อัลเบิร์ต ไอน์สไตน์ นักฟิสิกส์ระดับตำนานเป็นนักคิดที่นำหน้าเขา เกิดเมื่อวันที่ 14 มีนาคม พ.ศ. 1879 ไอน์สไตน์เข้ามาในโลกที่ดาวเคราะห์แคระพลูโตยังไม่ถูกค้นพบและความคิดเรื่องการบินในอวกาศก็เป็นความฝันอันไกลโพ้น แม้จะมีข้อ จำกัด ด้านเทคนิคในช่วงเวลาของเขา Einstein ก็เผยแพร่ชื่อเสียงของเขา ทฤษฎีสัมพัทธภาพทั่วไป ในปีพ.ศ. 1915 ซึ่งทำนายเกี่ยวกับธรรมชาติของเอกภพที่จะได้รับการยืนยันครั้งแล้วครั้งเล่าเป็นเวลากว่า 100 ปี
ต่อไปนี้เป็นข้อสังเกตล่าสุด 10 ข้อที่พิสูจน์ว่าไอน์สไตน์ถูกต้องเกี่ยวกับธรรมชาติของจักรวาลเมื่อร้อยปีก่อน และข้อที่พิสูจน์ว่าเขาคิดผิด
ภาพแรกของหลุมดำ
ทฤษฎีสัมพัทธภาพทั่วไปของไอน์สไตน์อธิบายแรงโน้มถ่วงว่าเป็นผลมาจากการบิดเบี้ยวของกาล-อวกาศ โดยพื้นฐานแล้ว ยิ่งวัตถุมีมวลมากเท่าใด วัตถุก็ยิ่งบิดเบือนกาลอวกาศและบังคับให้วัตถุขนาดเล็กตกลงมาทับ ทฤษฎีนี้ยังทำนายการมีอยู่ของหลุมดำ ซึ่งเป็นวัตถุขนาดใหญ่ที่บิดเบือนกาลอวกาศอย่างมาก จนแม้แต่แสงก็ไม่สามารถเล็ดลอดออกไปได้
เมื่อนักวิจัยที่ใช้กล้องโทรทรรศน์ขอบฟ้าเหตุการณ์ (EHT) ประสบความสำเร็จเป็นครั้งแรกในประวัติศาสตร์ ภาพของหลุมดำพวกเขาพิสูจน์ว่าไอน์สไตน์พูดถูกเกี่ยวกับบางสิ่งที่เฉพาะเจาะจงมาก กล่าวคือ หลุมดำทุกหลุมมีจุดที่ไม่มีวันหวนกลับที่เรียกว่า ขอบฟ้าเหตุการณ์ซึ่งควรจะเป็นทรงกลมโดยประมาณและมีขนาดที่คาดเดาได้ขึ้นอยู่กับมวลของหลุมดำ ภาพการปฏิวัติของหลุมดำที่ได้รับจาก EHT แสดงให้เห็นว่าการคาดการณ์นี้ถูกต้องอย่างยิ่ง
"เสียงสะท้อน" ของหลุมดำ
นักดาราศาสตร์ได้พิสูจน์ทฤษฎีหลุมดำของไอน์สไตน์อีกครั้งว่าถูกต้อง เมื่อพวกเขาค้นพบรูปแบบรังสีเอกซ์ที่แปลกประหลาดใกล้กับหลุมดำที่อยู่ห่างจากโลก 800 ล้านปีแสง
นอกจากรังสีเอกซ์ที่คาดว่าจะพุ่งออกมาจากด้านหน้าของหลุมดำแล้ว ทีมงานยังค้นพบ "แสงสะท้อนที่ส่องสว่าง" ที่คาดการณ์ไว้ของแสงรังสีเอกซ์ที่ปล่อยออกมาจากด้านหลังหลุมดำ แต่ยังคงมองเห็นได้จากโลกเนื่องจากหลุมดำบิดเบี้ยวในอวกาศ เวลารอบตัวเอง
คลื่นความโน้มถ่วง
ทฤษฎีสัมพัทธภาพของไอน์สไตน์ยังอธิบายระลอกคลื่นขนาดใหญ่ในโครงสร้างของกาลอวกาศที่เรียกว่าคลื่นความโน้มถ่วง คลื่นเหล่านี้เกิดจากการรวมตัวกันของวัตถุที่มีมวลมากที่สุดในจักรวาล เช่น หลุมดำและดาวนิวตรอน
การใช้เครื่องตรวจจับพิเศษที่เรียกว่า Laser Interferometric Gravitational-Wave Observatory (LIGO) นักฟิสิกส์ยืนยันว่าคลื่นความโน้มถ่วงมีอยู่จริงในปี 2015 และค้นพบตัวอย่างคลื่นความโน้มถ่วงอีกหลายสิบตัวอย่างในปีต่อๆ มา ซึ่งพิสูจน์ให้ไอน์สไตน์เห็นถูกต้องอีกครั้ง
พันธมิตรที่สั่นคลอนของหลุมดำ
การศึกษาคลื่นความโน้มถ่วงสามารถเปิดเผยความลับของวัตถุขนาดมหึมาที่อยู่ห่างไกลซึ่งปลดปล่อยออกมา
จากการศึกษาคลื่นความโน้มถ่วงที่ปล่อยออกมาจากหลุมดำคู่หนึ่งซึ่งค่อยๆ ชนกันในปี 2022 นักฟิสิกส์ยืนยันว่าวัตถุขนาดใหญ่นั้นแกว่งหรือเคลื่อนตัวในวงโคจรของพวกมันขณะที่พวกมันเข้าใกล้กัน เช่นเดียวกับที่ไอน์สไตน์ทำนายไว้
ดาว "เต้นรำ" บนสไปโรกราฟ
นักวิทยาศาสตร์ได้เห็นทฤษฎี precession ของไอน์สไตน์อีกครั้งโดยการศึกษาดาวฤกษ์ที่โคจรรอบหลุมดำมวลมหาศาลเป็นเวลา 27 ปี
หลังจากเสร็จสิ้นการโคจรรอบหลุมดำครบสองรอบ ดาวฤกษ์ก็เริ่ม "เต้น" ไปข้างหน้าในรูปของดอกกุหลาบ แทนที่จะเคลื่อนที่ในวงโคจรวงรีคงที่ การเคลื่อนไหวนี้ยืนยันคำทำนายของไอน์สไตน์ที่ว่าวัตถุขนาดเล็กมากควรหมุนรอบวัตถุที่มีขนาดค่อนข้างใหญ่
ดาวนิวตรอน "ลากกรอบ"
ไม่เพียงแต่หลุมดำเท่านั้นที่บิดเบือนกาลอวกาศรอบๆ พวกมัน เปลือกดาวที่ตายแล้วที่มีความหนาแน่นสูงก็สามารถทำได้เช่นกัน ในปี 2020 นักฟิสิกส์ศึกษาวิธีที่ดาวนิวตรอนโคจรรอบดาวแคระขาว (ดาวฤกษ์ที่ตายแล้วสองประเภทที่ยุบตัว) ในช่วง 20 ปีที่ผ่านมา และค้นพบการเลื่อนลอยในระยะยาวว่าวัตถุทั้งสองโคจรรอบกันและกันอย่างไร
นักวิจัยกล่าวว่าการเลื่อนลอยนี้อาจเกิดจากผลกระทบที่เรียกว่า โดยการลากกรอบโดยพื้นฐานแล้ว ดาวแคระขาวยืดกาลอวกาศออกไปมากพอที่จะทำให้วงโคจรของดาวนิวตรอนเปลี่ยนไปเล็กน้อยเมื่อเวลาผ่านไป นี่เป็นการยืนยันคำทำนายของทฤษฎีสัมพัทธภาพของไอน์สไตน์อีกครั้ง
แว่นขยายแรงโน้มถ่วง
ตามคำกล่าวของไอน์สไตน์ หากวัตถุมีมวลมากพอ มันควรจะบิดเบือนกาลอวกาศในลักษณะที่แสงที่อยู่ไกลออกไปด้านหลังวัตถุจะขยายใหญ่ขึ้น (เมื่อมองจากโลก)
เอฟเฟกต์นี้เรียกว่า เลนส์ความโน้มถ่วง และใช้กันอย่างแพร่หลายในการขยายวัตถุในจักรวาลลึก ภาพถ่ายระยะลึกภาพแรกของกล้องโทรทรรศน์อวกาศเจมส์ เว็บบ์เป็นที่ทราบกันดีว่าใช้เอฟเฟกต์เลนส์โน้มถ่วงของกระจุกดาราจักรที่อยู่ห่างออกไป 4,6 พันล้านปีแสงเพื่อขยายแสงจากดาราจักรที่อยู่ห่างออกไปกว่า 13 พันล้านปีแสงอย่างมาก
แหวนไอน์สไตน์ JO418
เลนส์ความโน้มถ่วงรูปแบบหนึ่งมีความสว่างมากจนนักฟิสิกส์อดไม่ได้ที่จะตั้งชื่อตามไอน์สไตน์ เมื่อแสงจากวัตถุที่อยู่ห่างไกลขยายเป็นรัศมีที่สมบูรณ์แบบรอบวัตถุขนาดใหญ่เบื้องหน้า นักวิทยาศาสตร์เรียกมันว่า "วงแหวนไอน์สไตน์"
วัตถุที่น่าทึ่งเหล่านี้มีอยู่ทั่วอวกาศและถูกถ่ายภาพโดยนักดาราศาสตร์และนักวิทยาศาสตร์สมัครเล่น
จักรวาลที่เปลี่ยนแปลง
เมื่อแสงเดินทางผ่านเอกภพ ความยาวคลื่นจะเลื่อนและยืดออกในลักษณะต่างๆ กัน ซึ่งเรียกว่า เปลี่ยนสีแดง. Redshift ประเภทที่มีชื่อเสียงที่สุดเกี่ยวข้องกับการขยายตัวของเอกภพ (ไอน์สไตน์เสนอตัวเลขที่เรียกว่าค่าคงที่จักรวาลวิทยาเพื่ออธิบายการขยายตัวที่ชัดเจนนี้ในสมการอื่นๆ ของเขา)
อย่างไรก็ตาม ไอน์สไตน์ยังทำนายประเภทของ "การเลื่อนสีแดงของความโน้มถ่วง" ที่เกิดขึ้นเมื่อแสงสูญเสียพลังงานระหว่างทางจากความกดอากาศในกาลอวกาศที่เกิดจากวัตถุขนาดใหญ่ เช่น กาแล็กซี ในปี 2011 การศึกษาแสงจากกาแลคซีไกลโพ้นหลายแสนแห่งได้พิสูจน์ว่าการเลื่อนสีแดงด้วยแรงโน้มถ่วงนั้นมีอยู่จริง เช่นเดียวกับที่ไอน์สไตน์ทำนายไว้
อะตอมกำลังเคลื่อนที่
ทฤษฎีของไอน์สไตน์ดูเหมือนจะเป็นจริงในขอบเขตควอนตัมเช่นกัน ทฤษฎีสัมพัทธภาพถือว่าความเร็วแสงในสุญญากาศคงที่ ซึ่งหมายความว่าอวกาศควรมีลักษณะเหมือนกันทุกด้าน ในปี 2015 นักวิจัยได้พิสูจน์ว่าผลกระทบนี้ใช้ได้แม้ในระดับที่เล็กที่สุด เมื่อพวกเขาวัดพลังงานของอิเล็กตรอนสองตัวที่เคลื่อนที่ในทิศทางต่างๆ รอบนิวเคลียสของอะตอม
ความแตกต่างของพลังงานระหว่างอิเล็กตรอนยังคงที่ไม่ว่าจะเคลื่อนที่ไปในทิศทางใด ซึ่งเป็นการยืนยันทฤษฎีของไอน์สไตน์ในส่วนนี้
และสุดท้าย... แล้ว "การกระทำที่น่ากลัวในระยะไกล" ล่ะ?
ในปรากฏการณ์ที่เรียกว่าการพัวพันควอนตัม อนุภาคที่พัวพันกันสามารถสื่อสารกันในระยะทางไกลได้เร็วกว่าความเร็วแสง และ "เลือก" สถานะที่จะอาศัยอยู่หลังจากวัดแล้วเท่านั้น ไอน์สไตน์เกลียดปรากฏการณ์นี้ โดยเรียกมันว่า "ปรากฏการณ์ที่น่ากลัวในระยะไกล" และยืนยันว่าไม่มีปรากฏการณ์ใดที่สามารถเดินทางได้เร็วกว่าแสง และวัตถุนั้นมีสถานะไม่ว่าเราจะวัดหรือไม่ก็ตาม
แต่ในการทดลองระดับโลกขนาดใหญ่ซึ่งมีการวัดอนุภาคที่พันกันหลายล้านตัวทั่วโลก นักวิจัยพบว่าอนุภาคดูเหมือนจะเลือกสถานะเฉพาะในขณะที่วัดเท่านั้น ไม่ใช่ก่อนหน้านั้น
"เราได้แสดงให้เห็นว่าโลกทัศน์ของไอน์สไตน์ ... ซึ่งสิ่งต่างๆ มีคุณสมบัติไม่ว่าคุณจะสังเกตหรือไม่ก็ตาม และไม่มีผลกระทบใดเดินทางเร็วกว่าแสง ไม่มีทางเป็นจริงได้ อย่างน้อยหนึ่งในสิ่งเหล่านี้ต้องเป็นเท็จ" ผู้เขียนร่วมกล่าว การวิจัยโดย Morgan Mitchell ศาสตราจารย์ด้านเลนส์ควอนตัมที่ Institute of Photonic Sciences ในสเปน ในการให้สัมภาษณ์กับนิตยสาร Live Science ในปี 2018
ที่น่าสนใจเช่นกัน: