विशेष सापेक्षता (एसआरटी) या निजी सिद्धांतसापेक्षता अल्बर्ट आइंस्टीन का सिद्धांत है, जो 1905 में "चलती निकायों के इलेक्ट्रोडायनामिक्स पर" काम में प्रकाशित हुआ था (अल्बर्ट आइंस्टीन - ज़ूर एलेक्ट्रोडायनामिक बेवेगटर कोर्पर। एनालेन डेर फिजिक, IV। फोल्ज 17। सीट 891-921। जूनी 1905)।

इसने विभिन्न जड़त्वीय संदर्भ फ्रेमों के बीच की गति या एक दूसरे के सापेक्ष एक स्थिर गति से गतिमान पिंडों की गति की व्याख्या की। इस मामले में, किसी भी वस्तु को संदर्भ के फ्रेम के रूप में नहीं लिया जाना चाहिए, लेकिन उन्हें एक दूसरे के सापेक्ष माना जाना चाहिए। SRT केवल 1 मामला प्रदान करता है जब 2 निकाय गति की दिशा नहीं बदलते हैं और समान रूप से चलते हैं।

जब कोई पिंड गति के प्रक्षेपवक्र को बदलता है या गति बढ़ाता है, तो विशेष सापेक्षता के नियम काम करना बंद कर देते हैं। यहाँ सापेक्षता का सामान्य सिद्धांत (GR) होता है, जो देता है सामान्य व्याख्यावस्तुओं की आवाजाही।

वे दो अभिधारणाएं जिन पर आपेक्षिकता का सिद्धांत आधारित है, वे हैं:

1. सापेक्षता का सिद्धांत- उनके अनुसार, कुल मिलाकर मौजूदा सिस्टमसंदर्भ जो एक दूसरे के सापेक्ष निरंतर गति से चलते हैं और दिशा नहीं बदलते हैं, वही कानून लागू होते हैं।
2. प्रकाश की गति का सिद्धांत- प्रकाश की गति सभी प्रेक्षकों के लिए समान होती है और यह उनकी गति की गति पर निर्भर नहीं करती है। यह उच्चतम गति है, और प्रकृति में किसी भी चीज की गति इससे अधिक नहीं है। प्रकाश की गति 3*10^8 m/s है।

अल्बर्ट आइंस्टीन ने सैद्धांतिक डेटा के बजाय प्रयोगात्मक को आधार के रूप में लिया। यह उनकी सफलता के घटकों में से एक था। नया प्रयोगात्मक डेटा बनाने के आधार के रूप में कार्य करता है नया सिद्धांत.

भौतिकविदों के साथ मध्य उन्नीसवींसदियों से ईथर नामक एक नए रहस्यमय माध्यम की खोज कर रहे हैं। यह माना जाता था कि ईथर सभी वस्तुओं से गुजर सकता है, लेकिन उनकी गति में भाग नहीं लेता है। ईथर के बारे में मान्यताओं के अनुसार, ईथर के संबंध में दर्शक की गति को बदलने से प्रकाश की गति भी बदल जाती है।

आइंस्टीन ने प्रयोगों पर भरोसा करते हुए इस धारणा को खारिज कर दिया नया वातावरणईथर और माना कि प्रकाश की गति हमेशा स्थिर रहती है और यह किसी भी परिस्थिति पर निर्भर नहीं करती है, जैसे कि स्वयं व्यक्ति की गति।

समय अवधि, दूरियां और उनकी एकरूपता

सापेक्षता का विशेष सिद्धांत समय और स्थान को जोड़ता है। भौतिक ब्रह्मांड में, अंतरिक्ष में 3 ज्ञात हैं: दाएं और बाएं, आगे और पीछे, ऊपर और नीचे। यदि हम उनके साथ एक और आयाम जोड़ते हैं, जिसे समय कहा जाता है, तो यह अंतरिक्ष-समय सातत्य का आधार बनेगा।

यदि आप धीमी गति से आगे बढ़ रहे हैं, तो आपकी टिप्पणियों का उन लोगों के साथ अभिसरण नहीं होगा जो तेजी से आगे बढ़ रहे हैं।

बाद के प्रयोगों ने पुष्टि की कि अंतरिक्ष, समय की तरह, उसी तरह नहीं माना जा सकता है: हमारी धारणा वस्तुओं की गति की गति पर निर्भर करती है।

द्रव्यमान के साथ ऊर्जा का संबंध

आइंस्टीन एक सूत्र के साथ आए जो ऊर्जा को द्रव्यमान के साथ जोड़ता है। यह सूत्र भौतिकी में व्यापक हो गया है, और यह हर छात्र से परिचित है: ई = एम * एस², जिसमें ई-ऊर्जा; एम- बॉडी मास, सी-स्पीडप्रकाश का प्रसार।

किसी पिंड का द्रव्यमान प्रकाश की गति में वृद्धि के अनुपात में बढ़ता है। यदि प्रकाश की गति पहुँच जाती है, तो शरीर का द्रव्यमान और ऊर्जा आयामहीन हो जाती है।

किसी वस्तु का द्रव्यमान बढ़ने से उसकी गति में वृद्धि प्राप्त करना और अधिक कठिन हो जाता है, अर्थात, असीम रूप से विशाल भौतिक द्रव्यमान वाले शरीर के लिए अनंत ऊर्जा की आवश्यकता होती है। लेकिन हकीकत में इसे हासिल करना नामुमकिन है।

आइंस्टीन के सिद्धांत ने दो अलग-अलग पदों को जोड़ा: द्रव्यमान की स्थिति और ऊर्जा की स्थिति एक सामान्य कानून में। इससे ऊर्जा को भौतिक द्रव्यमान और इसके विपरीत में परिवर्तित करना संभव हो गया।

मे भी देर से XIXसदी, अधिकांश वैज्ञानिक इस दृष्टिकोण से इच्छुक थे कि दुनिया की भौतिक तस्वीर मूल रूप से बनाई गई थी और भविष्य में अडिग रहेगी - केवल विवरणों को स्पष्ट करना था। लेकिन बीसवीं सदी के पहले दशकों में, भौतिक दृष्टिकोण मौलिक रूप से बदल गए। यह "कैस्केड" का परिणाम था वैज्ञानिक खोजबहुत कम समय में बनाया गया ऐतिहासिक अवधिकवर पिछले साल XIX सदी और XX के पहले दशक, जिनमें से कई सामान्य के विचार में फिट नहीं थे मानव अनुभव. एक प्रमुख उदाहरणअल्बर्ट आइंस्टीन (1879-1955) द्वारा बनाए गए सापेक्षता के सिद्धांत के रूप में कार्य कर सकते हैं।

सापेक्षता का सिद्धांत- अंतरिक्ष-समय का भौतिक सिद्धांत, यानी एक सिद्धांत जो सार्वभौमिक अंतरिक्ष-समय गुणों का वर्णन करता है शारीरिक प्रक्रियाएं. यह शब्द 1906 में मैक्स प्लैंक द्वारा सापेक्षता के सिद्धांत की भूमिका पर जोर देने के लिए पेश किया गया था।
विशेष सापेक्षता में (और, बाद में, सामान्य सापेक्षता)।

पर संकीर्ण मानसिकतासापेक्षता के सिद्धांत में विशेष और सामान्य सापेक्षता शामिल है। सापेक्षता का विशेष सिद्धांत(बाद में एसआरटी के रूप में संदर्भित) उन प्रक्रियाओं को संदर्भित करता है जिनके अध्ययन में गुरुत्वाकर्षण क्षेत्रों की उपेक्षा की जा सकती है; सापेक्षता का सामान्य सिद्धांत(बाद में जीआर के रूप में जाना जाता है) गुरुत्वाकर्षण का एक सिद्धांत है जो न्यूटन के सामान्यीकरण करता है।

विशेष, या सापेक्षता का निजी सिद्धांत अंतरिक्ष-समय की संरचना का एक सिद्धांत है। इसे पहली बार 1905 में अल्बर्ट आइंस्टीन ने अपने काम "ऑन द इलेक्ट्रोडायनामिक्स ऑफ मूविंग बॉडीज" में पेश किया था। सिद्धांत आंदोलन, यांत्रिकी के नियमों के साथ-साथ अंतरिक्ष-समय संबंधों का वर्णन करता है जो उन्हें गति की किसी भी गति से निर्धारित करते हैं,
जिनमें प्रकाश की गति के करीब भी शामिल हैं। शास्त्रीय न्यूटनियन यांत्रिकी
SRT के भीतर कम वेग के लिए एक सन्निकटन है।

अल्बर्ट आइंस्टीन की सफलता का एक कारण यह है कि उन्होंने सैद्धांतिक डेटा से पहले प्रयोगात्मक डेटा को रखा। जब कई प्रयोगों ने ऐसे परिणाम दिखाए जो आम तौर पर स्वीकृत सिद्धांत के विपरीत थे, तो कई भौतिकविदों ने फैसला किया कि ये प्रयोग गलत थे।

अल्बर्ट आइंस्टीन उन पहले लोगों में से एक थे जिन्होंने नए प्रयोगात्मक डेटा के आधार पर एक नया सिद्धांत बनाने का फैसला किया।

19वीं शताब्दी के अंत में, भौतिक विज्ञानी एक रहस्यमय ईथर की तलाश में थे - एक ऐसा माध्यम जिसमें, आम तौर पर स्वीकृत मान्यताओं के अनुसार, प्रकाश तरंगों, ध्वनिक की तरह, जिसके प्रसार के लिए हवा की आवश्यकता होती है, या कोई अन्य माध्यम - ठोस, तरल या गैसीय। ईथर के अस्तित्व में विश्वास ने इस विश्वास को जन्म दिया कि प्रकाश की गति ईथर के संबंध में पर्यवेक्षक की गति के साथ बदलनी चाहिए। अल्बर्ट आइंस्टीन ने ईथर की अवधारणा को त्याग दिया और सुझाव दिया कि सब कुछ भौतिक नियम, प्रकाश की गति सहित, प्रेक्षक की गति की परवाह किए बिना अपरिवर्तित रहते हैं - जैसा कि प्रयोगों ने दिखाया है।

एसआरटी ने समझाया कि संदर्भ के विभिन्न जड़त्वीय फ़्रेमों के बीच गतियों की व्याख्या कैसे करें - सीधे शब्दों में कहें, जो वस्तुएं चलती हैं निरंतर गतिएक दूसरे के संबंध में। आइंस्टीन ने समझाया कि जब दो वस्तुएं स्थिर गति से चलती हैं, तो उनमें से एक को संदर्भ के निरपेक्ष फ्रेम के रूप में लेने के बजाय, एक दूसरे के सापेक्ष उनकी गति पर विचार करना चाहिए। इसलिए यदि दो अंतरिक्ष यात्री दो अंतरिक्ष यान पर उड़ान भर रहे हैं और अपनी टिप्पणियों की तुलना करना चाहते हैं, तो उन्हें केवल एक चीज जानने की जरूरत है जो एक दूसरे के सापेक्ष उनकी गति है।

विशेष सापेक्षता केवल एक विशेष स्थिति (इसलिए नाम) पर विचार करती है, जब गति सीधी और एक समान होती है।

निरपेक्ष गति का पता लगाने की असंभवता के आधार पर, अल्बर्ट आइंस्टीन ने निष्कर्ष निकाला कि सभी जड़त्वीय प्रणालीसंदर्भ। उन्होंने दो महत्वपूर्ण अभिधारणाएँ तैयार कीं, जिन्होंने अंतरिक्ष और समय के एक नए सिद्धांत का आधार बनाया, जिसे सापेक्षता का विशेष सिद्धांत (SRT) कहा जाता है:

1. आइंस्टीन का सापेक्षता का सिद्धांत - यह सिद्धांत गैलीलियो के सापेक्षता के सिद्धांत का एक सामान्यीकरण था (एक ही बात कहता है, लेकिन प्रकृति के सभी नियमों के लिए नहीं, बल्कि केवल कानूनों के लिए) शास्त्रीय यांत्रिकी, छोड़ना खुला प्रश्नप्रकाशिकी और इलेक्ट्रोडायनामिक्स के सापेक्षता के सिद्धांत की प्रयोज्यता के बारे में) किसी भी भौतिक के लिए। इसे कहते हैं: जड़त्वीय संदर्भ प्रणाली (आईएसएफ) में समान परिस्थितियों में सभी भौतिक प्रक्रियाएं उसी तरह आगे बढ़ती हैं. इसका मतलब है कि नहीं शारीरिक प्रयोगएक बंद आईएसओ के अंदर खींचा गया, यह स्थापित करना असंभव है कि यह आराम पर है या समान रूप से और सीधी रेखा में चल रहा है। इस प्रकार, सभी आईएसओ पूरी तरह से समान हैं, और आईएसओ की पसंद के संबंध में भौतिक कानून अपरिवर्तनीय हैं (यानी, इन कानूनों को व्यक्त करने वाले समीकरणों में है एक ही आकारसंदर्भ के सभी जड़त्वीय फ्रेम में)।

2. प्रकाश की गति की स्थिरता का सिद्धांत- निर्वात में प्रकाश की गति स्थिर होती है और यह प्रकाश के स्रोत और रिसीवर की गति पर निर्भर नहीं करती है. यह सभी दिशाओं में और संदर्भ के सभी जड़त्वीय फ्रेम में समान है। निर्वात में प्रकाश की गति - प्रकृति में सीमित गति -यह सबसे महत्वपूर्ण भौतिक स्थिरांकों में से एक है, तथाकथित विश्व स्थिरांक।

SRT का सबसे महत्वपूर्ण परिणाम प्रसिद्ध था आइंस्टीन का सूत्र द्रव्यमान और ऊर्जा के बीच संबंध पर ई \u003d एमसी 2 (जहां सी प्रकाश की गति है), जो अंतरिक्ष और समय की एकता को दर्शाता है, जनता की एकाग्रता और उनके आंदोलन के आधार पर उनकी विशेषताओं में संयुक्त परिवर्तन में व्यक्त किया गया है और डेटा द्वारा पुष्टि की गई है आधुनिक भौतिकी. समय और स्थान को अब एक दूसरे से स्वतंत्र रूप से नहीं माना जाता था, और अंतरिक्ष-समय चार-आयामी सातत्य का विचार उत्पन्न हुआ।

महान भौतिक विज्ञानी के सिद्धांत के अनुसार, जब किसी भौतिक शरीर की गति बढ़ती है, तो प्रकाश की गति के करीब आने पर उसका द्रव्यमान भी बढ़ जाता है। वे। कोई वस्तु जितनी तेजी से चलती है, उतनी ही भारी हो जाती है। प्रकाश की गति तक पहुँचने की स्थिति में, शरीर का द्रव्यमान और साथ ही उसकी ऊर्जा अनंत हो जाती है। शरीर जितना भारी होगा, उसकी गति को बढ़ाना उतना ही कठिन होगा; अनंत द्रव्यमान वाले शरीर को गति देने के लिए अनंत मात्रा में ऊर्जा की आवश्यकता होती है, इसलिए भौतिक वस्तुओं के लिए प्रकाश की गति तक पहुंचना असंभव है।

सापेक्षता के सिद्धांत में, "दो कानून - द्रव्यमान के संरक्षण और ऊर्जा के संरक्षण के कानून - ने अपना खो दिया है स्वतंत्र मित्रएक दूसरे से न्याय और एक ही कानून में एकजुट हो गया, जिसे ऊर्जा या द्रव्यमान के संरक्षण का कानून कहा जा सकता है। करने के लिए धन्यवाद मौलिक संबंधइन दो अवधारणाओं के बीच, पदार्थ को ऊर्जा में बदला जा सकता है, और इसके विपरीत - ऊर्जा को पदार्थ में।

सामान्य सिद्धांतसापेक्षता- 1916 में आइंस्टीन द्वारा प्रकाशित गुरुत्वाकर्षण का सिद्धांत, जिस पर उन्होंने 10 वर्षों तक काम किया। एक आगामी विकाशसापेक्षता का विशेष सिद्धांत। यदि भौतिक निकाय गति करता है या पक्ष की ओर मुड़ता है, तो SRT कानून अब लागू नहीं होते हैं। तब जीआर लागू होता है, जो सामान्य मामले में भौतिक निकायों की गति की व्याख्या करता है।

सापेक्षता का सामान्य सिद्धांत यह मानता है कि गुरुत्वाकर्षण प्रभावनिकायों और क्षेत्रों के बल परस्पर क्रिया के कारण नहीं होते हैं, बल्कि उस स्थान-समय के विरूपण के कारण होते हैं जिसमें वे स्थित होते हैं। यह विकृति, विशेष रूप से, द्रव्यमान-ऊर्जा की उपस्थिति से जुड़ी है।

सामान्य सापेक्षता वर्तमान में गुरुत्वाकर्षण का सबसे सफल सिद्धांत है, जो टिप्पणियों द्वारा समर्थित है। सामान्य सापेक्षता ने एसआरटी को त्वरित लोगों के लिए सामान्यीकृत किया है, अर्थात। गैर जड़त्वीय प्रणाली। सामान्य सापेक्षता के मूल सिद्धांत इस प्रकार हैं:

- उन क्षेत्रों में प्रकाश की गति की स्थिरता के सिद्धांत की प्रयोज्यता को सीमित करना जहां गुरुत्वाकर्षण बलउपेक्षित किया जा सकता है(जहां गुरुत्वाकर्षण मजबूत होता है, प्रकाश की गति धीमी हो जाती है);

- सभी गतिशील प्रणालियों के सापेक्षता के सिद्धांत का विस्तार(और सिर्फ जड़त्वीय नहीं)।

सामान्य सापेक्षता, या गुरुत्वाकर्षण के सिद्धांत में, वह जड़त्वीय और गुरुत्वाकर्षण द्रव्यमान के तुल्यता के प्रायोगिक तथ्य या जड़त्वीय और गुरुत्वाकर्षण क्षेत्रों की तुल्यता से भी आगे बढ़ता है।

तुल्यता सिद्धांत खेलता है महत्वपूर्ण भूमिकाविज्ञान के क्षेत्र में। हम हमेशा किसी भी भौतिक प्रणाली पर जड़ता के बलों की कार्रवाई की सीधे गणना कर सकते हैं, और इससे हमें गुरुत्वाकर्षण क्षेत्र की क्रिया को जानने का मौका मिलता है, जो इसकी असमानता से अलग होता है, जो अक्सर बहुत महत्वहीन होता है।

जीआर से, एक श्रृंखला प्राप्त की गई थी महत्वपूर्ण निष्कर्ष:

1. अंतरिक्ष-समय के गुण गतिमान पदार्थ पर निर्भर करते हैं।

2. प्रकाश की किरण, जिसमें एक अक्रिय है, और फलस्वरूप, गुरुत्वाकर्षण द्रव्यमान, गुरुत्वाकर्षण क्षेत्र में झुकना चाहिए।

3. गुरुत्वाकर्षण क्षेत्र के प्रभाव में प्रकाश की आवृत्ति निम्न मानों की ओर खिसकनी चाहिए।

लंबे समय तक प्रायोगिक साक्ष्यओटी पर्याप्त नहीं था। सिद्धांत और प्रयोग के बीच समझौता काफी अच्छा है, लेकिन विभिन्न जटिल दुष्प्रभावों से प्रयोगों की शुद्धता का उल्लंघन होता है। हालांकि, मध्यम गुरुत्वाकर्षण क्षेत्रों में भी अंतरिक्ष-समय वक्रता के प्रभाव का पता लगाया जा सकता है। उदाहरण के लिए, अति संवेदनशील घड़ियां पृथ्वी की सतह पर समय के फैलाव का पता लगा सकती हैं। सामान्य सापेक्षता के प्रायोगिक आधार का विस्तार करने के लिए, 20वीं शताब्दी के उत्तरार्ध में, नए प्रयोग किए गए: जड़त्वीय और गुरुत्वाकर्षण द्रव्यमान की तुल्यता का परीक्षण किया गया (जिसमें चंद्रमा की लेजर रेंज भी शामिल है);
राडार की सहायता से बुध की परिधि की गति को स्पष्ट किया गया; मापा गुरुत्वाकर्षण विक्षेपणसूर्य द्वारा रेडियो तरंगें, ग्रहीय राडार को अंजाम दिया गया सौर प्रणाली; सौर मंडल के दूर के ग्रहों को भेजे गए अंतरिक्ष यान के साथ रेडियो संचार पर सूर्य के गुरुत्वाकर्षण क्षेत्र के प्रभाव का मूल्यांकन किया गया था, आदि। उन सभी ने, किसी न किसी रूप में, सामान्य सापेक्षता के आधार पर प्राप्त भविष्यवाणियों की पुष्टि की।

इसलिए, विशेष सिद्धांतसापेक्षता प्रकाश की गति की स्थिरता और सभी में प्रकृति के नियमों की समानता पर आधारित है भौतिक प्रणाली, और इसके आने वाले मुख्य परिणाम इस प्रकार हैं: अंतरिक्ष-समय के गुणों की सापेक्षता; द्रव्यमान और ऊर्जा की सापेक्षता; भारी और जड़त्वीय द्रव्यमान की समानता।

दार्शनिक दृष्टिकोण से सापेक्षता के सामान्य सिद्धांत का सबसे महत्वपूर्ण परिणाम गुरुत्वाकर्षण द्रव्यमान के स्थान और गति पर आसपास की दुनिया के अंतरिक्ष-समय के गुणों की निर्भरता की स्थापना है। यह शरीरों के प्रभाव के कारण है
साथ बड़ी संख्या मेंप्रकाश पथ मुड़े हुए हैं। नतीजतन, ऐसे पिंडों द्वारा बनाया गया गुरुत्वाकर्षण क्षेत्र अंततः दुनिया के अंतरिक्ष-समय के गुणों को निर्धारित करता है।

सापेक्षता का विशेष सिद्धांत गुरुत्वाकर्षण क्षेत्रों की क्रिया से सारगर्भित है और इसलिए इसके निष्कर्ष केवल अंतरिक्ष-समय के छोटे क्षेत्रों के लिए लागू होते हैं। सापेक्षता के सामान्य सिद्धांत और उससे पहले के मूलभूत सिद्धांतों के बीच मुख्य अंतर भौतिक सिद्धांतकई पुरानी अवधारणाओं की अस्वीकृति और नए के निर्माण में। यह कहने योग्य है कि सापेक्षता के सामान्य सिद्धांत ने ब्रह्मांड विज्ञान में एक वास्तविक क्रांति ला दी है। इसके आधार पर, वहाँ विभिन्न मॉडलब्रह्मांड।

अल्बर्ट आइंस्टीन की शिक्षाओं के बारे में, जो इसमें होने वाली हर चीज की सापेक्षता की गवाही देती हैं नश्वर दुनिया, आलसी जब तक नहीं जानता। लगभग सौ वर्षों से न केवल विज्ञान की दुनिया में, बल्कि अभ्यास करने वाले भौतिकविदों की दुनिया में भी विवाद चल रहे हैं। आइंस्टीन के सापेक्षता के सिद्धांत का वर्णन किया गया है सामान्य शर्तों में काफी सुलभ, और अनजान लोगों के लिए एक रहस्य नहीं है।

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कुछ सामान्य प्रश्न

महान अल्बर्ट की सैद्धांतिक शिक्षाओं की ख़ासियत को ध्यान में रखते हुए, उनके अभिधारणाओं को सैद्धांतिक भौतिकविदों की विभिन्न प्रकार की धाराओं द्वारा अस्पष्ट रूप से माना जा सकता है, काफी उच्च वैज्ञानिक स्कूल, साथ ही भौतिक और गणितीय स्कूल के तर्कहीन धारा के अनुयायी।

पिछली शताब्दी की शुरुआत में, जब वैज्ञानिक विचारों का उदय हुआ था और की पृष्ठभूमि के खिलाफ था सामाजिक बदलावकुछ वैज्ञानिक प्रवृत्तियाँ उभरने लगीं, प्रत्येक व्यक्ति की सापेक्षता का सिद्धांत जिसमें एक व्यक्ति रहता है, प्रकट हुआ। कोई फर्क नहीं पड़ता कि हमारे समकालीन कैसे मूल्यांकन करते हैं यह स्थिति, सभी में असली दुनियावास्तव में स्थिर नहीं आइंस्टीन का सापेक्षता का विशेष सिद्धांत:

• समय बदल रहा है, सामाजिक योजना में कुछ समस्याओं पर समाज के विचार और मानसिक राय बदल रही है;
• विभिन्न में संभाव्यता के सिद्धांत के बारे में सामाजिक नींव और विश्वदृष्टि सरकारी सिस्टमऔर कम से विशेष स्थितिसमय के साथ और अन्य उद्देश्य तंत्र के प्रभाव में समाज का विकास बदल गया।
• समस्याओं पर समाज के विचारों का विकास कैसे हुआ? सामाजिक विकास, वही रवैया और राय के बारे में था समय के बारे में आइंस्टीन के सिद्धांत.

जरूरी! आइंस्टीन का गुरुत्वाकर्षण का सिद्धांतइसके विकास की शुरुआत में और इसके पूरा होने के दौरान, सबसे प्रतिष्ठित वैज्ञानिकों के बीच प्रणालीगत विवादों का आधार था। उन्होंने उसके बारे में बात की, कई विवाद हुए, वह विभिन्न देशों में सबसे उच्च श्रेणी के सैलून में बातचीत का विषय बन गई।

वैज्ञानिकों ने इस पर चर्चा की, यह बातचीत का विषय था। एक ऐसी परिकल्पना भी थी कि सिद्धांत को वैज्ञानिक दुनिया के केवल तीन लोगों के लिए ही समझा जा सकता है। जब अभिधारणाओं की व्याख्या करने का समय आया, तो विज्ञान के सबसे रहस्यमय, यूक्लिडियन गणित के पुजारी शुरू हुए। फिर इसके डिजिटल मॉडल को बनाने का प्रयास किया गया और उसी पर इसकी कार्रवाई के गणितीय रूप से सत्यापित परिणाम विश्व अंतरिक्ष, परिकल्पना के लेखक ने स्वीकार किया कि यह समझना बहुत मुश्किल हो गया कि उसने क्या बनाया है। तो क्या है सापेक्षता का सामान्य सिद्धांत,क्या पड़तालऔर क्या लागू आवेदनवह आधुनिक दुनिया में मिली?

इतिहास और सिद्धांत की जड़ें

आज, अधिकांश मामलों में, महान आइंस्टीन की उपलब्धियों को संक्षेप में इस बात का पूर्ण खंडन कहा जाता है कि मूल रूप से एक स्थिर स्थिरांक क्या था। यह वह खोज थी जिसने सभी स्कूली बच्चों को भौतिक द्विपद के रूप में जाना जाने वाला खंडन करना संभव बना दिया।

दुनिया की अधिकांश आबादी, एक तरह से या किसी अन्य, ध्यान से और सोच-समझकर या सतही रूप से, एक बार भी, महान पुस्तक - बाइबिल के पन्नों की ओर मुड़ गई।

यह इसमें है कि आप इस बारे में पढ़ सकते हैं कि एक सच्ची पुष्टि क्या बन गई है सिद्धांत का सार- पिछली सदी की शुरुआत में एक युवा अमेरिकी वैज्ञानिक ने क्या काम किया। पुराने नियम के इतिहास में उत्तोलन के तथ्य और अन्य काफी सामान्य चीजें एक बार आधुनिक समय में चमत्कार बन गईं। ईथर एक ऐसा स्थान है जिसमें एक व्यक्ति पूरी तरह से अलग जीवन जीता है। क्षेत्र में कई विश्व हस्तियों द्वारा हवा में जीवन की विशेषताओं का अध्ययन किया गया था प्राकृतिक विज्ञान. और आइंस्टीन का गुरुत्वाकर्षण का सिद्धांतपुष्टि की कि प्राचीन पुस्तक- यह सही है।

हेंड्रिक लोरेंत्ज़ और हेनरी पोंकारे के कार्यों ने प्रयोगात्मक रूप से ईथर की कुछ विशेषताओं की खोज करना संभव बना दिया। सबसे पहले, यह की रचना है गणितीय मॉडलशांति। आधार एक व्यावहारिक पुष्टि थी कि जब भौतिक कण ईथर अंतरिक्ष में चलते हैं, तो वे गति की दिशा के सापेक्ष अनुबंध करते हैं।

इन महान वैज्ञानिकों के कार्यों ने सिद्धांत के मुख्य सिद्धांतों की नींव बनाना संभव बना दिया। बिल्कुल दिया गया तथ्यदेता है स्थायी सामग्रीयह दावा करने के लिए कि नोबेल पुरस्कार विजेता के कार्य और अल्बर्ट का सापेक्षवादी सिद्धांतसाहित्यिक चोरी थे और अब भी हैं। कई वैज्ञानिक आज तर्क देते हैं कि कई अभिधारणाओं को बहुत पहले स्वीकार किया गया था, उदाहरण के लिए:

• घटनाओं की सशर्त एक साथ की अवधारणा;
• निरंतर द्विपद परिकल्पना के सिद्धांत और प्रकाश की गति के मानदंड।

करने के लिए क्या करें सापेक्षता के सिद्धांत को समझें? बात अतीत की है। पोंकारे के कार्यों में यह परिकल्पना सामने रखी गई थी कि उच्च गतियांत्रिकी के नियमों पर पुनर्विचार करने की आवश्यकता है। बयानों के लिए धन्यवाद फ्रेंच भौतिकी शिक्षामैंने इस बारे में सीखा कि प्रक्षेपण में गति ईथर अंतरिक्ष के सिद्धांत से कितनी संबंधित है।

स्थैतिक विज्ञान में, विभिन्न भौतिक वस्तुओं के साथ चलने के लिए बड़ी मात्रा में भौतिक प्रक्रियाओं पर विचार किया गया था। सामान्य अवधारणा के अभिधारणाएँ त्वरित वस्तुओं के साथ होने वाली प्रक्रियाओं का वर्णन करती हैं, गुरुत्वाकर्षण कणों के अस्तित्व और स्वयं गुरुत्वाकर्षण की व्याख्या करती हैं। सापेक्षता के सिद्धांत का सारउन तथ्यों की व्याख्या करने में जो पहले वैज्ञानिकों के लिए बकवास थे। यदि गति की विशेषताओं और यांत्रिकी के नियमों का वर्णन करना आवश्यक है, तो प्रकाश की गति के करीब आने की स्थितियों में अंतरिक्ष और समय की निरंतरता का संबंध, सापेक्षता के सिद्धांत के अभिधारणाओं का विशेष रूप से उपयोग किया जाना चाहिए।

सिद्धांत के बारे में संक्षेप में और स्पष्ट रूप से

महान अल्बर्ट की शिक्षा उनके सामने भौतिकविदों की शिक्षा से कैसे भिन्न है? पहले, भौतिकी एक बल्कि स्थिर विज्ञान था जो "यहाँ, आज और अब" प्रणाली के क्षेत्र में प्रकृति में सभी प्रक्रियाओं के विकास के सिद्धांतों पर विचार करता था। आइंस्टीन ने न केवल आसपास होने वाली हर चीज को देखना संभव बनाया त्रि-आयामी अंतरिक्ष, बल्कि विभिन्न वस्तुओं और समय के बिंदुओं के सापेक्ष भी।

ध्यान! 1905 में, जब आइंस्टीन ने सापेक्षता का अपना सिद्धांत प्रकाशित किया, उसने समझाने की अनुमति दी और में किफायती विकल्पविभिन्न जड़त्वीय संदर्भ प्रणालियों के बीच गति की व्याख्या करना।

इसके मुख्य प्रावधान एक वस्तु को लेने के बजाय एक दूसरे के सापेक्ष गतिमान दो वस्तुओं के निरंतर वेगों का अनुपात है, जिसे निरपेक्ष संदर्भ कारकों में से एक के रूप में लिया जा सकता है।

सिद्धांत की विशेषताइस तथ्य में निहित है कि इसे एक के संबंध में माना जा सकता है असाधारण परिस्थिति. मुख्य कारक:

1. आंदोलन की दिशा की सीधीता;
2. एक भौतिक शरीर की गति की एकरूपता।

दिशा या अन्य सरल मापदंडों को बदलते समय, जब कोई भौतिक शरीर गति कर सकता है या बग़ल में मुड़ सकता है, तो सापेक्षता के स्थिर सिद्धांत के नियम मान्य नहीं होते हैं। इस मामले में, बल में प्रवेश सामान्य कानूनसापेक्षता, जो भौतिक निकायों की गति की व्याख्या कर सकती है सामान्य परिस्थिति. इस प्रकार, आइंस्टीन ने बातचीत के सभी सिद्धांतों के लिए एक स्पष्टीकरण पाया भौतिक शरीरअंतरिक्ष में एक दूसरे।

सापेक्षता के सिद्धांत के सिद्धांत

सिद्धांत के सिद्धांत

सापेक्षता के बारे में बयान सौ वर्षों से सबसे जीवंत चर्चा का विषय रहा है। अधिकांश वैज्ञानिक मानते हैं विभिन्न विकल्पभौतिकी के दो सिद्धांतों के अनुप्रयोग के रूप में अभिधारणाओं का अनुप्रयोग। और यह पथ अनुप्रयुक्त भौतिकी के क्षेत्र में सबसे लोकप्रिय है। बुनियादी अभिधारणा सापेक्षता का सिद्धांत, रोचक तथ्य , जिसे आज अकाट्य पुष्टि मिली:

• सापेक्षता का सिद्धांत। भौतिकी के सभी नियमों के तहत निकायों के अनुपात का संरक्षण। उन्हें संदर्भ के जड़त्वीय फ्रेम के रूप में स्वीकार करना, जो एक दूसरे के सापेक्ष स्थिर गति से चलते हैं।
• प्रकाश की गति के बारे में अभिधारणा कीजिए। गति और प्रकाश स्रोतों के साथ संबंध की परवाह किए बिना, यह सभी स्थितियों में अपरिवर्तित रहता है।

नए शिक्षण और सबसे अधिक में से एक के बुनियादी अभिधारणाओं के बीच अंतर्विरोधों के बावजूद सटीक विज्ञानस्थिर स्थिर संकेतकों के आधार पर नई परिकल्पना आकर्षित हुई ताजा आंखेंपर दुनिया. वैज्ञानिक की सफलता सुनिश्चित की गई, जिसकी पुष्टि के पुरस्कार से हुई नोबेल पुरुस्कारसटीक विज्ञान के क्षेत्र में।

इतनी भारी लोकप्रियता का कारण क्या है, और आइंस्टीन ने अपने सापेक्षता के सिद्धांत की खोज कैसे की?? एक युवा वैज्ञानिक की रणनीति।

1. अब तक, विश्व-प्रसिद्ध वैज्ञानिकों ने एक थीसिस को सामने रखा है, और उसके बाद ही की एक श्रृंखला को अंजाम दिया है व्यावहारिक अनुसंधान. अगर पर निश्चित क्षणप्राप्त डेटा जो फिट नहीं है सामान्य सिद्धांत, कारणों को संक्षेप में बताते हुए उन्हें गलत माना गया।
2. युवा प्रतिभा ने मौलिक रूप से अलग रणनीति का इस्तेमाल किया, सेट व्यावहारिक अनुभव, वे धारावाहिक थे। प्राप्त परिणाम, इस तथ्य के बावजूद कि वे किसी तरह वैचारिक श्रृंखला में फिट नहीं हो सके, एक सुसंगत सिद्धांत में पंक्तिबद्ध थे। और कोई "गलतियाँ" और "त्रुटियाँ", हर पल सापेक्षता परिकल्पना, उदाहरणऔर टिप्पणियों के परिणाम क्रांतिकारी सैद्धांतिक सिद्धांत में स्पष्ट रूप से फिट होते हैं।
3. भविष्य नोबेल पुरस्कार विजेतारहस्यमय ईथर का अध्ययन करने की आवश्यकता का खंडन किया, जहां प्रकाश की तरंगें फैलती हैं। यह विश्वास कि ईथर मौजूद है, ने कई महत्वपूर्ण भ्रांतियों को जन्म दिया है। मुख्य अभिधारणा ईथर माध्यम में प्रक्रिया को देखने वाले के सापेक्ष प्रकाश किरण के वेग में परिवर्तन है।

डमी के लिए सापेक्षता

सापेक्षता का सिद्धांत सबसे सरल व्याख्या है

निष्कर्ष

वैज्ञानिक की मुख्य उपलब्धि अंतरिक्ष और समय जैसी मात्राओं के सामंजस्य और एकता का प्रमाण है। तीन आयामों के भाग के रूप में इन दो सातत्य के संबंध की मौलिक प्रकृति, समय आयाम के साथ संयुक्त, ने प्रकृति के कई रहस्यों को सीखना संभव बना दिया। भौतिक संसार. करने के लिए धन्यवाद आइंस्टीन का गुरुत्वाकर्षण का सिद्धांतगहराई और अन्य उपलब्धियों का अध्ययन उपलब्ध हो गया आधुनिक विज्ञानआखिरकार, आज तक शिक्षाओं की पूरी संभावनाओं का उपयोग नहीं किया गया है।

सौ साल पहले, 1915 में, एक युवा स्विस वैज्ञानिक, जो उस समय पहले ही बना चुका था क्रांतिकारी खोजेंभौतिकी में, गुरुत्वाकर्षण की एक मौलिक रूप से नई समझ का प्रस्ताव रखा।

1915 में, आइंस्टीन ने सापेक्षता के सामान्य सिद्धांत को प्रकाशित किया, जो गुरुत्वाकर्षण को स्पेसटाइम की मूल संपत्ति के रूप में दर्शाता है। उन्होंने अंतरिक्ष-समय की वक्रता का ऊर्जा और पदार्थ की गति और उसमें मौजूद विकिरण पर प्रभाव का वर्णन करने वाले समीकरणों की एक श्रृंखला प्रस्तुत की।

एक सौ साल बाद, सापेक्षता का सामान्य सिद्धांत (जीआर) आधुनिक विज्ञान के निर्माण का आधार बना, इसने उन सभी परीक्षणों को झेला है जिनके साथ वैज्ञानिकों ने इस पर हमला किया था।

लेकिन हाल तक प्रयोगों का संचालन करना संभव नहीं था चरम स्थितियांसिद्धांत की स्थिरता का परीक्षण करने के लिए।

यह आश्चर्यजनक है कि सापेक्षता का सिद्धांत 100 से अधिक वर्षों में कितना मजबूत साबित हुआ है। आइंस्टीन ने जो लिखा था, हम अभी भी उसका उपयोग कर रहे हैं!

क्लिफोर्ड विल, सैद्धांतिक भौतिक विज्ञानी, फ्लोरिडा विश्वविद्यालय

वैज्ञानिकों के पास अब सामान्य सापेक्षता से परे भौतिकी की खोज करने की तकनीक है।

गुरुत्वाकर्षण पर एक नया रूप

सापेक्षता का सामान्य सिद्धांत गुरुत्वाकर्षण को बल के रूप में नहीं बताता है (जैसा कि न्यूटनियन भौतिकी में प्रकट होता है), लेकिन वस्तुओं के द्रव्यमान के कारण अंतरिक्ष-समय की वक्रता के रूप में। पृथ्वी सूर्य के चारों ओर घूमती है, इसलिए नहीं कि तारा उसे आकर्षित करता है, बल्कि इसलिए कि सूर्य अंतरिक्ष-समय को विकृत करता है। यदि एक भारी बॉलिंग बॉल को स्ट्रेच्ड कंबल पर रखा जाता है, तो कंबल का आकार बदल जाएगा - गुरुत्वाकर्षण उसी तरह अंतरिक्ष को प्रभावित करता है।

आइंस्टीन के सिद्धांत ने कुछ पागल खोजों की भविष्यवाणी की थी। उदाहरण के लिए, ब्लैक होल के अस्तित्व की संभावना, जो अंतरिक्ष-समय को इस हद तक मोड़ देती है कि अंदर से कुछ भी नहीं बच सकता, प्रकाश भी नहीं। सिद्धांत के आधार पर, आज आम तौर पर स्वीकृत राय के प्रमाण मिले कि ब्रह्मांड का विस्तार और गति हो रही है।

सापेक्षता के सामान्य सिद्धांत की पुष्टि अनेक अवलोकनों द्वारा की गई है। आइंस्टीन ने स्वयं बुध की कक्षा की गणना करने के लिए सामान्य सापेक्षता का उपयोग किया, जिसकी गति को न्यूटन के नियमों द्वारा वर्णित नहीं किया जा सकता है। आइंस्टीन ने वस्तुओं के अस्तित्व की इतनी बड़ी भविष्यवाणी की थी कि वे प्रकाश को मोड़ देते हैं। यह एक गुरुत्वाकर्षण लेंसिंग घटना है जिसका खगोलविदों को अक्सर सामना करना पड़ता है। उदाहरण के लिए, एक्सोप्लैनेट की खोज उस तारे के गुरुत्वाकर्षण क्षेत्र द्वारा घुमावदार विकिरण में सूक्ष्म परिवर्तनों के प्रभाव पर आधारित है, जिसके चारों ओर ग्रह घूमता है।

आइंस्टीन के सिद्धांत का परीक्षण

सामान्य सापेक्षता सामान्य गुरुत्वाकर्षण के लिए अच्छी तरह से काम करती है, जैसा कि पृथ्वी पर प्रयोगों और सौर मंडल के ग्रहों के अवलोकन द्वारा दिखाया गया है। लेकिन विषम परिस्थितियों में इसका परीक्षण कभी नहीं किया गया। मजबूत प्रभावभौतिकी की सीमाओं पर स्थित रिक्त स्थान में क्षेत्र।

ऐसी परिस्थितियों में किसी सिद्धांत का परीक्षण करने का सबसे आशाजनक तरीका अंतरिक्ष-समय में परिवर्तन का निरीक्षण करना है, जिसे गुरुत्वाकर्षण तरंगें कहा जाता है। वे एक परिणाम के रूप में प्रकट होते हैं प्रमुख ईवेंट, दो विशाल पिंडों के विलय के दौरान, जैसे कि ब्लैक होल, या विशेष रूप से घनी वस्तुएं - न्यूट्रॉन तारे।

इस परिमाण के एक ब्रह्मांडीय आतिशबाजी में अंतरिक्ष-समय में केवल सबसे छोटी तरंगें होंगी। उदाहरण के लिए, यदि दो ब्लैक होल टकराते हैं और हमारी आकाशगंगा में कहीं विलीन हो जाते हैं, तो गुरुत्वाकर्षण तरंगें पृथ्वी पर वस्तुओं के बीच की दूरी को एक परमाणु नाभिक के व्यास के एक हजारवें हिस्से के अलावा एक मीटर तक खींच और संकुचित कर सकती हैं।

ऐसे प्रयोग सामने आए हैं जो ऐसी घटनाओं के कारण अंतरिक्ष-समय में परिवर्तन रिकॉर्ड कर सकते हैं।

अगले दो साल में गुरुत्वाकर्षण तरंगों को ठीक करने की अच्छी संभावना है।

क्लिफोर्ड विलो

लेजर इंटरफेरोमेट्रिक ग्रेविटेशनल वेव ऑब्जर्वेटरी (LIGO), रिचलैंड, वाशिंगटन और लिविंगस्टन, लुइसियाना के पास वेधशालाओं के साथ, दोहरे एल-आकार के डिटेक्टरों में मिनट विकृतियों का पता लगाने के लिए एक लेजर का उपयोग करता है। जैसे ही स्पेस-टाइम रिपल्स डिटेक्टरों से गुजरते हैं, वे स्पेस को स्ट्रेच और कंप्रेस करते हैं, जिससे डिटेक्टर आयाम बदल देता है। और LIGO उन्हें माप सकता है।

LIGO ने 2002 में लॉन्च की एक श्रृंखला शुरू की, लेकिन यह निशान नहीं मारा। 2010 में सुधार किए गए थे, और संगठन के उत्तराधिकारी, उन्नत एलआईजीओ वेधशाला, को इस वर्ष फिर से चालू होना चाहिए। कई नियोजित प्रयोगों का उद्देश्य खोज करना है गुरुत्वाकर्षण लहरों.

सापेक्षता के सिद्धांत का परीक्षण करने का दूसरा तरीका गुरुत्वाकर्षण तरंगों के गुणों को देखना है। उदाहरण के लिए, उन्हें ध्रुवीकृत किया जा सकता है, जैसे ध्रुवीकृत चश्मे से गुजरने वाला प्रकाश। सापेक्षता का सिद्धांत इस तरह के प्रभाव की विशेषताओं की भविष्यवाणी करता है, और गणना से कोई भी विचलन सिद्धांत पर संदेह करने का कारण बन सकता है।

एकीकृत सिद्धांत

क्लिफर्ड विल का मानना ​​है कि गुरुत्वाकर्षण तरंगों की खोज से आइंस्टीन के सिद्धांत को ही बल मिलेगा:

मुझे लगता है कि हमें यह सुनिश्चित करने के लिए सामान्य सापेक्षता के प्रमाण की तलाश में रहना चाहिए कि यह सही है।

इन प्रयोगों की बिल्कुल आवश्यकता क्यों है?

आधुनिक भौतिकी के सबसे महत्वपूर्ण और मायावी कार्यों में से एक सिद्धांत की खोज है जो आइंस्टीन के शोध, यानी स्थूल जगत का विज्ञान, और क्वांटम यांत्रिकी, सबसे छोटी वस्तुओं की वास्तविकता को एक साथ जोड़ देगा।

इस दिशा में प्रगति, क्वांटम गुरुत्व, को सापेक्षता के सामान्य सिद्धांत में परिवर्तन की आवश्यकता हो सकती है। संभव है क्षेत्र में प्रयोग क्वांटम गुरुत्वइतनी ऊर्जा की आवश्यकता होगी कि उनका संचालन करना असंभव होगा। "लेकिन कौन जानता है," विल कहते हैं, "शायद अंदर" क्वांटम ब्रह्मांडएक प्रभाव है, महत्वहीन, लेकिन खोजने योग्य।

स्टीफन हॉकिंग और लियोनार्ड मालोडिनोव की पुस्तक "द शॉर्टेस्ट हिस्ट्री ऑफ टाइम" से सामग्री

सापेक्षता

आइंस्टीन की मौलिक अभिधारणा, जिसे सापेक्षता का सिद्धांत कहा जाता है, में कहा गया है कि भौतिकी के सभी नियम सभी स्वतंत्र रूप से घूमने वाले पर्यवेक्षकों के लिए समान होने चाहिए, चाहे उनकी गति कुछ भी हो। यदि प्रकाश की गति लगातार, तो किसी भी स्वतंत्र रूप से घूमने वाले पर्यवेक्षक को उसी गति को ठीक करना चाहिए, चाहे वह प्रकाश स्रोत तक कितनी भी गति से पहुंच जाए या उससे दूर चला जाए।

प्रकाश की गति पर सभी पर्यवेक्षकों के सहमत होने की आवश्यकता समय की अवधारणा में बदलाव लाती है। सापेक्षता के सिद्धांत के अनुसार, एक ट्रेन की सवारी करने वाला और एक प्लेटफॉर्म पर खड़ा एक पर्यवेक्षक प्रकाश द्वारा तय की गई दूरी पर असहमत होगा। चूँकि गति समय से विभाजित दूरी है, एक ही रास्तापर्यवेक्षकों के लिए प्रकाश की गति पर सहमत होना समय पर असहमत होना भी है। दूसरे शब्दों में, सापेक्षता ने निरपेक्ष समय के विचार को समाप्त कर दिया! यह पता चला कि प्रत्येक पर्यवेक्षक के पास समय का अपना माप होना चाहिए, और अलग-अलग पर्यवेक्षकों के लिए समान घड़ियां जरूरी नहीं कि एक ही समय दिखाएं।

यह कहते हुए कि अंतरिक्ष के तीन आयाम हैं, हमारा मतलब है कि इसमें एक बिंदु की स्थिति को तीन संख्याओं - निर्देशांक का उपयोग करके व्यक्त किया जा सकता है। यदि हम अपने विवरण में समय का परिचय देते हैं, तो हमें एक चार-आयामी अंतरिक्ष-समय मिलता है।

सापेक्षता के सिद्धांत का एक अन्य प्रसिद्ध परिणाम द्रव्यमान और ऊर्जा की तुल्यता है, जिसे प्रसिद्ध आइंस्टीन समीकरण E = mc 2 (जहाँ E ऊर्जा है, m शरीर का द्रव्यमान है, c प्रकाश की गति है) द्वारा व्यक्त किया गया है। ऊर्जा और द्रव्यमान की तुल्यता के कारण गतिज ऊर्जा, जो किसी भौतिक वस्तु की गति के कारण होता है, उसके द्रव्यमान को बढ़ाता है। दूसरे शब्दों में, वस्तु को ओवरक्लॉक करना अधिक कठिन हो जाता है।

यह प्रभाव केवल उन पिंडों के लिए महत्वपूर्ण है जो प्रकाश की गति के करीब गति से चलते हैं। उदाहरण के लिए, प्रकाश की गति के 10% के बराबर गति पर, शरीर का द्रव्यमान आराम की तुलना में केवल 0.5% अधिक होगा, लेकिन प्रकाश की गति के 90% की गति से, द्रव्यमान पहले से ही अधिक होगा सामान्य से दोगुने से भी ज्यादा। जैसे-जैसे हम प्रकाश की गति के करीब पहुंचते हैं, शरीर का द्रव्यमान तेजी से और तेजी से बढ़ता है, इसलिए इसे तेज करने के लिए हर चीज की आवश्यकता होती है। ज्यादा उर्जा. सापेक्षता के सिद्धांत के अनुसार कोई वस्तु कभी भी प्रकाश की गति तक नहीं पहुंच सकती, क्योंकि इस मामले मेंइसका द्रव्यमान अनंत हो जाएगा, और द्रव्यमान और ऊर्जा की समानता के कारण, इसके लिए अनंत ऊर्जा की आवश्यकता होगी। यही कारण है कि सापेक्षता का सिद्धांत किसी भी सामान्य शरीर को प्रकाश की गति से कम गति से चलने के लिए हमेशा के लिए बर्बाद कर देता है। केवल प्रकाश या अन्य तरंगें जिनका अपना कोई द्रव्यमान नहीं होता है, वे प्रकाश की गति से गति कर सकती हैं।

घुमावदार जगह

आइंस्टीन का सापेक्षता का सामान्य सिद्धांत इस क्रांतिकारी धारणा पर आधारित है कि गुरुत्वाकर्षण कोई साधारण बल नहीं है, बल्कि इस तथ्य का परिणाम है कि अंतरिक्ष-समय सपाट नहीं है, जैसा कि एक बार सोचा गया था। सामान्य सापेक्षता में, स्पेसटाइम उसमें रखे द्रव्यमान और ऊर्जा द्वारा मुड़ा हुआ या विकृत होता है। पृथ्वी जैसे पिंड गुरुत्वाकर्षण बल के प्रभाव में नहीं बल्कि घुमावदार कक्षाओं में चलते हैं।

चूंकि जियोडेसिक लाइन है सबसे छोटी रेखादो हवाई अड्डों के बीच, नाविक ऐसे मार्गों पर विमान उड़ाते हैं। उदाहरण के लिए, आप भौगोलिक समानांतर के साथ लगभग पूर्व में न्यूयॉर्क से मैड्रिड तक 5,966 किलोमीटर की उड़ान भरने के लिए एक कम्पास का अनुसरण कर सकते हैं। लेकिन आपको केवल 5802 किलोमीटर की दूरी तय करनी होगी यदि आप एक बड़े घेरे में उड़ते हैं, पहले उत्तर-पूर्व की ओर और फिर धीरे-धीरे पूर्व की ओर और फिर दक्षिण-पूर्व की ओर। मानचित्र पर इन दो मार्गों को देखें, जहां पृथ्वी की सतहविकृत (फ्लैट का प्रतिनिधित्व किया), भ्रामक। सतह पर एक बिंदु से दूसरे बिंदु पर "सीधे" पूर्व की ओर बढ़ना विश्व, आप वास्तव में एक सीधी रेखा में नहीं चल रहे हैं, या यों कहें, सबसे छोटी, भूगणितीय रेखा में नहीं।

यदि अंतरिक्ष में एक सीधी रेखा में गति करने वाले अंतरिक्ष यान के प्रक्षेपवक्र को पृथ्वी की द्वि-आयामी सतह पर प्रक्षेपित किया जाता है, तो यह पता चलता है कि यह घुमावदार है।

सामान्य सापेक्षता के अनुसार, गुरुत्वाकर्षण क्षेत्रों को प्रकाश को मोड़ना चाहिए। उदाहरण के लिए, सिद्धांत भविष्यवाणी करता है कि सूर्य के पास, तारे के द्रव्यमान के प्रभाव में प्रकाश की किरणें अपनी दिशा में थोड़ी मुड़ी हुई होनी चाहिए। इसका मतलब यह है कि दूर के तारे का प्रकाश, यदि यह सूर्य के पास से गुजरता है, तो एक छोटे कोण से विचलित हो जाएगा, जिसके कारण पृथ्वी पर एक पर्यवेक्षक उस तारे को ठीक से नहीं देख पाएगा जहां वह वास्तव में स्थित है।

याद रखें कि सापेक्षता के विशेष सिद्धांत के मूल सिद्धांत के अनुसार, सभी भौतिक नियम सभी स्वतंत्र रूप से चलने वाले पर्यवेक्षकों के लिए समान हैं, उनकी गति की परवाह किए बिना। मोटे तौर पर, तुल्यता का सिद्धांत इस नियम को उन पर्यवेक्षकों तक फैलाता है जो स्वतंत्र रूप से नहीं, बल्कि गुरुत्वाकर्षण क्षेत्र के प्रभाव में चलते हैं।

अंतरिक्ष के पर्याप्त रूप से छोटे क्षेत्रों में, यह तय करना असंभव है कि आप गुरुत्वाकर्षण क्षेत्र में आराम कर रहे हैं या इसके साथ आगे बढ़ रहे हैं निरंतर त्वरणखाली जगह में।

कल्पना कीजिए कि आप के बीच में एक लिफ्ट में हैं खाली जगह. कोई गुरुत्वाकर्षण नहीं है, कोई ऊपर और नीचे नहीं है। आप स्वतंत्र रूप से तैरते हैं। फिर लिफ्ट निरंतर त्वरण के साथ चलना शुरू करती है। आप अचानक वजन महसूस करते हैं। यही है, आपको लिफ्ट की दीवारों में से एक के खिलाफ दबाया जाता है, जिसे अब एक मंजिल के रूप में माना जाता है। यदि आप एक सेब उठाते हैं और उसे जाने देते हैं, तो वह फर्श पर गिर जाएगा। वास्तव में, अब जब आप त्वरण के साथ आगे बढ़ रहे हैं, तो लिफ्ट के अंदर सब कुछ ठीक उसी तरह होगा जैसे कि लिफ्ट बिल्कुल नहीं चलती, बल्कि एक समान गुरुत्वाकर्षण क्षेत्र में टिकी हुई है। आइंस्टीन ने महसूस किया कि जिस तरह आप यह नहीं बता सकते कि आप ट्रेन की कार में हैं या नहीं, यह स्थिर है या समान रूप से चलती है, उसी तरह जब आप लिफ्ट के अंदर होते हैं तो आप यह नहीं बता सकते कि यह निरंतर त्वरण से चल रहा है या वर्दी में है गति। गुरुत्वाकर्षण क्षेत्र। इस समझ का परिणाम तुल्यता का सिद्धांत था।

तुल्यता सिद्धांत और उसके प्रकट होने का दिया गया उदाहरण तभी मान्य होगा जब जड़त्वीय द्रव्यमान(न्यूटन के दूसरे नियम में शामिल है, जो यह निर्धारित करता है कि किस प्रकार का त्वरण शरीर को उस पर लागू बल देता है) और गुरुत्वाकर्षण द्रव्यमान (न्यूटन के गुरुत्वाकर्षण के नियम में शामिल है, जो मूल्य निर्धारित करता है) गुरुत्वाकर्षण आकर्षण) अनिवार्य रूप से समान हैं।

तुल्यता के सिद्धांत को प्राप्त करने के लिए आइंस्टीन द्वारा जड़त्वीय और गुरुत्वाकर्षण द्रव्यमान की तुल्यता का उपयोग और, अंततः, सामान्य सापेक्षता का संपूर्ण सिद्धांत इतिहास में अभूतपूर्व है। मानव विचारतार्किक निष्कर्षों के लगातार और लगातार विकास का एक उदाहरण।

समय मंदी

सामान्य सापेक्षता की एक और भविष्यवाणी यह ​​है कि पृथ्वी जैसे विशाल पिंडों के आसपास, समय धीमा होना चाहिए।

अब, तुल्यता के सिद्धांत से परिचित होने के बाद, हम एक और कार्य करके आइंस्टीन के तर्क के पाठ्यक्रम का अनुसरण कर सकते हैं सोचा प्रयोग, जो दर्शाता है कि गुरुत्वाकर्षण समय को क्यों प्रभावित करता है। कल्पना कीजिए कि एक रॉकेट अंतरिक्ष में उड़ रहा है। सुविधा के लिए, हम मान लेंगे कि इसका शरीर इतना बड़ा है कि प्रकाश को ऊपर से नीचे तक गुजरने में एक सेकंड का समय लगता है। अंत में, मान लीजिए कि रॉकेट में दो पर्यवेक्षक हैं, एक शीर्ष पर, छत के पास, दूसरा नीचे की मंजिल पर, और दोनों एक ही घड़ी से लैस हैं जो सेकंड गिनती है।

आइए मान लें कि ऊपरी पर्यवेक्षक, अपनी घड़ी की उलटी गिनती की प्रतीक्षा कर रहा है, तुरंत निचले को एक हल्का संकेत भेजता है। अगली गिनती में, यह दूसरा संकेत भेजता है। हमारी शर्तों के अनुसार, प्रत्येक सिग्नल को निचले पर्यवेक्षक तक पहुंचने में एक सेकंड का समय लगेगा। चूंकि ऊपरी पर्यवेक्षक एक सेकंड के अंतराल के साथ दो प्रकाश संकेत भेजता है, निचला पर्यवेक्षक भी उन्हें उसी अंतराल के साथ पंजीकृत करेगा।

यदि इस प्रयोग में, अंतरिक्ष में स्वतंत्र रूप से तैरने के बजाय, रॉकेट गुरुत्वाकर्षण की क्रिया का अनुभव करते हुए, पृथ्वी पर खड़ा होगा, तो क्या बदलेगा? न्यूटन के सिद्धांत के अनुसार, गुरुत्वाकर्षण किसी भी तरह से स्थिति को प्रभावित नहीं करेगा: यदि ऊपर का पर्यवेक्षक एक सेकंड के अंतराल पर संकेतों को प्रसारित करता है, तो नीचे का पर्यवेक्षक उन्हें उसी अंतराल पर प्राप्त करेगा। लेकिन तुल्यता का सिद्धांत घटनाओं के एक अलग विकास की भविष्यवाणी करता है। यदि हम तुल्यता के सिद्धांत के अनुसार गुरुत्वीय क्रिया को मानसिक रूप से निरंतर त्वरण से प्रतिस्थापित कर दें, तो हम किसे समझ सकते हैं। यह एक उदाहरण है कि कैसे आइंस्टीन ने गुरुत्वाकर्षण के अपने नए सिद्धांत को बनाने के लिए तुल्यता के सिद्धांत का इस्तेमाल किया।

तो, मान लीजिए कि हमारा रॉकेट तेज हो रहा है। (हम मानेंगे कि यह धीरे-धीरे तेज हो रहा है, ताकि इसकी गति प्रकाश की गति के करीब न पहुंचे।) चूंकि रॉकेट बॉडी ऊपर की ओर बढ़ रही है, इसलिए पहले सिग्नल को पहले की तुलना में कम दूरी तय करनी होगी (त्वरण शुरू होने से पहले), और मुझे एक सेकंड देने से पहले निचले पर्यवेक्षक के पास पहुंचेंगे। यदि रॉकेट स्थिर गति से आगे बढ़ रहा था, तो दूसरा संकेत ठीक उसी मात्रा में पहले पहुंचेगा, जिससे दोनों संकेतों के बीच का अंतराल एक सेकंड के बराबर बना रहे। लेकिन दूसरा संकेत भेजने के समय, त्वरण के कारण, रॉकेट पहले भेजने के क्षण की तुलना में तेजी से आगे बढ़ता है, जिससे दूसरा संकेत पहले की तुलना में कम दूरी तय करेगा, और कम समय भी खर्च करेगा। नीचे प्रेक्षक, अपनी घड़ी की जाँच करते हुए, ध्यान देगा कि संकेतों के बीच का अंतराल एक सेकंड से कम है, और ऊपर के पर्यवेक्षक से असहमत होगा, जो दावा करता है कि उसने ठीक एक सेकंड बाद सिग्नल भेजे।

एक त्वरित रॉकेट के मामले में, यह प्रभाव शायद विशेष रूप से आश्चर्यजनक नहीं होना चाहिए। आखिरकार, हमने इसे अभी समझाया है! लेकिन याद रखें: तुल्यता का सिद्धांत कहता है कि ऐसा ही होता है जब रॉकेट गुरुत्वाकर्षण क्षेत्र में आराम करता है। इसलिए, भले ही रॉकेट तेज नहीं हो रहा हो, लेकिन, उदाहरण के लिए, पृथ्वी की सतह पर लॉन्च पैड पर खड़े होकर, ऊपरी पर्यवेक्षक द्वारा एक सेकंड के अंतराल पर (उसकी घड़ी के अनुसार) भेजे गए सिग्नल निचले स्तर पर पहुंचेंगे। एक छोटे अंतराल पर (उसकी घड़ी के अनुसार) पर्यवेक्षक। यह वाकई अद्भुत है!

गुरुत्वाकर्षण समय के पाठ्यक्रम को बदलता है। जिस प्रकार विशेष सापेक्षता हमें बताती है कि समय चलता हैएक दूसरे के सापेक्ष गतिमान प्रेक्षकों के लिए अलग-अलग, सामान्य सापेक्षता यह घोषणा करती है कि विभिन्न गुरुत्वाकर्षण क्षेत्रों में पर्यवेक्षकों के लिए समय की अवधि अलग है। सापेक्षता के सामान्य सिद्धांत के अनुसार, निचला पर्यवेक्षक संकेतों के बीच एक छोटा अंतराल दर्ज करता है, क्योंकि समय पृथ्वी की सतह के पास अधिक धीरे-धीरे बहता है, क्योंकि यहां गुरुत्वाकर्षण अधिक मजबूत होता है। गुरुत्वाकर्षण क्षेत्र जितना मजबूत होगा, यह प्रभाव उतना ही अधिक होगा।

हमारी जैविक घड़ीसमय बीतने के साथ परिवर्तनों का भी जवाब दें। यदि जुड़वा बच्चों में से एक पहाड़ की चोटी पर रहता है और दूसरा समुद्र के किनारे रहता है, तो पहले की उम्र दूसरे से तेज होगी। इस मामले में, उम्र में अंतर नगण्य होगा, लेकिन जैसे ही जुड़वा बच्चों में से एक अंतरिक्ष यान में लंबी यात्रा पर जाता है, जो प्रकाश की गति के करीब गति को तेज करता है, यह काफी बढ़ जाएगा। जब पथिक वापस आएगा, तो वह पृथ्वी पर रहने वाले अपने भाई से बहुत छोटा होगा। इस मामले को जुड़वां विरोधाभास के रूप में जाना जाता है, लेकिन यह केवल उन लोगों के लिए एक विरोधाभास है जो पूर्ण समय के विचार को धारण करते हैं। सापेक्षता के सिद्धांत में कोई अद्वितीय निरपेक्ष समय नहीं है - प्रत्येक व्यक्ति का अपना समय होता है, जो इस बात पर निर्भर करता है कि वह कहाँ है और कैसे चलता है।

उपग्रहों से संकेत प्राप्त करने वाले अति-सटीक नेविगेशन सिस्टम के आगमन के साथ, विभिन्न ऊंचाई पर घड़ी की दरों में अंतर बन गया है व्यावहारिक मूल्य. यदि उपकरण ने सामान्य सापेक्षता की भविष्यवाणियों को नजरअंदाज कर दिया, तो स्थिति निर्धारित करने में त्रुटि कई किलोमीटर तक पहुंच सकती है!

सापेक्षता के सामान्य सिद्धांत के आगमन ने स्थिति को मौलिक रूप से बदल दिया। स्थान और समय ने स्थिति प्राप्त की है गतिशील संस्थाएं. जब पिंड गति करते हैं या बल कार्य करते हैं, तो वे स्थान और समय की वक्रता का कारण बनते हैं, और अंतरिक्ष-समय की संरचना, बदले में, निकायों की गति और बलों की क्रिया को प्रभावित करती है। अंतरिक्ष और समय न केवल ब्रह्मांड में होने वाली हर चीज को प्रभावित करते हैं, बल्कि वे स्वयं भी इस सब पर निर्भर हैं।

एक निडर अंतरिक्ष यात्री की कल्पना करें जो एक प्रलयकारी पतन के दौरान एक ढहते हुए तारे की सतह पर रहता है। उसकी घड़ी के किसी बिंदु पर, 11:00 बजे, तारा एक महत्वपूर्ण त्रिज्या तक सिकुड़ जाएगा, जिसके आगे गुरुत्वाकर्षण क्षेत्र इतना मजबूत हो जाता है कि इससे बचना असंभव है। अब मान लीजिए कि अंतरिक्ष यात्री को निर्देश दिया जाता है कि वह अपनी घड़ी में हर सेकंड एक ऐसे अंतरिक्ष यान को संकेत भेजे जो तारे के केंद्र से कुछ निश्चित दूरी पर कक्षा में हो। यह 10:59:58 पर यानी 11:00 बजे से दो सेकंड पहले सिग्नल ट्रांसमिट करना शुरू कर देता है। अंतरिक्ष यान पर चालक दल क्या पंजीकृत करेगा?

इससे पहले, एक रॉकेट के अंदर प्रकाश संकेतों के संचरण के साथ एक विचार प्रयोग करने के बाद, हम आश्वस्त थे कि गुरुत्वाकर्षण समय को धीमा कर देता है और यह जितना मजबूत होता है, प्रभाव उतना ही महत्वपूर्ण होता है। एक तारे की सतह पर एक अंतरिक्ष यात्री कक्षा में अपने समकक्षों की तुलना में अधिक मजबूत गुरुत्वाकर्षण क्षेत्र में होता है, इसलिए उसकी घड़ी पर एक सेकंड जहाज की घड़ी पर एक सेकंड से अधिक समय तक चलेगा। जैसे-जैसे अंतरिक्ष यात्री सतह के साथ तारे के केंद्र की ओर बढ़ता है, उस पर अभिनय करने वाला क्षेत्र मजबूत और मजबूत होता जाता है, जिससे अंतरिक्ष यान पर प्राप्त उसके संकेतों के बीच का अंतराल लगातार लंबा होता जा रहा है। इस बार फैलाव 10:59:59 तक बहुत छोटा होगा, इसलिए कक्षा में अंतरिक्ष यात्रियों के लिए, 10:59:58 और 10:59:59 पर प्रेषित संकेतों के बीच का अंतराल एक सेकंड से बहुत कम होगा। लेकिन सुबह 11:00 बजे भेजे गए सिग्नल की जहाज पर उम्मीद नहीं की जाएगी।

अंतरिक्ष यात्री की घड़ी के अनुसार सुबह 10:59:59 और 11:00 बजे के बीच किसी तारे की सतह पर जो कुछ भी होता है, वह अंतरिक्ष यान की घड़ी द्वारा अनंत काल तक बढ़ाया जाएगा। जैसे-जैसे हम 11:00 के करीब पहुंचते हैं, तारे द्वारा उत्सर्जित प्रकाश तरंगों के क्रमिक शिखरों के आगमन और गर्त के बीच का अंतराल लंबा और लंबा होता जाएगा; अंतरिक्ष यात्री के संकेतों के बीच के समय अंतराल के साथ भी ऐसा ही होगा। चूंकि विकिरण की आवृत्ति प्रति सेकंड आने वाली लकीरों (या गर्तों) की संख्या से निर्धारित होती है, अधिक से अधिक कम आवृत्तितारा विकिरण। तारे का प्रकाश एक ही समय में अधिक से अधिक लाल और लुप्त होता जाएगा। अंततः तारा इतना मंद हो जाएगा कि वह अंतरिक्ष यान पर्यवेक्षकों के लिए अदृश्य हो जाएगा; जो कुछ बचा है वह अंतरिक्ष में एक ब्लैक होल है। हालांकि, तारे के गुरुत्वाकर्षण का प्रभाव अंतरिक्ष यानबनी रहती है, और यह परिक्रमा करना जारी रखती है।