アインシュタインの常識を覆す相対性理論がまたしても大きな試練に合格

1916年、 アルバート・アインシュタインはあえてアイザック・ニュートンが間違っていると宣言した 重力について。 いいえ、それは地球から発せられた神秘的な力ではありません.

代わりに、アインシュタインは空間と時間が次元間グリッドでねじれていると想像しました。このグリッドのひもは、ほどけたペーパー クリップのようなものです。 曲げ可能; 成形可能。 私たちがこの種の無形のメッシュの中に存在するからこそ、私たちの単純な人間の体は、 ファサード 地面に私たちを保持する力の。 私たちはそれを重力と呼んでいます。

(それがあなたの脳を傷つけたとしても、心配しないでください。この概念を打破することに特化した記事がここにあります。)

この天才数学者は、この難解な概念を自分の一般相対性理論と呼んでいたが、彼の仲間はそれを「まったく非現実的でばかげている」と呼んだ。 あらゆる可能性に反して、アインシュタインの気が遠くなるようなアイデアはまだ衰えていません。 その前提は、最小のスケールと不可解なほど大きなスケールの両方に当てはまります。 専門家は何度も何度も穴を開けようと試みてきましたが、常に一般相対性理論が優勢です。

そして水曜日に、野心的な衛星実験のおかげで、科学者たちは、一般相対性理論が私たちの宇宙の根本的な真実であることを再び証明したと発表しました. チームは、一般相対性理論の重要な側面の 1 つである弱等価原理の「最も正確なテスト」と呼ばれるものを、「顕微鏡」と名付けられたミッションで実施しました。

フランスの航空宇宙研究所の科学者であるマヌエル・ロドリゲス氏は、「私はこのテーマに20年以上取り組んできましたが、科学機器のプロジェクトマネージャーであり、このミッションの共同調査者であったことは幸運でした」と述べています。 ONERAと新しい研究の著者、 ジャーナル Physical Review Letters に掲載.

「物理学の歴史にこれほど顕著な結果を残すことは非常にまれです。」

弱等価原理とは何ですか?

の 弱等価原理 は奇妙なものです。

他の力が作用していない場合、重力場内のすべてのオブジェクトは同じように落下する必要があるとほとんど言っています-私が話しているのは、風、人がオブジェクトを蹴る、別のオブジェクトがそれにぶつかるなどの外部干渉について話しています。考え。

はい、すべてのオブジェクトと言うときは、すべてのオブジェクトを意味します。 羽; ピアノ; バスケットボール; あなたと私; この原則によれば、想像できるものはすべて、まったく同じように落ちるはずです。

顕微鏡プロジェクトは、プラチナ合金とチタン合金の 2 つの物体を含む衛星を地球の軌道に送りました。 ロドリゲス氏は、材料が実験室で簡単に作成できるかどうかなど、「技術的な考慮事項に基づいて選択されました」と述べています。

しかし、弱等価原理 (WEP) を理解する上で最も重要なことは、これらの合金が地球の軌道に吹き飛ばされたということです。 テスト基準に最適です。 衛星が宇宙に到達すると、研究者はテストを開始しました。 長年、プラチナビットやチタンビットが落ちたのか 同じやり方で 彼らが地球を周回したとき。

彼らはそうしました – 非常に正確な程度で。

ロドリゲス氏は、「このプロジェクトで最もスリリングだったのは、これまで誰もやったことがないほどの正確さで機器とミッションを開発したことでした。これは、探検する新しい世界です」と語っています。 「この新しい世界のパイオニアとして、私たちは最初に参入したため、これまでに見られなかった現象に直面することを常に期待していました。」

専門的なことに興味がある方のために説明すると、実験の結果は、1 つの合金の落下の加速度が他の合金と 10 の 15 分の 1 しか違わないことを示しました。 研究者によると、この量を超える差は、アインシュタインの理論に対する現在の理解が WEP に違反していることを意味します。

将来のために、チームは Microscope 2 と呼ばれるフォローアップ ミッションに取り組んでおり、ロドリゲス氏によると、これは弱等価原理を 100 倍優れた方法でテストします。

しかし、これはおそらく少なくとも 10 年ほどは有効であると研究者は述べています。

これは私にとって何を意味するのでしょうか。

ある意味で、一般相対性理論の堅実性は一種の問題です。 それは、私たちの宇宙を理解するための不可欠な青写真であるにもかかわらず、それはそうではないからです. それだけ 青写真。

また、原子やボソンなどの仕組みを説明する素粒子物理学の標準モデルや、電磁気学や存在の不確実性などを説明する量子力学のような構造もあります。

しかし、ここに注意点があります。

これらの概念は両方とも、一般相対性理論と同じように破ることができないように見えますが、それとは互換性がありません。 だから…何かが間違っているに違いない。 そして、その何かが、私たちが物理的な宇宙の統一されたストーリーを作成することを妨げています. たとえば、標準モデルは重力や一般相対性理論を説明できないことで有名です 量子現象をあまり考慮していない. 究極のセオリーになるための巨大な戦いのようなものです。

ロドリゲス氏は例として、「重力と電磁パラメータの結合を期待する理論もあります。 「この結合はアインシュタインの理論には存在しません。それが WEP が存在する理由です。」

私たちは岐路に立たされています。

しかし明るい面は、大多数の科学者がこれらすべての理論を 未完成. したがって、何らかの方法を見つけることができれば、 終了 たとえば、ロドリゲスが言うように、新しい結合を見つけたり、標準モデルに追加する新しい粒子を特定したりします。これにより、宇宙のパズルの欠けているピースにたどり着く可能性があります。

ロドリゲス氏は、WEP を破ったことについて、「これは物理学の革命になるはずです。 「これは、新しい力、またはグラビトンのような新しい粒子を発見することを意味します。それは物理学者の目標です。」