Relativitetsteori

Science

• Efter Einstein: jakten på gravitationens nästa teori Varför kan inte Einsteins gravitation och kvantfysiken båda stämma hela vägen ner? Utforska var de krockar, de rivaliserande idéer som kanske kan förena dem, från strängar och slingor till rum som sytts ihop av sammanflätning, om ett svart hål förstör information och en utmaning mot Einstein på galaxernas skala. Det mesta av detta är fortfarande öppet, så i stället för att få ett svar som ingen ännu har väger du kandidaterna mot bevisen, inklusive de experiment som redan har uteslutit vissa idéer.
• Gravitationen kröker rum och tid: allmän relativitetsteori Varför svävar astronauter när gravitationen där uppe är nästan lika stark som på marken? Följ Einstein från en fallande hiss till gravitation som krökt rumtid, där ett äpple faller mest för att tiden går långsammare närmare marken. Se sedan hur idén har prövats: stjärnljus som böjdes av under solförmörkelsen 1919, klockkorrigeringen som får GPS att fungera, krusningar i rumtiden och en stjärna som rusar förbi det svarta hålet i vår galax centrum.
• Rumtiden på nära håll: geometrin bakom relativitetsteorin Om det inte är rycket när hon vänder, varför kommer rymdresenären hem yngre än sin tvilling? Rita rum och tid på rutat papper så faller svaret ut ur bilden, tillsammans med lutande ”nu” och den enda klockavläsning som alla observatörer är överens om, utan något svårare än enkel aritmetik. Se sedan varför tidvattnet, inte fallandet, är det verkliga kännetecknet på krökt rumtid, sätt ord på Einsteins ekvation och möt horisonter utan något svart hål i sikte, från den bakom en accelererande raket till en horisont för ljud i en tank med strömmande vatten.
• Tiden töjs ut: speciell relativitetsteori och E = mc² Varför kommer en astronaut hem från rymdstationen några tusendels sekunder yngre än alla på marken? Utgå från ett överraskande faktum, att ljuset passerar alla med samma hastighet, och lista ut varför klockor i rörelse går långsamt, varför föremål i rörelse krymper, varför ingenting kan drivas upp till ljusets hastighet och vad E = mc² säger om solljus, kärnkraft och din egen kropps vikt. Hitta sedan relativiteten där du minst anar den: i en magnets dragningskraft och i guldets färg.
• Tidsresor, tidens pil och Einsteins gränser Skulle någon någonsin kunna besöka det förflutna? Einsteins ekvationer tillåter tidsslingor på papperet, så väg farfarsparadoxen, maskhål och de föreslagna utvägarna mot varandra, fråga dig varför tiden bara går framåt när nästan varje fysikalisk lag fungerar lika bra baklänges, och ta reda på var teorin själv tar slut, något som till stor del fortfarande debatteras i dag. Längs vägen möter du tjänstemannen på patentverket som byggde om rum och tid, och tre förutsägelser i hans egen teori som han själv tvivlade på.