• Tuesday June 18,2019

Adakah Teknologi Terlalu Baik untuk Ujian Lama Sekolah Relativiti Einstein?

Anonim

Pada 21 Ogos, pengayuh langit dari seluruh dunia akan berkumpul di Amerika Syarikat sebagai jumlah gerhana gerhana matahari jalan dari Oregon ke South Carolina. Di antara, di Casper Mountain di Wyoming, anda akan menemui Don Bruns dengan teleskopnya.

Seorang ahli fizik yang bersara, Bruns menggunakan peluang yang jarang untuk menguji relativiti umum Albert Einstein seperti Sir Arthur Eddington, yang merupakan saintis pertama yang menguji teori itu pada tahun 1919. Pada masa itu, undang-undang graviti universal Newton masih bergaya, tetapi Einstein mengguncang status quo dengan memperkenalkan teorinya tentang relativiti umum, yang menyangkut konsep masa dan ruang tiga dimensi ke dalam kontinum empat dimensi yang dipanggil ruang masa. Menurut Einstein, graviti tidak ada kekuatan; Sebaliknya, ia adalah penyelewengan dalam fabrik ruang masa.

Ujian Pertama

Teorinya hanya berusia empat tahun ketika Eddington meletakkannya pada ujian semasa gerhana pada tahun 1919. Kedua teori Einstein dan Newton menunjukkan bahawa cahaya dari objek jauh akan meledingkan, atau membungkuk, kerana ia melalui medan graviti objek besar, seperti matahari. Teori Einstein menunjukkan matahari akan membengkokkan cahaya dari bintang dengan sekurang-kurangnya 1, 65 arcseconds-hanya 0.000486 darjah-sementara bintang cahaya graviti berdasarkan Newton akan membengkokkan separuh jumlah itu. Untuk melihat siapa yang betul, anda hanya perlu membandingkan posisi bintang yang jelas pada waktu malam ke kedudukan mereka pada siang hari, apabila cahaya mereka melalui medan graviti matahari.

Gerhana adalah masa yang tepat untuk melakukan ujian sedemikian. Pada bulan Januari 1919, Eddington memaparkan kedudukan sebenar bintang-bintang dalam kumpulan Hyades, kerana cahaya dari bintang-bintang ini melalui medan graviti matahari. Tetapi untuk melakukan separuh kedua eksperimen, seseorang perlu memotret bintang yang sama pada siang hari, tetapi dalam kegelapan. Pada bulan Mei, dia memotret kumpulan yang sama semasa gerhana, apabila bintang di Hyades kekal kelihatan. Dengan meletakkan imej kedudukan bintang sebenar ke atas imej kedudukan mereka semasa gerhana, Eddington dapat mengukur pergerakan jelas yang disebabkan oleh graviti matahari.

Apabila Eddington membandingkan kedua-dua imej, peralihan jelas kelihatan. Dan berdasarkan pengiraannya, Eddington menyimpulkan bahawa teori relativiti lebih tepat meramalkan jumlah bengkok cahaya daripada Newton.

Sama seperti ketika saintis di Observatori Gelombang Gravitational Laser Interferometer mengesahkan pengesanan pertama gelombang graviti pada tahun 2015, penemuan Eddington adalah berita muka depan. Dia menjadi bintang. Bagaimanapun, selepas pemeriksaan lanjut, keputusan yang banyak telah diingini untuk banyak saintis. Eddington menggunakan plat fotografi nitrat perak untuk menangkap imej langit, dan resolusi imej tidak tepat. Tambahan lagi, salah satu daripada tiga plat fotografi menghasilkan pengukuran yang akan mengesahkan teori graviti Newton, tetapi ia telah dikeluarkan dari eksperimen kerana "kesalahan sistemik."

Eddington juga dikenali sebagai pacifis dan beberapa saintis percaya eksperimennya dilakukan dengan pengesahan bias. Berikutan Perang Dunia I, hubungan antara saintis di Jerman dan United Kingdom telah menjadi sedikit sebanyak. Ada yang membuat spekulasi bahawa Eddington, seorang warga Britain, membantah rakan senegaranya Newton memihak kepada Einstein, seorang Jerman, dalam satu tindakan diplomasi saintifik antarabangsa untuk menyembuhkan luka lama.

Malah, Stephen Hawking mempunyai keraguan tentang keputusan Eddington, seperti yang ditulisnya dalam Sejarah Singkatnya Masa . Namun ahli fizik lain berpendapat bahawa jika dibentangkan dengan data Eddington hari ini, ramai ahli fizik akan datang ke kesimpulan yang sama.

Ujian lain

Oleh itu, kita kembali kepada saudara saudara Bruns yang, dalam ertikata, akan cuba membela Eddington dan membuktikan penemuannya berdiri. Tetapi hampir 100 tahun kemudian, usaha Bruns dapat digagalkan oleh teknologi yang sebenarnya terlalu baik.

Fotografi moden telah lama dipindahkan melepasi plat, tetapi dalam kes ini, perarakan kemajuan teknologi tidak semestinya menghasilkan hasil yang lebih baik. Untuk mendapatkan resolusi yang lebih jelas, kamera digital menggunakan piksel yang terlalu besar, walaupun di peringkat mikro, untuk menangkap pergeseran kedudukan yang jelas yang membuktikan kerelatifan.

Eksperimen asal Eddington menunjukkan bahawa bintang cahaya matahari membongkarkan kedudukan yang jelas dengan sekadar 1, 65 arcseconds. Apabila cahaya jatuh pada baris antara dua piksel, perisian pengimejan menjalar ke dalam piksel tetangga. Jadi jika centroid bintang jatuh pada baris, gambar akan mendedahkan variasi yang lebih besar atau lebih kecil daripada apa yang sebenarnya wujud.

"Ia merupakan percubaan yang paling mencabar yang saya lakukan dalam kerjaya saya, " katanya. Pada tahun 1973, kali terakhir eksperimen relativiti dilakukan semasa gerhana matahari jumlah keseluruhan, teknologi "dianggap kuno. Saya maksudkan plat kaca, tiada komputer, ia benar-benar era yang berbeza. Jadi saya fikir pada tahun 2017.

ia akan menjadi sekeping kek, bukan masalah. Nah, ternyata ia masih agak sukar. "

Bruns mendakwa bahawa "tiada nilai saintifik" ada apa yang dia lakukan; dia berkata dia hanya menguji kerelatifan untuk bersenang-senang. Pada bulan Februari 2016, anda akan ingat, para saintis mengumumkan pengesanan gelombang graviti pertama, mengesahkan Einstein betul sepanjang masa. Namun, seperti pemburu nombor yang mengira pi kepada bilangan digit yang semakin meningkat, kadang-kadang perbuatan sains adalah ganjaran itu sendiri.

Alex King, ketua fizik dan astronomi di Austin Peay State University, tidak akan bersetuju dengan Bruns. King percaya ada sebab saintifik yang kuat untuk menjalankan percubaan sekolah lama. Kelemahan resolusi dalam foto Eddington adalah alasan yang cukup untuk APSU mencari dana untuk menjalankan percubaan yang sama pada musim panas ini. Tetapi usaha APSU telah disekat oleh apa yang dipanggil Raja yang dipolitikisasi "pembiayaan untuk sains asas" - mereka tidak dapat mendapatkan wang itu.

Nasib baik, Bruns mempunyai pengalaman untuk menariknya pada hari ekplise. Pada tahun 1992, Bruns mengasaskan sebuah syarikat yang dikenali sebagai Stellar Products yang menjadikan sistem optik adaptif standard. Bruns meninggalkan Stellar pada tahun 2014, tetapi pengalaman itu memberikan pengetahuan mendalam tentang pilihan peralatan yang akan berfungsi dengan baik. Apabila dia memilih kamera Finger Lakes ML8051, pengeluar meminjamnya secara percuma. Dia kemudiannya akan memasang kamera pada teleskop TeleVue NP101 untuk mengoptimumkan nisbah fokus. Sayangnya, selagi ia bergantung pada piksel untuk membuat gambar, ada akan menjadi margin kesalahan. Walau bagaimanapun, selepas beberapa percubaan, Bruns menganggap ia mengurangkan margin hingga kira-kira 1 peratus. Beliau berkata ahli sains warganegara lain yang cuba percubaan hanya berjaya mengecil margin kesalahan mereka hingga 10 peratus.

Kamera Bruns memilih adalah monokrom-pucuk hitam dan putih. Fotografi warna digital berfungsi seperti pointillism; bukannya melukis imej yang kukuh, ia menangkap gambar dalam titik-titik kecil. Menurut Bruns, apabila kamera digital memancarkan warna setiap piksel lain mempunyai tindak balas yang berbeza terhadap cahaya, yang mempengaruhi ketepatannya.

"Mereka biasa mempunyai panjang teleskop 15-, 20 kaki panjang yang beroperasi pada nisbah fokus yang sangat kecil, " katanya, merujuk kepada Eddington dan saintis lain dalam era Einstein. "Tetapi sekarang kita mempunyai teleskop padat yang sangat pendek. Ia hanya seperti 2 kaki panjang, tetapi penyelewengan optik kini menjadi masalah. "

Teleskop yang lebih pendek, teleskop moden membetulkan koma dan penyimpangan optik, tetapi kesilapan yang menyebabkan penyimpangan itu lebih besar daripada kesilapan daripada kecacatan Einstein, kata Bruns. Dalam erti kata lain, tidak kira apa pun, Bruns membuat perdagangan.

Hanya untuk bersuka-ria

Dalam kes Bruns, salah satu daripada perdagangan terbesar adalah waktunya. Pada masa dia bercakap dengan Discover, dia sudah menghabiskan kira-kira 2, 000 jam menyelesaikan untuk penyelewengan sahaja. Daripada jumlah itu hampir 4, 000 jam projek, yang lain dikhaskan untuk menyusun carta bintang untuk data perbandingan dasar, menulis perisian untuk memproses datanya dengan lebih baik dan menangani setiap bahagian eksperimen lain yang boleh menjejaskan margin ralat. Dia juga belajar bagaimana untuk meminimumkan kesan angin dan pergolakan atmosfera, yang menurut Burns boleh menyebarkan cahaya bintang ke tiga hingga empat piksel.

Semasa keseluruhannya, Bruns bercadang untuk mengambil gambar penentukuran, sesuatu yang ahli sains dahulu memutuskan untuk tidak melakukannya. Tanya kenapa dan dia akan memberitahu anda mengenai Erwin Finlay-Freundlich, ahli fizik yang "agak kecewa [selepas] 3 atau 4 gerhana.

tiada siapa yang melakukan percubaan itu dengan betul. "

"Anda perlu mengambil gambar bintang semasa gerhana tetapi anda juga perlu mengambil gambar penentukuran semasa gerhana, " kata Bruns memetik kaedah Finlay-Freundlich. "Dan ramai orang sudah tentu tidak mahu melakukan itu kerana gerhana hanya berlangsung 3 hingga 5 minit, dan pendedahan masing-masing mengambil masa satu atau dua minit, jadi mereka tidak mahu membuang masa semasa keseluruhan mengambil kalibrasi imej. "

Pada titik terhebatnya, gerhana tahun 2017 akan berlangsung 2 minit, 40.2 saat. Nasib baik, fotografi digital boleh mendapatkan pendedahan yang diperlukan dalam milisaat. Ini bermakna Bruns boleh menguji cara relativiti Finlay-Freundlich. Dan apabila dia, dia berkata dia akan menjadi orang pertama dalam sejarah untuk melakukannya dari tanah.

Sesungguhnya "bersenang-senang".


Artikel Yang Menarik

 "Inbred " anjing laut gajah?

"Inbred " anjing laut gajah?

Seperti yang telah saya posting tentang penduduk yang berkesan dan pembiakan, saya fikir jawatan ini akan sesuai. Mulakan semula Membaca sedikit tentang kesambilan persengketaan dan kesesakan penduduk yang saya sampaikan pada contoh ekstrem dari meterai gajah utara. Pada akhir abad ke-19 penduduknya dikurangkan kepada kira-kira 20 individu (tidak dapat ditemui dan diasingkan di pulau Mexico)

Kerja Blogger Hari Terkenal Dunia?  Penyelidik Saintis.

Kerja Blogger Hari Terkenal Dunia? Penyelidik Saintis.

Belle de Jour, penulis terbaik yang menulis buku mengenai kehidupannya sebagai gadis panggil, mendedahkan identiti sebenarnya pada hujung minggu. Namanya Brooke Magnanti. Dr. Brooke Magnanti menjadi tepat. Ia ternyata dia seorang penyelidik kanser yang mula mengubah tipuan ketika di sekolah menengah

Dipandu, Bersedia Pergi

Dipandu, Bersedia Pergi

Setiap empat tahun kita mempunyai Sukan Olimpik, dan kita mempunyai Pilihan Raya Presiden AS. Dan saya fikir kita semua boleh bersetuju dengan satu perkara: mereka berdua membuat TV yang hebat. Oleh itu, selepas anda di AS telah keluar dan mengundi, kemudian meletus sepanjang hari bekerja, kita boleh menetap untuk melihat apa yang berlaku

Apakah Masalah Mental?

Apakah Masalah Mental?

"Kebimbangan mental" adalah istilah yang baru-baru ini menjadi popular di Britain. Ia paling kerap digunakan sebagai pengganti untuk "penyakit mental". Saya agak hairan dengan ini. Dalam jawatan ini, saya menganalisis frasa ini. Perkara pertama yang melangkaui "kesusahan mental" adalah bahawa perkataan "mental" kelihatan berlebihan

Apa yang Berlaku Apabila Galaxy memakan jirannya?

Apa yang Berlaku Apabila Galaxy memakan jirannya?

Kredit & Hak Cipta: R Jay Gabany Sisa terakhir galaksi kerdil mengelilingi galaksi spiral yang merobohkannya. Dua sungai bintang-dan mungkin perkara gelap-adalah semua yang kekal sebagai kerdil massa rendah selepas ia dibongkar oleh graviti lingkaran yang lebih besar, NGC 5907. Para ahli astronomi telah menyatakan bahawa aliran bintang-bintang seperti ini agak biasa di luar kawasan galaksi lingkaran, fenomena yang telah diperhatikan di pinggir Bima Sakti serta sekitar galaksi Andromeda yang berhampiran