizměna vlnové délky vysílaných signálů –rudý posuv
1960 – R. V. Pound, G. A. Rebka1965 – R. V. Pound, R. V. Snider1971 – J. C. Hafele, R. E. Keating1976 – Gravity Probe A
48 / 159
![Page 49: O čem (také) je obecná teorie relativity](https://reader034.vdocuments.site/reader034/viewer/2022042504/58a446541a28ab41618b69fd/html5/thumbnails/49.jpg)
.. Ověřování OTR: rudý posuv
zpomalení chodu hodin v gravitačním polizměna vlnové délky vysílaných signálů –rudý posuv
1960 – R. V. Pound, G. A. Rebka1965 – R. V. Pound, R. V. Snider1971 – J. C. Hafele, R. E. Keating1976 – Gravity Probe A
49 / 159
![Page 50: O čem (také) je obecná teorie relativity](https://reader034.vdocuments.site/reader034/viewer/2022042504/58a446541a28ab41618b69fd/html5/thumbnails/50.jpg)
.. Pound & Rebka, 1960–1965
Harvard, Jefferson laboratoryvěž 22,6 m, 57Co, 14.4 keV, T1/2 = 10−7 s∆ω/ω 10–15, Mössbauerův jev
Pound, R. V., & Rebka, G. A. (1959). GravitationalRed-Shift in Nuclear Resonance. Physical ReviewLetters, 3(9), 439–441.DOI:10.1103/PhysRevLett.3.439.
Pound, R. V., & Rebka, G. A. (1960). ApparentWeight of Photons. Physical Review Letters, 4(7),337–341. DOI:10.1103/PhysRevLett.4.337.
Pound, R. V., & Snider, J. L. (1964). Effect ofGravity on Nuclear Resonance. Physical ReviewLetters, 13(18), 539–540.DOI:10.1103/PhysRevLett.13.539.
50 / 159
![Page 51: O čem (také) je obecná teorie relativity](https://reader034.vdocuments.site/reader034/viewer/2022042504/58a446541a28ab41618b69fd/html5/thumbnails/51.jpg)
.. Pound & Rebka, 1960–1965
Harvard, Jefferson laboratoryvěž 22,6 m, 57Co, 14.4 keV, T1/2 = 10−7 s∆ω/ω 10–15, Mössbauerův jev
51 / 159
![Page 52: O čem (také) je obecná teorie relativity](https://reader034.vdocuments.site/reader034/viewer/2022042504/58a446541a28ab41618b69fd/html5/thumbnails/52.jpg)
.. Hafele & Keating
Hafele, J. C., & Keating, R. E. (1972).Around-the-World Atomic Clocks: ObservedRelativistic Time Gains. Science, 177(4044), 168–170.DOI:10.1126/science.177.4044.168.
52 / 159
![Page 53: O čem (také) je obecná teorie relativity](https://reader034.vdocuments.site/reader034/viewer/2022042504/58a446541a28ab41618b69fd/html5/thumbnails/53.jpg)
.. Optické hodiny ve službách TR
Chou, C. W., Hume, D. B., Rosenband, T., & Wineland, D. J. (2010).Optical Clocks and Relativity. Science, 329(5999), 1630–1633.DOI:10.1126/science.1192720.ionty 27Al+, laserové chlazení, přesnost optických hodin 10−18 srychlosti okolo 10 m/s a výškový rozdíl 30 cm!
53 / 159
![Page 54: O čem (také) je obecná teorie relativity](https://reader034.vdocuments.site/reader034/viewer/2022042504/58a446541a28ab41618b69fd/html5/thumbnails/54.jpg)
.. Využíváme kvantové experimenty
kvantová interference atomů, přesnost7·10−9, svislá vzdálenost: 0,12 mmlaserem chlazené atomy vzhůru vevakuové komořeatom v kvantové superpozici stavů,studujeme vliv na fázový rozdíl
Müller, H., Peters, A., & Chu, S.(2010). A precision measurement ofthe gravitational redshift by theinterference of matter waves. Nature,463(7283), 926–929.DOI:10.1038/nature08776.
54 / 159
![Page 55: O čem (také) je obecná teorie relativity](https://reader034.vdocuments.site/reader034/viewer/2022042504/58a446541a28ab41618b69fd/html5/thumbnails/55.jpg)
.. Využíváme kvantové experimenty
Müller, H., Peters, A., & Chu, S.(2010). A precision measurement ofthe gravitational redshift by theinterference of matter waves. Nature,463(7283), 926–929.DOI:10.1038/nature08776.
55 / 159
![Page 56: O čem (také) je obecná teorie relativity](https://reader034.vdocuments.site/reader034/viewer/2022042504/58a446541a28ab41618b69fd/html5/thumbnails/56.jpg)
.. ... a ještě máme GPS
56 / 159
![Page 57: O čem (také) je obecná teorie relativity](https://reader034.vdocuments.site/reader034/viewer/2022042504/58a446541a28ab41618b69fd/html5/thumbnails/57.jpg)
.. ... a ještě máme GPS
57 / 159
![Page 58: O čem (také) je obecná teorie relativity](https://reader034.vdocuments.site/reader034/viewer/2022042504/58a446541a28ab41618b69fd/html5/thumbnails/58.jpg)
.. ... a ještě máme GPS
58 / 159
![Page 59: O čem (také) je obecná teorie relativity](https://reader034.vdocuments.site/reader034/viewer/2022042504/58a446541a28ab41618b69fd/html5/thumbnails/59.jpg)
.. ... a ještě máme GPS
59 / 159
![Page 60: O čem (také) je obecná teorie relativity](https://reader034.vdocuments.site/reader034/viewer/2022042504/58a446541a28ab41618b69fd/html5/thumbnails/60.jpg)
Gargantua – rotující černá díra1 hodina/7 let (faktor ≈ 61 000)
Thorne, K. S., & Nolan, Ch. (2014). TheScience of Interstellar. New York: W. W.Norton & Company.
![Page 61: O čem (také) je obecná teorie relativity](https://reader034.vdocuments.site/reader034/viewer/2022042504/58a446541a28ab41618b69fd/html5/thumbnails/61.jpg)
.. Ověřování OTR: zpožďování radarových signálů
Irwin I. ShapiroMerkur, Venuše: 5 %Cassini: 0,002 %PSR J1713+0747: 23 µsBertotti, B., Iess, L., & Tortora, P. (2003). Atest of general relativity using radio links withthe Cassini spacecraft. Nature, 425(6956),374–376. DOI:10.1038/nature01997.Camilo, F., Foster, R. S., & Wolszczan, A.(1994). High-precision timing of PSRJ1713+0747: Shapiro delay. TheAstrophysical Journal Letters, 437, L39–L42.DOI:10.1086/187677.Shapiro, I. I. (1964). Fourth Test of GeneralRelativity. Physical Review Letters, 13(26),789–791. DOI:10.1103/PhysRevLett.13.789.
61 / 159
![Page 62: O čem (také) je obecná teorie relativity](https://reader034.vdocuments.site/reader034/viewer/2022042504/58a446541a28ab41618b69fd/html5/thumbnails/62.jpg)
.. Ověřování OTR: ohyb světla
62 / 159
![Page 63: O čem (také) je obecná teorie relativity](https://reader034.vdocuments.site/reader034/viewer/2022042504/58a446541a28ab41618b69fd/html5/thumbnails/63.jpg)
.. Ověřování OTR: ohyb světla
63 / 159
![Page 64: O čem (také) je obecná teorie relativity](https://reader034.vdocuments.site/reader034/viewer/2022042504/58a446541a28ab41618b69fd/html5/thumbnails/64.jpg)
.. Eddington & Dyson 1919
Dyson, F. W., Eddington, A. S., & Davidson, C.(1920). A Determination of the Deflection of Light bythe Sun’s Gravitational Field, from Observations Madeat the Total Eclipse of May 29, 1919. PhilosophicalTransactions of the Royal Society of London A:Mathematical, Physical and Engineering Sciences,220(571-581), 291–333. DOI:10.1098/rsta.1920.0009.
Arthur Stanley Eddington(1882–1944)
64 / 159
![Page 65: O čem (také) je obecná teorie relativity](https://reader034.vdocuments.site/reader034/viewer/2022042504/58a446541a28ab41618b69fd/html5/thumbnails/65.jpg)
.. Eddington & Dyson 1919
Robertson (1991): radiointerferometrie,přesnost 0,02 %Kennefick, D. (2009). Testing relativity from the1919 eclipse—a question of bias. Physics Today,62(3), 37–42. DOI:10.1063/1.3099578.Robertson, D. S., Carter, W. E., & Dillinger, W.H. (1991). New measurement of solar gravitationaldeflection of radio signals using VLBI. Nature,349(6312), 768–770. DOI:10.1038/349768a0.
Frank Watson Dyson(1868–1939)
65 / 159
![Page 66: O čem (také) je obecná teorie relativity](https://reader034.vdocuments.site/reader034/viewer/2022042504/58a446541a28ab41618b69fd/html5/thumbnails/66.jpg)
New York Times, 191966 / 159
![Page 67: O čem (také) je obecná teorie relativity](https://reader034.vdocuments.site/reader034/viewer/2022042504/58a446541a28ab41618b69fd/html5/thumbnails/67.jpg)
.. Ověřování OTR: ohyb světla
Ullmann, V. (1986). Gravitace, černé díry a fyzika prostoročasu. Ostrava: ČAS.Dostupné z: http://www.sweb.cz/AstroNuklFyzika/GravitCerneDiry.htm.
67 / 159
![Page 68: O čem (také) je obecná teorie relativity](https://reader034.vdocuments.site/reader034/viewer/2022042504/58a446541a28ab41618b69fd/html5/thumbnails/68.jpg)
.. Ověřování OTR: ohyb světla
68 / 159
![Page 69: O čem (také) je obecná teorie relativity](https://reader034.vdocuments.site/reader034/viewer/2022042504/58a446541a28ab41618b69fd/html5/thumbnails/69.jpg)
69 / 159
![Page 70: O čem (také) je obecná teorie relativity](https://reader034.vdocuments.site/reader034/viewer/2022042504/58a446541a28ab41618b69fd/html5/thumbnails/70.jpg)
.. Počítačové simulaceBakala, P., Čermák, P., Truparová, K., Hledík, S., Stuchlík, Z. (2005). Virtualtrip to the black holehttp://www.physics.cz/research/publications/1143473492_0.ppt.
70 / 159
![Page 71: O čem (také) je obecná teorie relativity](https://reader034.vdocuments.site/reader034/viewer/2022042504/58a446541a28ab41618b69fd/html5/thumbnails/71.jpg)
.. Počítačové simulaceBakala, P., Čermák, P., Truparová, K., Hledík, S., Stuchlík, Z. (2005). Virtualtrip to the black holehttp://www.physics.cz/research/publications/1143473492_0.ppt.
71 / 159
![Page 72: O čem (také) je obecná teorie relativity](https://reader034.vdocuments.site/reader034/viewer/2022042504/58a446541a28ab41618b69fd/html5/thumbnails/72.jpg)
72 / 159
![Page 73: O čem (také) je obecná teorie relativity](https://reader034.vdocuments.site/reader034/viewer/2022042504/58a446541a28ab41618b69fd/html5/thumbnails/73.jpg)
.. Gravitační čočky
73 / 159
![Page 74: O čem (také) je obecná teorie relativity](https://reader034.vdocuments.site/reader034/viewer/2022042504/58a446541a28ab41618b69fd/html5/thumbnails/74.jpg)
.. Gravitační čočky
74 / 159
![Page 75: O čem (také) je obecná teorie relativity](https://reader034.vdocuments.site/reader034/viewer/2022042504/58a446541a28ab41618b69fd/html5/thumbnails/75.jpg)
.. Gravitační čočky
Einsteinův prstenecMG 1131+0456
75 / 159
![Page 76: O čem (také) je obecná teorie relativity](https://reader034.vdocuments.site/reader034/viewer/2022042504/58a446541a28ab41618b69fd/html5/thumbnails/76.jpg)
Einstein, A. (1911). Über den Einfluß derSchwerkraft auf die Ausbreitung des Lichtes.Annalen der Physik, 340, 898–908.DOI:10.1002/andp.19113401005.
Einstein, A. (1936). Lens-Like Action of aStar by the Deviation of Light in theGravitational Field. Science, 84(2188),506–507. DOI:10.1126/science.84.2188.506.
Link, F. (16 mars 1936). Sur les consequencesphotometriques de la déviation d’Einstein.Comptes Rendus Acad. Sci. Paris 202,917–919.Walsh, D., Carswell, R. F., & Weymann, R. J.(1979). 0957 + 561 A, B - Twin quasistellarobjects or gravitational lens. Nature, 279,381–384. DOI:10.1038/279381a0; pár kvasarůs identickými rudými posuvy a spektry,2,7 Gpc, mezilehlá eliptická galaxie 1,0 Gpc
15. 8. 1906, Brno28. 9. 1984, Paris
Twin quasar 0957 +561
76 / 159
![Page 77: O čem (také) je obecná teorie relativity](https://reader034.vdocuments.site/reader034/viewer/2022042504/58a446541a28ab41618b69fd/html5/thumbnails/77.jpg)
.. Einsteinův podíl
77 / 159
![Page 78: O čem (také) je obecná teorie relativity](https://reader034.vdocuments.site/reader034/viewer/2022042504/58a446541a28ab41618b69fd/html5/thumbnails/78.jpg)
.. Býčí oko (1938+666)
galaxie zobrazená efektem gravitační čočky jako Einsteinůvprstenecúhlový průměr 1′′. Vlevo IR obraz z HST, kamera NICMOS, světláskvrna uprostřed prstenu je mezilehlá hmotná galaxie (nezáříradiově)uprostřed: radiový obraz galaxie 1938+666 ze sítě šestiradioteleskpů MERLIN ve Velké Britániineúplný obraz =⇒ mezilehlá galaxie není přesně na spojnicipozorovatel – objekt
78 / 159
![Page 79: O čem (také) je obecná teorie relativity](https://reader034.vdocuments.site/reader034/viewer/2022042504/58a446541a28ab41618b69fd/html5/thumbnails/79.jpg)
.. Gravitační čočky – zobrazení galaxií
čočka může sloužit jako objektiv velkého dalekohledu, okulárv našich přístrojích na oběžné dráze(zatím) nejvzdálenější galaxie MACS 1149-JD, 15krát jasnější díkykupě MACS J1149+2223, hmotnost 1 % naší Galaxie, z = 9,6,vzdálenost 4 Gpc, světlo 500 y po Big BanguHST: oblouk na pozadí kupy galaxií IDCS J1426.5+3508(500 TM⊙, 3,1 Gpc), deformovaný obraz galaxie asi 700 y povelkém třesku
Zheng W. et al. „A magnified young galaxy from about 500 millionyears after the Big Bang“. Nature 489 (7416) (2012), 406–408,doi:10.1038/nature11446.
79 / 159
![Page 80: O čem (také) je obecná teorie relativity](https://reader034.vdocuments.site/reader034/viewer/2022042504/58a446541a28ab41618b69fd/html5/thumbnails/80.jpg)
.. Gravitační čočky – zobrazení galaxií
80 / 159
![Page 81: O čem (také) je obecná teorie relativity](https://reader034.vdocuments.site/reader034/viewer/2022042504/58a446541a28ab41618b69fd/html5/thumbnails/81.jpg)
.. Gravitační čočky – zobrazení galaxií
81 / 159
![Page 82: O čem (také) je obecná teorie relativity](https://reader034.vdocuments.site/reader034/viewer/2022042504/58a446541a28ab41618b69fd/html5/thumbnails/82.jpg)
.. Gravitační čočky – zobrazení galaxií
82 / 159
![Page 83: O čem (také) je obecná teorie relativity](https://reader034.vdocuments.site/reader034/viewer/2022042504/58a446541a28ab41618b69fd/html5/thumbnails/83.jpg)
.. Vliv velké hmotnosti na atomy
Rosi, G. et al. (2015). Measurement of the Gravity-Field Curvature by AtomInterferometry. Physical Review Letters, 114(1), 013001.DOI:10.1103/PhysRevLett.114.013001. 83 / 159
![Page 84: O čem (také) je obecná teorie relativity](https://reader034.vdocuments.site/reader034/viewer/2022042504/58a446541a28ab41618b69fd/html5/thumbnails/84.jpg)
84 / 159
![Page 85: O čem (také) je obecná teorie relativity](https://reader034.vdocuments.site/reader034/viewer/2022042504/58a446541a28ab41618b69fd/html5/thumbnails/85.jpg)
.. Gravitační vlny
změna zakřivení prostoročasu(např. splynutí černých děr,neutronových hvězd apod.) =⇒gravitační vlnyurychlují přibližování černých děr,zaznamenávají historii splynutí,tvar dráhy, rotaci, vzdálenost odZemě,nezkresleny mezihvězdnouhmotou; nelinearitapro černé díry s M = 10M⊙ vevzd. miliardy ly síla vln 10−21
(supernovy v Galaxii)
85 / 159
![Page 86: O čem (také) je obecná teorie relativity](https://reader034.vdocuments.site/reader034/viewer/2022042504/58a446541a28ab41618b69fd/html5/thumbnails/86.jpg)
86 / 159
![Page 87: O čem (také) je obecná teorie relativity](https://reader034.vdocuments.site/reader034/viewer/2022042504/58a446541a28ab41618b69fd/html5/thumbnails/87.jpg)
87 / 159
![Page 88: O čem (také) je obecná teorie relativity](https://reader034.vdocuments.site/reader034/viewer/2022042504/58a446541a28ab41618b69fd/html5/thumbnails/88.jpg)
88 / 159
![Page 89: O čem (také) je obecná teorie relativity](https://reader034.vdocuments.site/reader034/viewer/2022042504/58a446541a28ab41618b69fd/html5/thumbnails/89.jpg)
89 / 159
![Page 90: O čem (také) je obecná teorie relativity](https://reader034.vdocuments.site/reader034/viewer/2022042504/58a446541a28ab41618b69fd/html5/thumbnails/90.jpg)
.. Advanced Virgo
90 / 159
![Page 91: O čem (také) je obecná teorie relativity](https://reader034.vdocuments.site/reader034/viewer/2022042504/58a446541a28ab41618b69fd/html5/thumbnails/91.jpg)
.. Advanced Virgo
91 / 159
![Page 92: O čem (také) je obecná teorie relativity](https://reader034.vdocuments.site/reader034/viewer/2022042504/58a446541a28ab41618b69fd/html5/thumbnails/92.jpg)
.. Advanced Virgo
92 / 159
![Page 93: O čem (také) je obecná teorie relativity](https://reader034.vdocuments.site/reader034/viewer/2022042504/58a446541a28ab41618b69fd/html5/thumbnails/93.jpg)
.. Advanced Virgo
93 / 159
![Page 94: O čem (také) je obecná teorie relativity](https://reader034.vdocuments.site/reader034/viewer/2022042504/58a446541a28ab41618b69fd/html5/thumbnails/94.jpg)
.. Advanced Virgo
.
...... http://www.virgo-gw.eu
Santo Stefano, Toskánskov provozu od roku 2007, neustále sevylepšujeramena 3 km, efektivní délka 100 km
94 / 159
![Page 95: O čem (také) je obecná teorie relativity](https://reader034.vdocuments.site/reader034/viewer/2022042504/58a446541a28ab41618b69fd/html5/thumbnails/95.jpg)
.. eLISA – další naděje?
rozměry na Zemi nelze neomezenězvětšovat (cena vakuového systému,zakřivení), seismické procesyneumožňují měřit pod 1 HzESA: eLISA (Evolved LaserInterferometer Space Antenna):
.
......https://www.elisascience.org
rovnostranný △ o straně1 000 000 km, sleduje dráhu Země
95 / 159
![Page 96: O čem (také) je obecná teorie relativity](https://reader034.vdocuments.site/reader034/viewer/2022042504/58a446541a28ab41618b69fd/html5/thumbnails/96.jpg)
.. eLISA – další naděje?
geodetická „bezsilová trajektorie“ (×tlak záření, magnetické pole, …) =⇒referenční krychle (46 mm) z Pt a Au,jemné trysky s tahem µN; stěnykrychle zároveň zrcadlemvýhody:
h < 10−21
bez seismického rušeníjiný frekvenční rozsah10−4 Hz – 1 Hz: kompaktní binárnísystémy
nevýhody: cena miliardy dolarů (?)=⇒ testovací sonda „LISAPathfinder“ start: 3. 12. 2015start 2034(?)
96 / 159
![Page 97: O čem (také) je obecná teorie relativity](https://reader034.vdocuments.site/reader034/viewer/2022042504/58a446541a28ab41618b69fd/html5/thumbnails/97.jpg)
.. eLISA – další naděje?
97 / 159
![Page 98: O čem (také) je obecná teorie relativity](https://reader034.vdocuments.site/reader034/viewer/2022042504/58a446541a28ab41618b69fd/html5/thumbnails/98.jpg)
.. eLISA – další naděje?
98 / 159
![Page 99: O čem (také) je obecná teorie relativity](https://reader034.vdocuments.site/reader034/viewer/2022042504/58a446541a28ab41618b69fd/html5/thumbnails/99.jpg)
.. eLISA – další naděje?
99 / 159
![Page 100: O čem (také) je obecná teorie relativity](https://reader034.vdocuments.site/reader034/viewer/2022042504/58a446541a28ab41618b69fd/html5/thumbnails/100.jpg)
.. eLISA – další naděje?
100 / 159
![Page 101: O čem (také) je obecná teorie relativity](https://reader034.vdocuments.site/reader034/viewer/2022042504/58a446541a28ab41618b69fd/html5/thumbnails/101.jpg)
.. eLISA – další naděje?
101 / 159
![Page 102: O čem (také) je obecná teorie relativity](https://reader034.vdocuments.site/reader034/viewer/2022042504/58a446541a28ab41618b69fd/html5/thumbnails/102.jpg)
102 / 159
![Page 103: O čem (také) je obecná teorie relativity](https://reader034.vdocuments.site/reader034/viewer/2022042504/58a446541a28ab41618b69fd/html5/thumbnails/103.jpg)
103 / 159
![Page 104: O čem (také) je obecná teorie relativity](https://reader034.vdocuments.site/reader034/viewer/2022042504/58a446541a28ab41618b69fd/html5/thumbnails/104.jpg)
.. Binární pulsary
104 / 159
![Page 105: O čem (také) je obecná teorie relativity](https://reader034.vdocuments.site/reader034/viewer/2022042504/58a446541a28ab41618b69fd/html5/thumbnails/105.jpg)
Radioteleskop Arecibo, Portoriko
105 / 159
![Page 106: O čem (také) je obecná teorie relativity](https://reader034.vdocuments.site/reader034/viewer/2022042504/58a446541a28ab41618b69fd/html5/thumbnails/106.jpg)
.. Binární pulsary
Antony Hewish a Jocelyn Bell (1967): prvnípulsar, NC 1974 s Martinem Ryleemperioda rotace 0,0016− 4 sJoseph Taylor a Russell Hulse (1974): binárnípulsar PSR1913+16, perioda rotace 0,0059 s,zkracování periody oběhu o 76 · 10−6 s/rok,
Hewish, A. et al. (1968). Observation of aRapidly Pulsating Radio Source. Nature,217(5130), 709–713. DOI:10.1038/217709a0.
Hulse, R. A., & Taylor, J. H. (1975).Discovery of a pulsar in a binary system. TheAstrophysical Journal Letters, 195, L51–L53.DOI:10.1086/181708.
106 / 159
![Page 107: O čem (také) je obecná teorie relativity](https://reader034.vdocuments.site/reader034/viewer/2022042504/58a446541a28ab41618b69fd/html5/thumbnails/107.jpg)
.. Binární pulsary
107 / 159
![Page 108: O čem (také) je obecná teorie relativity](https://reader034.vdocuments.site/reader034/viewer/2022042504/58a446541a28ab41618b69fd/html5/thumbnails/108.jpg)
.. Binární pulsary
108 / 159
![Page 109: O čem (také) je obecná teorie relativity](https://reader034.vdocuments.site/reader034/viewer/2022042504/58a446541a28ab41618b69fd/html5/thumbnails/109.jpg)
.. Binární pulsary Millise ond Pulsars 3cylinder
rotation axis
lightfieldlinesclosed
fieldlinesopen
magnetic axis
radio beam
0 50 100 150 200 250 300 350Longitude [deg]
PSR B1133+16Average profileFig. 1. (left) A pulsar is a rotating, highly magnetised neutron star. A radio beam entred on the magneti axis is reated at some height above the surfa e. The tiltbetween the rotation and magneti axes makes the pulsar in e�e t a osmi lighthousewhen the beam sweeps around in spa e. (right) Individual pulses vary in shapes andstrength (top) average pro�les are stable (bottom). The typi al pulse width is only�4% of the period.metres, resulting in brightness temperatures of up to 1037 K [11℄. Su h valuesrequire a oherent emission me hanism whi h, despite 35 years of intensive re-sear h, is still unidenti�ed. However, we seem to have some basi understanding,in whi h the magnetized rotating neutron star indu es an ele tri quadrupole�eld whi h is strong enough to pull out harges from the stellar surfa e (theele tri al for e ex eeds the gravitational for e by a fa tor of � 1012!). The mag-neti �eld for es the resulting dense plasma to o-rotate with the pulsar. Thismagnetosphere an only extend up to a distan e where the o-rotation velo -ity rea hes the speed of light1. This distan e de�nes the so- alled light ylinderwhi h separates the magneti �eld lines into two distin t groups, i.e. open and losed �eld lines. The plasma on the losed �eld lines is trapped and o-rotateswith the pulsar forever. In ontrast, plasma on the open �eld lines an rea hhighly relativisti velo ities and an leave the magnetosphere, reating the ob-served radio beam at a distan e of a few tens to hundreds of km above the pulsarsurfa e (e.g. [12℄, see Fig. 1).1 Stri tly speaking, the Alfv�en velo ity will determine the o-rotational properties ofthe magnetosphere.109 / 159
![Page 110: O čem (také) je obecná teorie relativity](https://reader034.vdocuments.site/reader034/viewer/2022042504/58a446541a28ab41618b69fd/html5/thumbnails/110.jpg)
.. Binární pulsar J0737-3039objev v roce 2003, T = 2,4 h, ω̇ = 16,88± 0,09 °/year,splynutí asi za 85 miliónů letBurgay[ová], M[arta], et al. (2003). An increased estimate of the mergerrate of double neutron stars from observations of a highly relativisticsystem. Nature, 426(6966), 531–533. DOI:10.1038/nature02124.
18 Mi hael KramerFig. 4. (left) Shift in the periastron passage of the DNS PSR B1913+16 plotted asa fun tion of time, resulting from orbital energy loss due to the emission of gravita-tional radiation. The agreement between the data, now spanning almost 30 yr, andthe predi ted urve due to gravitational quadrupole wave emission is now better than0.5%. Figure provided by Joel Weisberg and Joe Taylor. (right) \Mass-mass" diagramshowing the observational onstraints on the masses of the neutron stars in the double-pulsar system J0737{3039. The shaded regions are those whi h are ex luded by theKeplerian mass fun tions of the two pulsars. Further onstraints are shown as pairs oflines en losing permitted regions as predi ted by general relativity: (a) the measure-ment of _! gives the total system massmA+mB = 2:59 M�; (b) the measurement of themass ratio R = mA=mB = 1:07; ( ) the measurement of the gravitational redshift/timedilation parameter ; (d) the measurement of the two Shapiro delay parameters r ands. Inset is an enlarged view of the small square en ompassing the interse tion of thethree tightest onstraints, representing the area allowed by general relativity and thepresent measurements.general relativity is the orre t theory of gravitation, the deviation from thepredi ted value and the measured proper motion, �, an be used to ompute thene essary orre tion and hen e the distan e to the pulsar, d = 1:02� 0:05 kp [41℄.5.3 Tests Using Pro�le Stru ture DataIn addition to the use of pulsars as lo ks, strong gravity e�e ts an also betested using pulse stru ture data, namely the e�e ts of \geodeti pre ession" inthe DNSs PSR B1913+16 and PSR B1534+14. In both ases, the pulsar spinaxis appears to be misalignedwith the orbital angular momentumve tor. In su ha ase, general relativity predi ts a relativisti spin-orbit oupling, analogousto spin-orbit oupling in atomi physi s. The pulsar spin pre esses about thetotal angular momentum, hanging the relative orientation of the pulsar towards
110 / 159
![Page 111: O čem (také) je obecná teorie relativity](https://reader034.vdocuments.site/reader034/viewer/2022042504/58a446541a28ab41618b69fd/html5/thumbnails/111.jpg)
111 / 159
![Page 112: O čem (také) je obecná teorie relativity](https://reader034.vdocuments.site/reader034/viewer/2022042504/58a446541a28ab41618b69fd/html5/thumbnails/112.jpg)
.. Gravitomagnetismus
podobně el. proud (pohyb nábojů) působí nanabité částice„machovské“ efekty, zakřivování dráhy,strhávání soustav, gravitace více nežnewtonovská síla, efekt závisí na směrupohybu
Lenseův-Thirrigův jev (1918): Josef Lense(1890-1985), Hans Thirring (1888-1976),∝ 1/c2r3
112 / 159
![Page 113: O čem (také) je obecná teorie relativity](https://reader034.vdocuments.site/reader034/viewer/2022042504/58a446541a28ab41618b69fd/html5/thumbnails/113.jpg)
.. Gravitomagnetismus
Lenseův-Thirrigův jev (1918): Josef Lense(1890-1985), Hans Thirring (1888-1976),∝ 1/c2r3
družice LAGEOS (1976), LAGEOS2 (1992) –Laser Geodynamics Satellites: odrazempaprsků určujeme přesnou polohu, výškaokolo 12 270 km a 12 210 km, průměr 60 cm,hmotnost 406 kgcíl: hlavně tvar geoidu (nepravidelný!, modelEIGEN-GRACE02S) a posun kontinentů,strhávání bonus navíc (tlak sl. záření, odporvzduchu, změny rotace Země …) 11 let dat(100 miliónů měření)– potvrzuje OTR99% ± 5% předpovězené hodnoty (Ciufolini,Pavlis. Nature 2004)
113 / 159
![Page 114: O čem (také) je obecná teorie relativity](https://reader034.vdocuments.site/reader034/viewer/2022042504/58a446541a28ab41618b69fd/html5/thumbnails/114.jpg)
.. Gravitomagnetismus
Lenseův-Thirrigův jev (1918): Josef Lense(1890-1985), Hans Thirring (1888-1976),∝ 1/c2r3
družice LAGEOS (1976), LAGEOS2 (1992) –Laser Geodynamics Satellites: odrazempaprsků určujeme přesnou polohu, výškaokolo 12 270 km a 12 210 km, průměr 60 cm,hmotnost 406 kgcíl: hlavně tvar geoidu (nepravidelný!, modelEIGEN-GRACE02S) a posun kontinentů,strhávání bonus navíc (tlak sl. záření, odporvzduchu, změny rotace Země …) 11 let dat(100 miliónů měření)– potvrzuje OTR99% ± 5% předpovězené hodnoty (Ciufolini,Pavlis. Nature 2004)
114 / 159
![Page 115: O čem (také) je obecná teorie relativity](https://reader034.vdocuments.site/reader034/viewer/2022042504/58a446541a28ab41618b69fd/html5/thumbnails/115.jpg)
![Page 116: O čem (také) je obecná teorie relativity](https://reader034.vdocuments.site/reader034/viewer/2022042504/58a446541a28ab41618b69fd/html5/thumbnails/116.jpg)
116 / 159
![Page 117: O čem (také) je obecná teorie relativity](https://reader034.vdocuments.site/reader034/viewer/2022042504/58a446541a28ab41618b69fd/html5/thumbnails/117.jpg)
117 / 159
![Page 118: O čem (také) je obecná teorie relativity](https://reader034.vdocuments.site/reader034/viewer/2022042504/58a446541a28ab41618b69fd/html5/thumbnails/118.jpg)
.. Gravity Probe B.......http://einstein.stanford.edu
předchůdce Gravity ProbeA (Vessot a Levine 1976, rudýposuv měřený vodíkovýmimaserovými hodinami, konecv Atlantiku, přesnost 2 · 10−4)start: 20. dubna 2004, cena $750milionů„létající termoska“ se čtyřmikuličkami velikosti pingpongovéhomíčku (taveného brazilskéhokřemene, přesnost 40 atomovýchvrstev), povrch z niobu(supravodivost)
118 / 159
![Page 119: O čem (také) je obecná teorie relativity](https://reader034.vdocuments.site/reader034/viewer/2022042504/58a446541a28ab41618b69fd/html5/thumbnails/119.jpg)
.. Gravity Probe B
.
......http://einstein.stanford.edu
start: 20. dubna 2004, cena $750milionů„létající termoska“ se čtyřmikuličkami velikosti pingpongovéhomíčku (taveného brazilskéhokřemene, přesnost 40 atomovýchvrstev), povrch z niobu(supravodivost)3 400 kg, polární dráha ve výšce640 kmDewarova nádoba s 2,5 m3
kapalného helia (1,8 K), zásoba asina 1 rok (září 2005)
119 / 159
![Page 120: O čem (také) je obecná teorie relativity](https://reader034.vdocuments.site/reader034/viewer/2022042504/58a446541a28ab41618b69fd/html5/thumbnails/120.jpg)
.. Gravity Probe B.......http://einstein.stanford.edu
start: 20. dubna 2004, cena $750milionůotáčení supravodivého niobu →nenulový magnetický momentměřený vodivou smyčkou (SQUID– Superconducting QUantumInterference Devices), měří osurotacenaváděcí dalekohled na IČ hvězduIM Pegasi (300 ly), k ní osysetrvačníků (dvojice s opačnourotací), její pohyb 0,035 ′′/roksledován vůči kvasaru (VLBI, dataza 10 let)
120 / 159
![Page 121: O čem (také) je obecná teorie relativity](https://reader034.vdocuments.site/reader034/viewer/2022042504/58a446541a28ab41618b69fd/html5/thumbnails/121.jpg)
.. Gravity Probe B.......http://einstein.stanford.edu
start: 20. dubna 2004, cena $750milionůnávrh Leonard Schiff (1960,Standford)dva kolmé efekty – geodetický(6,6′′/rok s 0,01%), L-T jev(0,042′′/rok s 1% – vlas zevzdálenosti 40 km)
121 / 159
![Page 122: O čem (také) je obecná teorie relativity](https://reader034.vdocuments.site/reader034/viewer/2022042504/58a446541a28ab41618b69fd/html5/thumbnails/122.jpg)
.. Gravity Probe B – výsledky
.
......http://einstein.stanford.edu
geodetický efekt potvrzen s 15%problémy se zpracováním (plán do2010), šum ze slunečníchvzplanutí, neočekávané torzní síly,měla být 10x přesnější ⇒ v květnu2008 NASA zastavuje podporu naanalýzu dat navzdory doporučenívýboru vedeného C. Willem,součást omezování základníhovýzkumu v NASAMars Global Surveyor (Iorio 2006,2007, prý přesnost 0,5%)
122 / 159
![Page 123: O čem (také) je obecná teorie relativity](https://reader034.vdocuments.site/reader034/viewer/2022042504/58a446541a28ab41618b69fd/html5/thumbnails/123.jpg)
Carr, B. J., & Rees,M. J. (1979). Theanthropic principleand the structure ofthe physical world.Nature, 278(5705),605–612. DOI:10.1038/278605a0.
Begelman, M., &Rees, M. (2013).Osudová přitažlivostgravitace. Praha:Argo/Dokořán.
123 / 159
![Page 124: O čem (také) je obecná teorie relativity](https://reader034.vdocuments.site/reader034/viewer/2022042504/58a446541a28ab41618b69fd/html5/thumbnails/124.jpg)
![Page 125: O čem (také) je obecná teorie relativity](https://reader034.vdocuments.site/reader034/viewer/2022042504/58a446541a28ab41618b69fd/html5/thumbnails/125.jpg)
![Page 126: O čem (také) je obecná teorie relativity](https://reader034.vdocuments.site/reader034/viewer/2022042504/58a446541a28ab41618b69fd/html5/thumbnails/126.jpg)
![Page 127: O čem (také) je obecná teorie relativity](https://reader034.vdocuments.site/reader034/viewer/2022042504/58a446541a28ab41618b69fd/html5/thumbnails/127.jpg)
.. Pátrání ve vesmíruCygnus X-1: hvězda 20− 35M⊙ a průvodce HDE226868 min. 6M⊙,6 000 ly, 2. nejjasnější RTG zdrojWebster, B. L., & Murdin, P. (1972). Cygnus X-1—a SpectroscopicBinary with a Heavy Companion? Nature, 235(5332), 37–38.DOI:10.1038/235037a0
127 / 159
![Page 128: O čem (také) je obecná teorie relativity](https://reader034.vdocuments.site/reader034/viewer/2022042504/58a446541a28ab41618b69fd/html5/thumbnails/128.jpg)
.. Akreční disk
128 / 159
![Page 129: O čem (také) je obecná teorie relativity](https://reader034.vdocuments.site/reader034/viewer/2022042504/58a446541a28ab41618b69fd/html5/thumbnails/129.jpg)
.. Obří černé díry
Karl Jansky (1935): rádiový šum z centraGalaxie; dokonce silnější než ze SlunceGrote Reber (1939): radioamatér, na dvorku svématky, zdroje Cyg A, Cas A – 1. pozorováníčerných děr1951: první rádiová galaxie (Ryle, opt.identifikace Baade), záření z gigantických lalokůna obou stranáchMaarten Schmidt (5. 2. 1963): kvasar 3C273,z = 0,16, velmi daleko, výkon 100× větší nežgalaxie z prostoru „světelného měsíce“nejpravděpodobnější vysvětlení: obrovská rotujícíčerná díra + akreční disk (Donald Lynden-Bell1969)
129 / 159
![Page 130: O čem (také) je obecná teorie relativity](https://reader034.vdocuments.site/reader034/viewer/2022042504/58a446541a28ab41618b69fd/html5/thumbnails/130.jpg)
.. Obří černé díry
130 / 159
![Page 131: O čem (také) je obecná teorie relativity](https://reader034.vdocuments.site/reader034/viewer/2022042504/58a446541a28ab41618b69fd/html5/thumbnails/131.jpg)
.. Obří černé díry
131 / 159
![Page 132: O čem (také) je obecná teorie relativity](https://reader034.vdocuments.site/reader034/viewer/2022042504/58a446541a28ab41618b69fd/html5/thumbnails/132.jpg)
.. Obří černé díry
132 / 159
![Page 133: O čem (také) je obecná teorie relativity](https://reader034.vdocuments.site/reader034/viewer/2022042504/58a446541a28ab41618b69fd/html5/thumbnails/133.jpg)
.. „Motory“ v centrech galaxií
zdroj energie v akr. disku: tření, η ≦ 40%„krmení“ roztáčí ČD na maximální otáčkyvznik výtrysků: Blandfordův-Znajekův procesAktivní galaktická jádra, u kvazarů intenzivnější „krmení“, přezáříokolí; významný vliv rotaceM87 v Panně: vzdálenost 50 milliónů ly, kolimace 10◦ na100 miliónů lyv centru naší Galaxie ČD M = 3·106 M⊙
133 / 159
![Page 134: O čem (také) je obecná teorie relativity](https://reader034.vdocuments.site/reader034/viewer/2022042504/58a446541a28ab41618b69fd/html5/thumbnails/134.jpg)
.. „Motory“ v centrech galaxií
134 / 159
![Page 135: O čem (také) je obecná teorie relativity](https://reader034.vdocuments.site/reader034/viewer/2022042504/58a446541a28ab41618b69fd/html5/thumbnails/135.jpg)
.. „Motory“ v centrech galaxií
135 / 159
![Page 136: O čem (také) je obecná teorie relativity](https://reader034.vdocuments.site/reader034/viewer/2022042504/58a446541a28ab41618b69fd/html5/thumbnails/136.jpg)
.. „Motory“ v centrech galaxií
136 / 159
![Page 137: O čem (také) je obecná teorie relativity](https://reader034.vdocuments.site/reader034/viewer/2022042504/58a446541a28ab41618b69fd/html5/thumbnails/137.jpg)
.. „Motory“ v centrech galaxií
137 / 159
![Page 138: O čem (také) je obecná teorie relativity](https://reader034.vdocuments.site/reader034/viewer/2022042504/58a446541a28ab41618b69fd/html5/thumbnails/138.jpg)
.. „Motory“ v centrech galaxií
138 / 159
![Page 139: O čem (také) je obecná teorie relativity](https://reader034.vdocuments.site/reader034/viewer/2022042504/58a446541a28ab41618b69fd/html5/thumbnails/139.jpg)
.. „Motory“ v centrech galaxií
139 / 159
![Page 140: O čem (také) je obecná teorie relativity](https://reader034.vdocuments.site/reader034/viewer/2022042504/58a446541a28ab41618b69fd/html5/thumbnails/140.jpg)
.. „Motory“ v centrech galaxií
140 / 159
![Page 141: O čem (také) je obecná teorie relativity](https://reader034.vdocuments.site/reader034/viewer/2022042504/58a446541a28ab41618b69fd/html5/thumbnails/141.jpg)
.. „Motory“ v centrech galaxií
141 / 159
![Page 142: O čem (také) je obecná teorie relativity](https://reader034.vdocuments.site/reader034/viewer/2022042504/58a446541a28ab41618b69fd/html5/thumbnails/142.jpg)
.. „Motory“ v centrech galaxií
142 / 159
![Page 143: O čem (také) je obecná teorie relativity](https://reader034.vdocuments.site/reader034/viewer/2022042504/58a446541a28ab41618b69fd/html5/thumbnails/143.jpg)
.. „Motory“ v centrech galaxií
143 / 159
![Page 144: O čem (také) je obecná teorie relativity](https://reader034.vdocuments.site/reader034/viewer/2022042504/58a446541a28ab41618b69fd/html5/thumbnails/144.jpg)
.. „Motory“ v centrech galaxií
144 / 159
![Page 145: O čem (také) je obecná teorie relativity](https://reader034.vdocuments.site/reader034/viewer/2022042504/58a446541a28ab41618b69fd/html5/thumbnails/145.jpg)
.. „Motory“ v centrech galaxií
145 / 159
![Page 146: O čem (také) je obecná teorie relativity](https://reader034.vdocuments.site/reader034/viewer/2022042504/58a446541a28ab41618b69fd/html5/thumbnails/146.jpg)
.. „Motory“ v centrech galaxií
146 / 159
![Page 147: O čem (také) je obecná teorie relativity](https://reader034.vdocuments.site/reader034/viewer/2022042504/58a446541a28ab41618b69fd/html5/thumbnails/147.jpg)
.. „Motory“ v centrech galaxií
147 / 159
![Page 148: O čem (také) je obecná teorie relativity](https://reader034.vdocuments.site/reader034/viewer/2022042504/58a446541a28ab41618b69fd/html5/thumbnails/148.jpg)
.. „Motory“ v centrech galaxií
148 / 159
![Page 149: O čem (také) je obecná teorie relativity](https://reader034.vdocuments.site/reader034/viewer/2022042504/58a446541a28ab41618b69fd/html5/thumbnails/149.jpg)
.. Vypařování černých děr
Stephen Hawking, Jacob Bekenstein(1970): zákon růstu plochy horizontu2. věta termodynamická: ČD by mohlamít entropii, ale nezáří, entropieHawking (1974): ČD vyzařují, ztrácejíenergiientropie ČD dána logaritmem počtuzpůsobů jejího vzniku, při M = 10M⊙ asi1079, vhozením do ČD se entropie v okolízmenší, ale celkem vzroste, podobně přivypařovánídoba života úměrná M3, pro M = 2M⊙asi 1067 let; problém prvotních(primordiálních) ČD, γ-záření
.Heisenberg princip neurčitosti..
...... ∆E∆t ≧ ℏ149 / 159
![Page 150: O čem (také) je obecná teorie relativity](https://reader034.vdocuments.site/reader034/viewer/2022042504/58a446541a28ab41618b69fd/html5/thumbnails/150.jpg)
.. Vypařování ČD
Source:http://www.newscientist.com/article/dn19508-hawking-radiation-glimpsed-in-artificial-black-hole.html
150 / 159
![Page 151: O čem (také) je obecná teorie relativity](https://reader034.vdocuments.site/reader034/viewer/2022042504/58a446541a28ab41618b69fd/html5/thumbnails/151.jpg)
.. Vypařování ČD
1 erg = 10−7 JSource: http://www.astro.sunysb.edu/rosalba/astro2030/BHTherm.pdf
151 / 159
![Page 152: O čem (také) je obecná teorie relativity](https://reader034.vdocuments.site/reader034/viewer/2022042504/58a446541a28ab41618b69fd/html5/thumbnails/152.jpg)
Merali, Z. (2013). Astrophysics: Fire in the hole! Nature, 496(7443),20–23. DOI:10.1038/496020a .
![Page 153: O čem (také) je obecná teorie relativity](https://reader034.vdocuments.site/reader034/viewer/2022042504/58a446541a28ab41618b69fd/html5/thumbnails/153.jpg)
![Page 154: O čem (také) je obecná teorie relativity](https://reader034.vdocuments.site/reader034/viewer/2022042504/58a446541a28ab41618b69fd/html5/thumbnails/154.jpg)
![Page 155: O čem (také) je obecná teorie relativity](https://reader034.vdocuments.site/reader034/viewer/2022042504/58a446541a28ab41618b69fd/html5/thumbnails/155.jpg)
.. A co MOND, struny atd.?
155 / 159
![Page 156: O čem (také) je obecná teorie relativity](https://reader034.vdocuments.site/reader034/viewer/2022042504/58a446541a28ab41618b69fd/html5/thumbnails/156.jpg)
.. Další použité prameny
Crowell, B. (2009). General Relativity. Dostupné zhttp://www.lightandmatter.com/genrel/.Hartle, J. B. (2003). Gravity: An Introduction to Einstein’s GeneralRelativity. San Francisco: Addison Wesley.Kulhánek, P. Sto let obecné teorie relativity [online].URL: http://www.aldebaran.cz/download.php.Podolský, J.: Pátrání po gravitačních vlnách [online]. URL: http://utf.mff.cuni.cz/~podolsky/gravlny2/gravitvln.htm.Raine, D., & Edwin, T. (2009). Black Holes: An Introduction. London:Imperial College Press.Schutz, B. F. (1985). A First Course in General Relativity. Cambridge:Cambridge Univ. Press.Thorne, K. S. (2004). Černé díry a zborcený čas (Pozoruhodná dědictvíEinsteinova génia). Praha: Mladá fronta.Wikipedie, otevřená encyklopedie. URL: http://cs.wikipedia.org.
Zdroje obrázků: NASA, ESA, Wikipedie
156 / 159
![Page 157: O čem (také) je obecná teorie relativity](https://reader034.vdocuments.site/reader034/viewer/2022042504/58a446541a28ab41618b69fd/html5/thumbnails/157.jpg)
Einsteinovu obecnou teoriirelativity označil nositel Nobelovyceny a průkopník kvantovémechaniky Paul Dirac za„ …pravděpodobně největší objevv dějinách“ a Max Born, jinýz gigantů fyziky 20. století, jinazval „ …nejúžasnějším výkonemlidského uvažování o přírodě,nejobdivuhodnější kombinacífilozofické pronikavosti, fyzikálníintuice a matematickýchdovedností“
157 / 159
![Page 158: O čem (také) je obecná teorie relativity](https://reader034.vdocuments.site/reader034/viewer/2022042504/58a446541a28ab41618b69fd/html5/thumbnails/158.jpg)
„Gravity cannot be held responsible for people falling in love.“
![Page 159: O čem (také) je obecná teorie relativity](https://reader034.vdocuments.site/reader034/viewer/2022042504/58a446541a28ab41618b69fd/html5/thumbnails/159.jpg)
Vysvětlení synovi, proč je takslavný: „Podívej se na slepéhobrouka, který leze po povrchukoule. Nevšimne si, že jeho cesta jezakřivena. Mně se poštěstilo, žejsem si toho povšiml.“Není to tím, že jsem chytřejší, aletím, že se problémy zabývám déle.Žádné množství pokusů nikdynemůže dokázat, že jsem mělpravdu. Jediný pokus však kdykolivmůže dokázat, že jsem se mýlil.Jenom život, který žijeme proostatní, stojí za to.
Přednáška ve Vídni, 1921
159 / 159