Teori Relativitas Umum

Teori relativitas umum, berdasarkan prinsip kovarians umum yang memperluas prinsip relativitas ke kerangka acuan non-inersia, adalah teori gravitasi relativistik, artinya, ia menjelaskan pengaruh pergerakan bintang-bintang dari keberadaan materi. Secara lebih umum, energi, dengan mempertimbangkan prinsip-prinsip relativitas khusus. Relativitas umum mencakup dan menggantikan teori gravitasi universal Isaac Newton, yang menyatakan batasnya pada kecepatan rendah (dibandingkan dengan kecepatan cahaya) dan medan gravitasi lemah.

Teori relativitas umum mengatakan bahwa efek gravitasi yang diamati antara massa dihasilkan dari pembelokan ruang-waktu mereka.

Relativitas umum sebagian besar merupakan karya Albert Einstein, yang dianggap sebagai pencapaian besar, yang ia kembangkan antara tahun 1907 dan 1915. Nama-nama Marcel Grossmann dan David Hilbert juga dikaitkan dengannya, yang pertama membantu Einstein membiasakan diri dengannya. alat matematika yang diperlukan untuk memahami teori (geometri diferensial), yang terakhir telah melalui tahap akhir bersama dengan Einstein yang mengarah ke finalisasi teori setelah yang terakhir telah disajikan kepadanya selama tahun 1915 ide-ide umum teorinya.

Relativitas umum didasarkan pada konsep yang sangat berbeda dari konsep gravitasi Newton. Ini menyatakan secara khusus bahwa gravitasi bukanlah gaya, tetapi merupakan manifestasi dari kelengkungan ruang (sebenarnya ruang-waktu), kelengkungan itu sendiri dihasilkan oleh distribusi materi. Teori gravitasi relativistik ini memunculkan efek yang tidak ada dalam teori Newton tetapi diverifikasi, seperti perluasan Alam Semesta, atau berpotensi dapat diverifikasi, seperti gelombang gravitasi dan lubang hitam. Tak satu pun dari banyak tes eksperimental yang dilakukan hingga saat ini (2009) yang dapat menyalahkannya, dengan kemungkinan pengecualian anomali Pioneer yang bisa menjadi indikasi pertama ketidaksesuaian antara fenomena yang diamati dan relativitas umum, meskipun interpretasi lain dari fenomena ini adalah mungkin.

Lucas Vieira Barbosa authored the original OGV. Selected frames (10% of the original) extracted and re-timed by Stigmatella aurantiaca, CC BY-SA 4.0, via Wikimedia Commons

Pentingnya teori gravitasi relativistik

Kehadiran materi mengubah geometri ruang-waktu.

Teori gravitasi universal yang diajukan oleh Newton pada akhir abad ke-17 didasarkan pada gagasan gaya gravitasi yang bekerja menurut prinsip aksi pada jarak, yaitu fakta bahwa gaya yang diberikan oleh suatu benda (misalnya Matahari) di tempat lain (Bumi) ditentukan oleh posisi relatif mereka pada saat tertentu, dan ini berapa pun jarak yang memisahkan mereka.

Sifat sesaat ini tidak sesuai dengan gagasan relativitas khusus yang dikemukakan oleh Einstein pada tahun 1905. Memang, menurut yang terakhir, tidak ada informasi yang dapat merambat lebih cepat dari kecepatan cahaya dalam ruang hampa. Selain itu, prinsip aksi di kejauhan didasarkan pada simultanitas dua peristiwa: gaya yang diberikan Matahari di Bumi pada saat tertentu ditentukan oleh sifat-sifatnya “pada saat ini”.

Relativitas khusus menetapkan bahwa konsep keserempakan dua peristiwa tidak didefinisikan, persepsi keserempakan menjadi berbeda dari satu pengamat ke pengamat lainnya selama mereka didorong oleh kecepatan relatif yang tidak nol. Kontradiksi ini mengarahkan Einstein pada tahun 1907 untuk merenungkan teori gravitasi yang sesuai dengan relativitas khusus. Hasil pencariannya adalah teori relativitas umum.

Teori Relativitas Khusus Einstein E=mc² – (Relativitas Umum dan Khusus) Bersama Contoh Soal dan Jawaban

Dari relativitas Galilea ke relativitas khusus

Pada abad ke-16, Galileo menegaskan dan menjelaskan bahwa hukum-hukum fisika adalah sama dalam kerangka acuan dalam translasi bujursangkar dan seragam terhadap satu sama lain. Ini adalah prinsip relativitas (dari Galileo).

Ini juga akan menggunakan aditif kecepatan, yang menurutnya kecepatan apa pun dapat dicapai, semuanya hanya masalah sarana. Jika sebuah bola bergerak dengan kecepatan 10 km/jam dalam kereta api (dan dalam arah perjalanannya) yang dengan sendirinya bergerak dengan kecepatan 100 km/jam relatif terhadap tanah, maka bola tersebut bergerak dengan kecepatan 110 km/jam relatif terhadap tanah.

Dalam Mekanikanya, Isaac Newton mengandaikan bahwa benda-benda diberkahi dengan kecepatan absolut, dengan kata lain bahwa mereka “benar-benar” diam atau “benar-benar” bergerak. Dia juga memperhatikan bahwa kecepatan absolut ini tidak dapat diukur kecuali relatif terhadap kecepatan benda lain (dengan cara yang sama, posisi benda hanya dapat diukur relatif terhadap benda lain, dll.). Akibatnya, semua hukum mekanika Newton harus beroperasi secara identik apa pun yang dipertimbangkan tubuh dan apa pun gerakannya.

Namun, Newton percaya bahwa teorinya tidak dapat masuk akal tanpa adanya kerangka acuan tetap yang mutlak di mana kecepatan benda apa pun dapat diukur, bahkan jika itu tidak dapat dideteksi.

Bahkan, dalam praktiknya dimungkinkan untuk membangun mekanika Newton tanpa asumsi ini: teori yang dihasilkan (bernama relativitas Galilea, apalagi) tidak memiliki kepentingan operasional tertentu dan tidak boleh disamakan dengan relativitas ‘Einstein yang menyiratkan terlebih lagi keteguhan kecepatan cahaya dalam semua kerangka acuan dan lebih sedikit hipotesis Galilea bahwa kecepatan relatif bertambah (kedua postulat ini memang saling bertentangan).