¿Cuál es la evidencia experimental de la relatividad general?

Hay muchas pruebas, ¡GPB definitivamente no fue el primero! (Y, por cierto, nunca “demostramos” cosas en la ciencia; podemos demostrar que las teorías son (in) compatibles con los datos). Ya hay un excelente artículo de Wikipedia sobre Pruebas de relatividad general (http://en.wikipedia.org/wiki/Tes…), algunos de los cuales repito a continuación:

  • La precesión del perihelio de Mercurio, que fue una de las pruebas de fuego de Einstein para la teoría (medida anteriormente, calculada por Einstein en 1915 y encontrada de acuerdo con la medición, una postdicción)
  • La desviación de la luz por el Sol (medida en 1919 por la expedición de Eddington, argumentó sobre la precisión de sus afirmaciones, pero medida con mucha mayor precisión en la era de los satélites y el radar)
  • Desplazamiento al rojo gravitacional de la luz (medido por Pound y Rebka en 1959)
  • Otros llamados “parámetros post-newtonianos” medidos en el sistema solar por varios satélites (no sus misiones principales, por ejemplo, la medición del retraso de Shapiro por parte de la misión Cassini)
  • El Sistema de Posicionamiento Global, como se menciona en otra respuesta, requiere correcciones GR
  • Precesión geodésica medida por muchos satélites, quizás más famosa por GPB (y precesión de Lense-Thirring, pero solo una medición del 10-20%)
  • Pruebas del (de los) principio (s) de equivalencia por varios experimentos de determinación de distancia con láser lunar, más precisamente por la Operación LL del Observatorio Apache Point (APOLLO).
  • Varios sistemas binarios compactos que prueban los llamados “parámetros post-Keplerianos”, el más famoso binario del púlsar Hulse-Taylor que condujo al premio Nobel de 1993. Este sistema (y otros) exhibe una tasa inspiral que predice GR debido a la pérdida de energía debido a la emisión de radiación gravitacional. [1]
  • Muchas pruebas cosmológicas, la mayoría, si no todos los resultados en cosmología requieren GR (o alguna teoría que se parece a GR en alguna región del espacio de parámetros). Esto incluye, más famoso, el espectro de potencia de fondo cósmico de microondas, pero también cosas como el espectro de potencia de galaxia.

Para ser justos, la mayoría de estas pruebas están en el régimen de campo débil. Esto significa que sabemos (con muy buena precisión) que GR funciona excelentemente para escalas cosmológicas, escalas del sistema solar, incluso hasta escalas compactas de sistemas binarios (aunque todavía con [math] v / c \ ll 1 [/ math] ) Una razón puede ser que la mayoría de las teorías de la gravedad (razonables) se parecen a GR (cuantitativamente) en estos regímenes, y simplemente no hemos sondeado escalas fuera del régimen de validez de GR. Este razonamiento está detrás de las investigaciones en curso sobre posibles correcciones a la relatividad general.

[1] En mi libro, esta es la única prueba “dinámica” en la lista porque los grados radiactivos de libertad son importantes.

Lo más famoso es que la relatividad general predice con precisión la curvatura gravitacional de la luz, que se observó por primera vez en 1919: ver Pruebas de relatividad general.
También explica la discrepancia entre las predicciones newtonianas y el movimiento orbital real de Mercurio (ver el artículo anterior). Además, los GPS no funcionarían hasta que se tuviera en cuenta la dilatación del tiempo gravitacional predicho por GR; consulte Sistema de posicionamiento global.
Otro ejemplo de dilatación del tiempo es el de los rayos cósmicos de partículas de corta duración que ingresan muy lejos a la atmósfera de la Tierra; sin dilatación del tiempo, estas partículas se desintegrarían mucho antes de llegar aquí.
Además, cualquier tipo de física que requiera un acelerador de partículas necesita relatividad para sus predicciones, por lo que la relatividad está extremadamente bien probada.

Editar: la pregunta se ha editado para preguntar solo sobre la relatividad general, por lo que debo mencionar que mis dos últimos ejemplos se refieren solo a la relatividad especial.

“Relatividad general”: Ha habido una variedad de experimentos a lo largo de los años que han apoyado la relatividad general con más detalle. Diría que la culminación fue la entrega del Premio Nobel de Física de 1993 a Russell Hulse y Joe Taylor por el descubrimiento del púlsar binario 1913 + 16. Este sistema estelar binario consiste en dos estrellas de neutrones que orbitan alrededor de su centro de masa común aproximadamente cada 7.75 horas. Con el tiempo, están en espiral uno hacia el otro, debido a la pérdida de energía a través de la “radiación gravitacional”, una predicción de la relatividad general. Se observan otros efectos relativistas generales, como la “precesión del periastrón”. Es decir, las estrellas están en órbitas elípticas, y la “dirección larga” de cada elipse está precesando con respecto a un observador distante. Este efecto es de aproximadamente 4 grados por año. (En comparación, para Mercurio dando la vuelta al Sol, son aproximadamente 44 segundos de arco por siglo).

GPS

La relatividad general predice la dilatación del tiempo debido a la presencia de masa de la Tierra y al movimiento adecuado del satélite. Si los efectos relativistas fueran ignorados por solo un día, las predicciones estarían fuera de ~ 10 km.

Time Dilation se verificó experimentalmente volando uno de los dos relojes atómicos sincronizados alrededor del mundo y comparando sus valores cuando regresó.

http: //hyperphysics.phy-astr.gsu

Más recientemente, también se ha demostrado que ocurre a diferentes altitudes (supongo que porque un objeto que se sienta más lejos de un centro de rotación se mueve más rápido a través del espacio).

http://www.nist.gov/public_affai

El fenómeno de la contracción espacial en realidad se descubrió pre-einstien, en el siglo XIX, cuando se llamaba “Contracción Gerald de Lorentz-Fitz”.

http://en.wikipedia.org/wiki/Len

Las trayectorias para todos los cohetes que fueron a la luna se ajustaron con las ecuaciones de relatividad de Einstein. Si no lo hubieran sido, los cohetes habrían perdido la luna por millas.

Sí, la órbita de Mercurio, los relojes atómicos, la vida útil de los muones en la atmósfera superior y en los aceleradores, correcciones al sistema de posicionamiento global, lentes gravitacionales y probablemente muchos más (después de todo, han pasado ~ 100 años).

Para la relatividad general, lea: Pruebas de relatividad general
Para relatividad especial, lea Pruebas de relatividad especial.

En cierto sentido, cada vez que enciende sus luces eléctricas está corroborando la relatividad especial porque la Electrodinámica de Maxwell es Lorentz Invariante.

Cada vez que te ubicas con GPS estás corroborando la Relatividad General.

Agujeros negros

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