Teorie relativity mi začala být jasnější v Praze, vzpomínal Einstein

Nejdříve Einstein publikoval v roce 1905 takzvanou speciální teorii relativity, na kterou navázal o deset let později obecnou teorií relativity.

„Speciální teorie relativity vznikla v Bernu. Počátky obecné teorie relativity rovněž v Bernu. Jasnější se mi však stala teprve v Praze a v Curychu. Do konce jsem ji dovedl až v Berlíně,“ řekl k tomu později Einstein, který v Praze strávil v letech 1911-1912 celkem 16 měsíců vyučováním na německé univerzitě.

Bez obecné teorie relativity by dnes lidstvo nemělo správně fungující GPS či satelitní navigaci. Díky obecné teorii relativity se rovněž pak mohlo zjistit, jak vesmír vůbec vznikl a co to je gravitace. Teorie také předpověděla existenci černých děr, ohyb světla v důsledku gravitace. Rovnice obecné teorie relativity naznačovaly i rozpínání vesmíru.

Teorie dále operovala i s pojmem červí díra, což označuje hypotetickou zkratku mezi dvěma místy v zakřiveném prostoročase. Einsteinova obecná teorie relativity popisuje červí díru jako propojení dvou zakřivených prostoročasů, jejichž spojení vytváří exotická hmota s takzvanou negativní hustotou energie.

Obecná teorie relativity se ukázala jako velmi úspěšný model gravitace a kosmologie, který dosud prošel mnoha jednoznačnými pozorovacími a experimentálními testy.

Kupříkladu v únoru 2016 američtí vědci zveřejnili, že poprvé na obřím laserovém detektoru LIGO zachytili takzvané gravitační vlny, jejichž existenci v rámci své obecné teorie relativity předpověděl právě Einstein.

Obecná teorie relativity tedy zůstává i 110 let po jejím zavedení velmi aktivní oblastí výzkumu.

Obecná teorie relativity, kterou fyzik v celku publikoval v roce 1916, vychází z toho, že považuje za ekvivalentní všechny pozorovatele a pro všechny platí stejné zákony obecné relativity, i když je jejich pohyb se zrychlením. Gravitace tady nepůsobí jako síla, ale jako důsledek zakřivení časoprostoru. Je to geometrická teorie předpokládající, že přítomnost hmoty zakřivuje časoprostor.

Pro mnohé nepochopitelnou teorii se pokusil Einstein vysvětlit: „Dříve si lidé mysleli, že když ze světa zmizí všechny věci, zůstane na něm ještě prostor a čas. Podle teorie relativity však s těmito věcmi zmizí prostor i čas.“

Tato teorie zakřivení časoprostoru se často ilustruje házením melounů do natažených prostěradel nebo se přirovnává k pružnému gumovému povrchu, na němž jsou koule různé hmotnosti. Pod každou z nich se povrch prohne – čím je těžší, tím víc. A tak se malá koule skutálí k velké, nebo kolem ní může nějaký čas kroužit, pokud nabere správný směr a rychlost.

Od zveřejnění se uskutečnily tisíce pokusů, které měly teorii vyvrátit, ale ta se vždy ukázala být „relativně“ pevná. Přesto v ní jsou „slabší“ místa. Poté, co se ukázalo, že se vesmír rozpíná, sám Einstein označil svoji takzvanou kosmologickou konstantu za omyl.

Britský astrofyzik Arthur Eddington se poté rozhodl, že Einsteinovu teorii experimentálně ověří. Pokud je pravdivá, pak se v blízkosti hmotných objektů ohýbá světlo. Jediný tehdy dostupný způsob, jak to zjistit, bylo pořídit několik fotografií noční oblohy a porovnat je s polohou hvězd ve dne.

To bylo možné pouze během zatmění Slunce, takže Eddington musel čekat až do května 1919, kdy vypravil dvě expedice, jednu na africký ostrov Principe v Guinejském zálivu, druhou na opačný břeh Atlantiku, do Sobralu v Brazílii.

Výsledky byly šokující: hvězdy se skutečně „posunuly“, a to přesně podle Einsteinovy předpovědi.