Suhteellisuusteoria

Science

• Einsteinin jälkeen: painovoiman seuraavan teorian etsintä Miksi Einsteinin painovoimateoria ja kvanttifysiikka eivät voi molemmat pitää paikkaansa aivan pienimpään mittakaavaan asti? Tutki, missä ne törmäävät, mitkä kilpailevat ajatukset voisivat yhdistää ne säikeistä ja silmukoista lomittumisesta kudottuun avaruuteen, tuhoaako musta aukko informaatiota ja millainen haaste Einsteinille nousee galaksien mittakaavassa. Suurin osa tästä on yhä avoinna, joten sen sijaan että saisit valmiin vastauksen, jota kenelläkään ei vielä ole, punnitset ehdokkaita näyttöä vasten, myös niiden kokeiden valossa, jotka ovat jo sulkeneet pois joitakin ajatuksia.
• Painovoima kaareuttaa avaruutta ja aikaa: yleinen suhteellisuusteoria Miksi astronautit leijuvat, vaikka painovoima siellä ylhäällä on lähes yhtä voimakas kuin maan pinnalla? Seuraa Einsteinia putoavasta hissistä painovoimaan kaareutuneena aika-avaruutena, jossa omena putoaa lähinnä siksi, että aika kulkee hitaammin lähempänä maata. Katso sitten, miten ajatusta on testattu: tähtien valo, joka taipui vuoden 1919 auringonpimennyksen aikana, kellokorjaus, joka pitää GPS:n toiminnassa, aika-avaruuden väreet ja tähti, joka kiitää Linnunradan keskustassa olevan mustan aukon ohi.
• Aika-avaruus lähietäisyydeltä: suhteellisuusteorian taustalla oleva geometria Jos syy ei ole käännöksen nykäys, miksi avaruusmatkaaja palaa kotiin kaksostaan nuorempana? Piirrä avaruus ja aika ruutupaperille, niin vastaus nousee esiin kuvasta, samoin kallistuneet ”nyt”-hetket ja se yksi kellonlukema, josta kaikki havaitsijat ovat yhtä mieltä – eikä tarvita mitään yksinkertaista laskentoa vaikeampaa. Katso sitten, miksi kaareutuneen aika-avaruuden todellinen tuntomerkki ovat vuorovedet eikä putoaminen, pue Einsteinin yhtälö arkisiksi sanoiksi ja tutustu horisontteihin ilman ainuttakaan mustaa aukkoa, kiihdyttävän raketin takana olevasta horisontista äänen horisonttiin altaassa, jossa vesi virtaa.
• Aika venyy: suppea suhteellisuusteoria ja E = mc² Miksi astronautti palaa avaruusasemalta muutaman tuhannesosasekunnin nuorempana kuin kaikki maan pinnalla olevat? Lähde liikkeelle yhdestä yllättävästä tosiasiasta, siitä että valo ohittaa jokaisen samalla nopeudella, ja selvitä, miksi liikkuvat kellot jätättävät, miksi liikkuvat kappaleet lyhenevät, miksi mitään ei voi kiihdyttää valon nopeuteen ja mitä E = mc² kertoo auringonvalosta, ydinvoimasta ja oman kehosi painosta. Löydä sitten suhteellisuusteoria sieltä, mistä sitä vähiten odotat: magneetin vetovoimasta ja kullan väristä.
• Aikamatkailu, ajan nuoli ja Einsteinin rajat Voisiko kukaan koskaan vierailla menneisyydessä? Einsteinin yhtälöt sallivat paperilla aikasilmukat, joten punnitse isoisäparadoksia, madonreikiä ja ehdotettuja ratkaisuja, kysy, miksi aika kulkee vain eteenpäin, vaikka lähes kaikki fysiikan lait toimivat yhtä hyvin taaksepäin, ja selvitä, missä teoria itse tulee tiensä päähän – paljosta tästä kiistellään yhä. Matkan varrella tapaat patenttiviraston virkailijan, joka rakensi avaruuden ja ajan uudelleen, sekä kolme hänen oman teoriansa ennustetta, joita hän itse epäili.