نظریه نسبیت انیشتین به زبان سادهنظریه نسبیت انیشتین:
انیشتین در قرن بیستم با ارائه نظریه نسبیت توانست فراتر از نظریه ۲۰۰ ساله نیوتن گام بردارد، این نظریه توانست مفاهیم جدیدی را وارد علم فیزیک کند که شامل معرفی فضا و زمان به عنوان یک بردار واحد فضا-زمان، نسبیت همزمانی، اتساع زمان جنبشی و گرانشی و انقباض طول می باشد. این نظریه زمینه درک بهتر موضوعاتی همچون ذرات بنیادی و برهم‌کنش‌های آنها را فراهم کرد، به علاوه این نظریه توانست پدیده‌های شگفت‌انگیزی مانند ستاره‌های نوترونی، سیاه‌چاله‌ها و امواج گرانشی را هم مورد پیش بینی قرار دهد.
در سال ۱۹۰۵؛ آلبرت انیشتین بر پایه بسیاری از مشاهدات و آزمایش‌هایی که توسط هنریک لورنتس، ماکس پلانک، هنری پوینکاره انجام شده بود را منتشر کرد. مینکوفسکی و ماکس پلانک آزمایشات دیگری را روی این نسبیت انجام دادند.
دست نویس های نظریه نسبیت انیشتینبین سال های ۱۹۰۷ و ۱۹۱۵ انیشتین به بررسی نظریه نسبیت عام پرداخت و در نهایت در سال ۱۹۱۶ به انتشار آن اقدام کرد. نظریه نسبیت ریشه در لغت آلمانی Relativtheorie دارد که برای اولین بار توسط آلفرد بوشرر در مقالات مورد استفاده قرار گرفت.
نظریه نسبیت خاص انیشتین بعد از ۱۵ سال توسط جامعه فیزیک پذیرفته شد و توانست به سرعت به یک ابزار مهم و ضروری در زمینه فیزیک اتمی، فیزیک هسته‌ای و مکانیک کوانتومی در میان محققین و فیزیکدانان تبدیل شود، شرایط برای نسبیت عام کاملا برعکس بود؛ مردم اعتقاد داشتند غیر از تغییراتی که نسبیت عام در نظریه گرانش نیوتنی ایجاد می کند؛ خصوصیت خاص دیگری ندارد.
این نظریه به دلیل ریاضیات سخت و عدم وجود آزمایش‌های قابل اجرا هر روز منزوی تر می شد، اما نسبیت عام توانست در سال ۱۹۶۰ در زمینه فیزیک و نجوم به یک ابزار مهم تبدیل شود. با ساده‌تر شدن تکنیک‌های ریاضی برای کاربرد در محاسبات رویکرد مردم نسبت به نسبیت عام تغییر پیدا کرد از طرفی با کشف پدیده‌های نجومی از قیبل؛ کوازارها در سال ۱۹۶۳ ، اولین کاندید برای سیاه‌چاله‌ها در سال ۱۹۸۱ ، مایکروویو کیهانی دمای ۳ کلوین در سال ۱۹۶۵ و تپ اختر در سال ۱۹۶۷ در این زمینه بسیار تاثیرگذار بودند.
نظریه نسبیت انیشتین خاص چیستنظریه نسبیت خاص چیست؟
در واقع نسبیت خاص حالتی خاص از نسبیت عام می باشد که برای اجسامی با سرعت بسیار بالا به طوری که با سرعت نور قابل مقایسه باشند؛ به کار می رود. برای این اجسام به دلیل سرعت بالایی که دارند قوانین نیوتن کاربردی ندارند، به این نظریه نسبیت خاص می گویند. از آنجا که برای حالت‌های خاصی کاربرد دارد که دستگاه‌های مرجع حرکت، شتاب ندارند دستگاه های مرجعی که شتاب نداشته باشند را لخت می گوییم.
برای فهم بهتر یک قطار فرضی را در نظر بگیرید به طوری که با نصف سرعت نور و در خلاء حرکت می‌کند، شما در ایستگاه ایستاده اید و منتظر هستید دوستتان با این قطار فرضی به شما برسد، همانطور که در ایستگاه ایستاده اید فکر می کنید که اگر نور چراف جلوی قطار با سرعت c و خود قطار با سرعت نصف c به سمت شما برسد، نور قطار ۱/۵ برابر سریع تر به شما می رسد، اما آنچه انتظار داریم به این شکل صورت نمی گیرد و نور با سرعت c به شما خواهد رسید.
اما دلیل این موضوع چه چیزی می تواند باشد؟
در این حالت توصیف شده دوست شما در قطار قرار دارد و به عنوان دستگاه مرجع یک و شما نیز در ایستگاه و دستگاه مرجع ۲ در نظر گرفته می شوید، چون هیچ کدام از این دستگاه ها شتابدار نیستند؛ نظریه نسبیت خاص وارد عمل خواهد شد البته می توان گفت سرعت قطار که نصف سرعت نور است خود می تواند عاملی برای به کارگیری نسبیت خاص باشد.
در نسبیت خاص به دلیل اینکه دو مرجع نسبت به همدیگر لخت هستند تمام معادلات فیزیکی برای هر دو دستگاه یکسان در نظر گرفته می شوند، زیرا هیچ خصوصیتی وجود ندارد که بتواند این دو دستگاه را از یکدیگر را از همدیگر تمییز دهد. باید دقت داشته باشید که ما می توانیم با متوجه شدن تغییرات سرعت به عنوان یک دستگاه شتاب سنج باشیم.
بنابر آنچه گفته شد نظریه نسبیت خاص بر اساس دو اصل بیان می شود:
- سرعت نور در خلاء صرف نظر از حرکت نسبی منبع نور یا ناظر نسبت به هم برای تمام ناظرها یکسان و برابرms3×10۸
- قوانین فیزیک برای تمام ناظرها در دستگاه‌های مرجع لَخت یکسان است
دو اصلی که بیان شد نتایجی را در فیزیک و مشاهدات ما ایجاد می کنند.
نظریه نسبیت عام انیشتیننسبیت عام:
این نظریه در سال ۱۹۰۷ و ۱۹۱۵ توسط آلبرت انیشتین مطرح و توسعه داده شد و نظریه‌ای هندسی برای گرانش می باشد. در سال ۱۹۱۶ وی شکل نهایی نسبیت عام را منتشر کرد که تصویر کنونی فیزیک جدید از گرانش شکل می دهد. نسبیت خاص و قانون جهانی گرانش نیوتن از طریق نسبیت عام تعمیم داده می شوند و از گرانش توصیفی یکتا به عنوان یک ویژگی هندسی فضا و زمان ارائه می دهد. انحنای فضا زمان در این نظریه به‌طور مستقیم به انرژی و تکانه هر ماده و تابشی مربوط می شود. معادلات میدان اینشتین که یک دستگاه معادلات مشتقات پاره‌ای را تشکیل می دهد این رابطه را مشخص می کند.
برخی از پیش بینی هایی که در نظریه نسبیت عام مطرح شده به خصوص مواردی که با حرکت اجسام هنگام سقوط آزاد و انتشار نور، گذشت زمان، هندسه فضا و... مربوط هستند؛ با پیش بینی هایی که در نظریه های فیزیک کلاسیک بوده است، تفاوت زیادی دارند. از جمله این تفاوت ها می توان به؛ همگرایی گرانشی، انتقال به سرخ گرانشی نور و تاخیر زمانی گرانشی، اتساع گرانشی زمان اشاره کرد. پیش بینی های نظریه عام تا به الان توسط آزمون های امروزی مورد تایید قرار گرفته اند.
باید توجه داشت نسبیت عام تنها نظریه نسبیتی نور نیست اما ساده ترین نظریه ای که با آزمایش ها مطابقت دارد محسوب می شود، البته در این موضوع هم پرسش هایی وجود دارند که پاسخی ندارند، مهم ترین و بنیادی ترین آنها چگونگی آشتی دادن نسبیت عام با فیزیک کوانتومی برای ایجاد یک نظریه خود-سازگار و کامل از گرانش کوانتومی می باشد.
نظریه نسبیت انیشتین؛ سیاه چاله هانتایج اخترفیزیکی مهمی در پی نظریه انیشتین ارائه شد وجود سیاه‌چاله‌ها یکی از این موارد هستند؛ سیاهچاله ها مکان هایی در فضا هستند که هیچ چیزی حتی نور هم نمی تواند از آن فرار کند و در آن فضا و زمان به گونه ای ناهموار شده است، این همان حالتی است که برای ستاره‌های پرجرم با پایان عمرشان ایجاد می شود.
اطلاعات و شواهدی در این زمینه وجود دارد که نشان می دهد برخی از اجسام نجومی که از خود تابش های شدیدی گسیل می دهند، در واقع مربوط به سیاه چاله ها هستند. نتیجه حضور سیاه‌چاله‌های ستاره‌وار و سیاه‌چاله‌هایی با جرم‌های بسیار بسیار بیشتر؛ ریزاختروش‌ها یا هسته کهکشانی فعال می باشند.
همگرایی گرانشی پدیده ای است که در اثر خم شدن نور توسط گرانش صورت می گیرد و زمینه ساز دیدن چند تصویر از یک شیء نجومی دور در آسمان می شود. وجود امواج گرانشی هم توسط نسبیت عام پیش‌بینی شده است و هدف پروژه‌هایی نظیر لیگو، آنتن فضایی تداخل‌سنج لیزری ناسا/اسا و آرایه‌های گوناگون تپ‌اختر زمان‌سنجی مشاهده و اندازه‌گیری مستقیم آنها است.
پژوهشگران در ۱۱ فوریه ۲۰۱۶ LIGO برای نخستین بار موفق به مشاهده مستقیم امواج گرانشی شدند، همچنین باید اشاره کرد؛ نسبیت عام اساس مدل‌های کنونی کیهان‌شناختی از یک جهان در حال انبساط می باشد.
گردآوری: بخش علمی سرپوش
- 9
- 4
