ფარდობითობის განსაკუთრებული (SRT) ან კერძო თეორიაფარდობითობა არის ალბერტ აინშტაინის თეორია, რომელიც გამოქვეყნდა 1905 წელს ნაშრომში „მოძრავი სხეულების ელექტროდინამიკის შესახებ“ (Albert Einstein - Zur Elektrodynamik bewegter Körper. Annalen der Physik, IV. Folge 17. Seite 891-921. Juni 1905).

იგი ხსნიდა მოძრაობას სხვადასხვა ინერციულ საცნობარო ჩარჩოებს შორის ან სხეულების მოძრაობას, რომლებიც მოძრაობენ ერთმანეთთან შედარებით მუდმივი სიჩქარით. ამ შემთხვევაში არცერთი ობიექტი არ უნდა იქნას აღებული, როგორც მითითების ჩარჩო, არამედ ისინი უნდა განიხილებოდეს ერთმანეთთან შედარებით. SRT იძლევა მხოლოდ 1 შემთხვევას, როდესაც 2 სხეული არ ცვლის მოძრაობის მიმართულებას და მოძრაობს ერთნაირად.

ფარდობითობის სპეციალური კანონები წყვეტს მოქმედებას, როდესაც ერთ-ერთი სხეული ცვლის მოძრაობის ტრაექტორიას ან ზრდის სიჩქარეს. აქ ფარდობითობის ზოგადი თეორია (GR) ხდება, რაც იძლევა ზოგადი ინტერპრეტაციაობიექტების მოძრაობა.

ორი პოსტულატი, რომელზედაც ემყარება ფარდობითობის თეორიას, არის:

1. ფარდობითობის პრინციპი- მისი თქმით, სულ არსებული სისტემებიცნობები, რომლებიც ერთმანეთთან შედარებით მოძრაობენ მუდმივი სიჩქარით და არ იცვლებიან მიმართულებას, მოქმედებს იგივე კანონები.
2. სინათლის სიჩქარის პრინციპი- სინათლის სიჩქარე ყველა დამკვირვებლისთვის ერთნაირია და არ არის დამოკიდებული მათი მოძრაობის სიჩქარეზე. ეს არის ყველაზე მაღალი სიჩქარე და ბუნებაში არაფერია უფრო დიდი. სინათლის სიჩქარეა 3*10^8 მ/წმ.

ალბერტ აინშტაინმა საფუძვლად ექსპერიმენტული და არა თეორიული მონაცემები მიიღო. ეს იყო მისი წარმატების ერთ-ერთი კომპონენტი. შექმნის საფუძველი ახალი ექსპერიმენტული მონაცემები გახდა ახალი თეორია.

ფიზიკოსები მეცხრამეტე შუა რიცხვებისაუკუნეები ეძებდნენ ახალ იდუმალ საშუალებას, რომელსაც ეთერი ჰქვია. ითვლებოდა, რომ ეთერს შეუძლია გაიაროს ყველა ობიექტი, მაგრამ არ მონაწილეობს მათ მოძრაობაში. ეთერის შესახებ რწმენის მიხედვით, ეთერთან მიმართებაში მაყურებლის სიჩქარის ცვლილებით იცვლება სინათლის სიჩქარეც.

აინშტაინმა, რომელიც ენდობოდა ექსპერიმენტებს, უარყო ეს ცნება ახალი გარემოეთერი და ვარაუდობენ, რომ სინათლის სიჩქარე ყოველთვის მუდმივია და არ არის დამოკიდებული რაიმე გარემოებაზე, მაგალითად, თავად ადამიანის სიჩქარეზე.

დროის ინტერვალი, მანძილი და მათი ერთგვაროვნება

ფარდობითობის სპეციალური თეორია აკავშირებს დროსა და სივრცეს. მატერიალურ სამყაროში სივრცეში ცნობილია 3: მარჯვნივ და მარცხნივ, წინ და უკან, ზევით და ქვევით. თუ მათ კიდევ ერთ განზომილებას დავუმატებთ, რომელსაც დრო ეწოდება, მაშინ ეს გახდება სივრცე-დროის კონტინიუმის საფუძველი.

თუ ნელი სიჩქარით მოძრაობთ, თქვენი დაკვირვებები არ ემთხვევა ადამიანებს, რომლებიც უფრო სწრაფად მოძრაობენ.

მოგვიანებით, ექსპერიმენტებმა დაადასტურა, რომ სივრცე, ისევე როგორც დრო, არ შეიძლება იყოს აღქმული ერთნაირად: ჩვენი აღქმა დამოკიდებულია ობიექტების მოძრაობის სიჩქარეზე.

ენერგიის კავშირი მასასთან

აინშტაინმა გამოიგონა ფორმულა, რომელიც აერთიანებს ენერგიას მასასთან. ეს ფორმულა ფართოდ გავრცელდა ფიზიკაში და ყველა სტუდენტისთვის ნაცნობია: E=m*s², სადაც ელექტრონული ენერგია; m- სხეულის მასა, c-სიჩქარესინათლის გავრცელება.

სხეულის მასა იზრდება სინათლის სიჩქარის ზრდის პროპორციულად. თუ სინათლის სიჩქარე მიიღწევა, სხეულის მასა და ენერგია ხდება განზომილებიანი.

ობიექტის მასის გაზრდით უფრო რთული ხდება მისი სიჩქარის გაზრდის მიღწევა, ანუ უსასრულოდ უზარმაზარი მატერიალური მასის მქონე სხეულისთვის საჭიროა უსასრულო ენერგია. მაგრამ სინამდვილეში ამის მიღწევა შეუძლებელია.

აინშტაინის თეორიამ გააერთიანა ორი ცალკეული პოზიცია: მასის პოზიცია და ენერგიის პოზიცია ერთ ზოგად კანონში. ამან შესაძლებელი გახადა ენერგიის მატერიალურ მასად გადაქცევა და პირიქით.

ასევე შიგნით გვიანი XIXსაუკუნეში, მეცნიერთა უმეტესობა მიდრეკილი იყო იმ თვალსაზრისით, რომ სამყაროს ფიზიკური სურათი ძირითადად აგებული იყო და მომავალში ურყევი დარჩებოდა - მხოლოდ დეტალების გარკვევა იყო საჭირო. მაგრამ მეოცე საუკუნის პირველ ათწლეულებში ფიზიკური შეხედულებები რადიკალურად შეიცვალა. ეს იყო "კასკადის" შედეგი. სამეცნიერო აღმოჩენებიდამზადებულია უკიდურესად მოკლე დროში ისტორიული პერიოდიდაფარვა ბოლო წლები XIX საუკუნე და XX-ის პირველი ათწლეულები, რომელთაგან ბევრი არ ჯდებოდა ჩვეულებრივის იდეაში. ადამიანის გამოცდილება. მთავარი მაგალითიშეიძლება გახდეს ალბერტ აინშტაინის (1879-1955) მიერ შექმნილი ფარდობითობის თეორია.

Ფარდობითობის თეორია- სივრცე-დროის ფიზიკური თეორია, ანუ თეორია, რომელიც აღწერს უნივერსალურ სივრცე-დროის თვისებებს ფიზიკური პროცესები. ტერმინი შემოიღო 1906 წელს მაქს პლანკმა ფარდობითობის პრინციპის როლის ხაზგასასმელად.
სპეციალურ ფარდობითობაში (და, მოგვიანებით, ფარდობითობის ზოგად თეორიაში).

AT ვიწრო გაგებითფარდობითობის თეორია მოიცავს ფარდობითობის სპეციალურ და ზოგად თეორიას. ფარდობითობის სპეციალური თეორია(შემდგომში SRT) იგულისხმება პროცესები, რომელთა შესწავლისას შესაძლებელია გრავიტაციული ველების უგულებელყოფა; ფარდობითობის ზოგადი თეორია(შემდგომში GR) არის გრავიტაციის თეორია, რომელიც განაზოგადებს ნიუტონის.

განსაკუთრებული, ან ფარდობითობის კერძო თეორია არის სივრცე-დროის სტრუქტურის თეორია. იგი პირველად შემოიღო 1905 წელს ალბერტ აინშტაინმა თავის ნაშრომში "მოძრავი სხეულების ელექტროდინამიკის შესახებ". თეორია აღწერს მოძრაობას, მექანიკის კანონებს, აგრეთვე სივრცე-დროის მიმართებებს, რომლებიც განსაზღვრავს მათ, მოძრაობის ნებისმიერი სიჩქარით,
მათ შორის სინათლის სიჩქარესთან ახლოს. კლასიკური ნიუტონის მექანიკა
SRT-ში არის მიახლოება დაბალი სიჩქარისთვის.

ალბერტ აინშტაინის წარმატების ერთ-ერთი მიზეზი ის არის, რომ მან ექსპერიმენტული მონაცემები თეორიულ მონაცემებზე მაღლა დააყენა. როდესაც არაერთმა ექსპერიმენტმა აჩვენა შედეგები, რომლებიც ეწინააღმდეგებოდა ზოგადად მიღებულ თეორიას, ბევრმა ფიზიკოსმა გადაწყვიტა, რომ ეს ექსპერიმენტები მცდარი იყო.

ალბერტ აინშტაინი იყო ერთ-ერთი პირველი, ვინც გადაწყვიტა ახალი თეორიის აგება ახალ ექსპერიმენტულ მონაცემებზე დაყრდნობით.

მე-19 საუკუნის ბოლოს ფიზიკოსები ეძებდნენ იდუმალ ეთერს - საშუალებას, რომელშიც, ზოგადად მიღებული ვარაუდების თანახმად, მსუბუქი ტალღებიაკუსტიკის მსგავსად, რომლის გავრცელებისთვის საჭიროა ჰაერი, ან სხვა საშუალება - მყარი, თხევადი ან აირისებრი. ეთერის არსებობის რწმენამ განაპირობა რწმენა, რომ სინათლის სიჩქარე უნდა შეიცვალოს დამკვირვებლის სიჩქარით ეთერთან მიმართებაში. ალბერტ აინშტაინმა მიატოვა ეთერის ცნება და შესთავაზა ყველაფერი ფიზიკური კანონები, სინათლის სიჩქარის ჩათვლით უცვლელი რჩება დამკვირვებლის სიჩქარის მიუხედავად - როგორც ექსპერიმენტებმა აჩვენა.

SRT-მ განმარტა, თუ როგორ უნდა განიმარტოს მოძრაობები სხვადასხვა ინერციულ მიმართვის ჩარჩოებს შორის - მარტივად რომ ვთქვათ, ობიექტები, რომლებიც მოძრაობენ მუდმივი სიჩქარეერთმანეთთან მიმართებაში. აინშტაინმა განმარტა, რომ როდესაც ორი ობიექტი მოძრაობს მუდმივი სიჩქარით, უნდა განიხილებოდეს მათი მოძრაობა ერთმანეთთან შედარებით, ნაცვლად იმისა, რომ რომელიმე მათგანი მივიღოთ, როგორც აბსოლუტური მითითების სისტემა. ასე რომ, თუ ორი ასტრონავტი დაფრინავს ორ კოსმოსურ ხომალდზე და უნდათ მათი დაკვირვებების შედარება, ერთადერთი, რაც მათ უნდა იცოდნენ, არის მათი სიჩქარე ერთმანეთთან შედარებით.

ფარდობითობის სპეციალური თეორია განიხილავს მხოლოდ ერთ განსაკუთრებულ შემთხვევას (აქედან სახელწოდება), როდესაც მოძრაობა სწორი და ერთგვაროვანია.

აბსოლუტური მოძრაობის გამოვლენის შეუძლებლობაზე დაყრდნობით, ალბერტ აინშტაინმა დაასკვნა, რომ ყველა ინერციული სისტემებიმითითება. მან ჩამოაყალიბა ორი მნიშვნელოვანი პოსტულატი, რომლებიც საფუძვლად დაედო სივრცისა და დროის ახალ თეორიას, სახელწოდებით ფარდობითობის სპეციალური თეორია (SRT):

1. აინშტაინის ფარდობითობის პრინციპი - ეს პრინციპი იყო გალილეოს ფარდობითობის პრინციპის განზოგადება (აცხადებს ერთი და იგივეს, მაგრამ არა ბუნების ყველა კანონისთვის, არამედ მხოლოდ კანონებისთვის კლასიკური მექანიკა, ტოვებს ღია კითხვაფარდობითობის პრინციპის ოპტიკისა და ელექტროდინამიკის გამოყენების შესახებ) ნებისმიერ ფიზიკურზე. ნათქვამია: ყველა ფიზიკური პროცესი იმავე პირობებში ინერციულ საცნობარო სისტემებში (ISF) ერთნაირად მიმდინარეობს. ეს ნიშნავს, რომ არა ფიზიკური ექსპერიმენტებიდახურულ ISO-ში დახატული, შეუძლებელია იმის დადგენა, არის თუ არა ის მოსვენებულ მდგომარეობაში, თუ მოძრაობს ერთნაირად და სწორ ხაზზე. ამრიგად, ყველა ISO არის სრულიად თანაბარი და ფიზიკური კანონები უცვლელია ISO-ების არჩევასთან მიმართებაში (ანუ განტოლებები, რომლებიც გამოხატავს ამ კანონებს, აქვს იგივე ფორმაყველა ინერციულ საცნობარო სისტემაში).

2. სინათლის სიჩქარის მუდმივობის პრინციპი- სინათლის სიჩქარე ვაკუუმში მუდმივია და არ არის დამოკიდებული სინათლის წყაროსა და მიმღების მოძრაობაზე. იგივეა ყველა მიმართულებით და ყველა ინერციული მითითების სისტემაში. სინათლის სიჩქარე ვაკუუმში - შემზღუდველი სიჩქარე ბუნებაში -ეს არის ერთ-ერთი ყველაზე მნიშვნელოვანი ფიზიკური მუდმივი, ე.წ. მსოფლიო მუდმივები.

SRT-ის ყველაზე მნიშვნელოვანი შედეგი იყო ცნობილი აინშტაინის ფორმულა მასისა და ენერგიის ურთიერთობაზე E \u003d mc 2 (სადაც C არის სინათლის სიჩქარე), რომელიც აჩვენებდა სივრცისა და დროის ერთიანობას, გამოიხატება მათი მახასიათებლების ერთობლივ ცვლილებებში, რაც დამოკიდებულია მასების კონცენტრაციაზე და მათ მოძრაობაზე და დადასტურებულია მონაცემებით. თანამედროვე ფიზიკა. დრო და სივრცე აღარ განიხილებოდა ერთმანეთისგან დამოუკიდებლად და წარმოიშვა სივრცე-დროის ოთხგანზომილებიანი კონტინიუმის იდეა.

დიდი ფიზიკოსის თეორიის მიხედვით, როდესაც მატერიალური სხეულის სიჩქარე იზრდება, სინათლის სიჩქარეს უახლოვდება, მისი მასაც იზრდება. იმათ. რაც უფრო სწრაფად მოძრაობს ობიექტი, მით უფრო მძიმე ხდება იგი. სინათლის სიჩქარის მიღწევის შემთხვევაში, სხეულის მასა, ისევე როგორც მისი ენერგია, უსასრულო ხდება. რაც უფრო მძიმეა სხეული, მით უფრო რთულია მისი სიჩქარის გაზრდა; უსასრულო რაოდენობის ენერგიაა საჭირო უსასრულო მასის მქონე სხეულის დასაჩქარებლად, ამიტომ შეუძლებელია მატერიალურმა ობიექტებმა მიაღწიონ სინათლის სიჩქარეს.

ფარდობითობის თეორიაში „ორმა კანონმა - მასის და ენერგიის შენარჩუნების კანონი - დაკარგა თავისი დამოუკიდებელი მეგობარისამართლიანობა ერთმანეთისგან და აღმოჩნდა გაერთიანებული ერთიან კანონში, რომელსაც შეიძლება ეწოდოს ენერგიის ან მასის შენარჩუნების კანონი. მადლობა ფუნდამენტური კავშირიამ ორ ცნებას შორის მატერია შეიძლება გადაიქცეს ენერგიად და პირიქით – ენერგია მატერიად.

ზოგადი თეორიაფარდობითობა- აინშტაინის მიერ 1916 წელს გამოქვეყნებული გრავიტაციის თეორია, რომელზეც 10 წელი მუშაობდა. არის შემდგომი განვითარებაფარდობითობის სპეციალური თეორია. თუ მატერიალური სხეული აჩქარებს ან გვერდში უხვევს, SRT კანონები აღარ მოქმედებს. შემდეგ ძალაში შედის GR, რომელიც ხსნის მატერიალური სხეულების მოძრაობას ზოგად შემთხვევაში.

ფარდობითობის ზოგადი თეორია ამას ამტკიცებს გრავიტაციული ეფექტებიგამოწვეულია არა სხეულებისა და ველების ძალთა ურთიერთქმედებით, არამედ იმ სივრცე-დროის დეფორმაციით, რომელშიც ისინი მდებარეობს. ეს დეფორმაცია დაკავშირებულია, კერძოდ, მასობრივი ენერგიის არსებობასთან.

ფარდობითობის ზოგადი თეორია ამჟამად გრავიტაციის ყველაზე წარმატებული თეორიაა, რომელიც კარგად არის დადასტურებული დაკვირვებებით. ფარდობითობის ზოგადმა თეორიამ განაზოგადა SRT აჩქარებულებზე, ე.ი. არაინერციული სისტემები. ფარდობითობის ზოგადი პრინციპები შემდეგია:

- სინათლის სიჩქარის მუდმივობის პრინციპის გამოყენების შეზღუდვა იმ ადგილებში, სადაც გრავიტაციული ძალებიშეიძლება უგულებელყო(სადაც გრავიტაცია ძლიერია, სინათლის სიჩქარე ნელდება);

- ფარდობითობის პრინციპის გაფართოება ყველა მოძრავ სისტემაზე(და არა მხოლოდ ინერციული).

ფარდობითობის ზოგად თეორიაში, ან გრავიტაციის თეორიაში, ის ასევე გამომდინარეობს ინერციული და გრავიტაციული მასების ეკვივალენტობის ან ინერციული და გრავიტაციული ველების ეკვივალენტობის ექსპერიმენტული ფაქტიდან.

ეკვივალენტობის პრინციპი თამაშობს მნიშვნელოვანი როლიმეცნიერებაში. ჩვენ ყოველთვის შეგვიძლია პირდაპირ გამოვთვალოთ ინერციის ძალების მოქმედება ნებისმიერ ფიზიკურ სისტემაზე და ეს გვაძლევს შესაძლებლობას ვიცოდეთ გრავიტაციული ველის მოქმედება მისი არაერთგვაროვნებისგან, რომელიც ხშირად ძალიან უმნიშვნელოა.

GR-დან მიღებული იქნა სერია მნიშვნელოვანი აღმოჩენები:

1. სივრცე-დროის თვისებები დამოკიდებულია მოძრავ მატერიაზე.

2. სინათლის სხივი, რომელსაც აქვს ინერტული და, შესაბამისად, გრავიტაციული მასა, უნდა იყოს მოხრილი გრავიტაციულ ველში.

3. სინათლის სიხშირე გრავიტაციული ველის გავლენის ქვეშ უნდა გადაინაცვლოს უფრო დაბალი მნიშვნელობებისკენ.

Დიდი დრო ექსპერიმენტული მტკიცებულება OT არ იყო საკმარისი. თეორიასა და ექსპერიმენტს შორის შეთანხმება საკმაოდ კარგია, მაგრამ ექსპერიმენტების სისუფთავე ირღვევა სხვადასხვა რთული გვერდითი ეფექტებით. თუმცა, სივრცე-დროის გამრუდების ეფექტი შეიძლება გამოვლინდეს ზომიერ გრავიტაციულ ველებშიც კი. ძალიან მგრძნობიარე საათებს, მაგალითად, შეუძლიათ დედამიწის ზედაპირზე დროის გაფართოების აღმოჩენა. ფარდობითობის ზოგადი ფარდობითობის ექსპერიმენტული ბაზის გასაფართოებლად მე-20 საუკუნის მეორე ნახევარში ჩატარდა ახალი ექსპერიმენტები: შემოწმდა ინერციული და გრავიტაციული მასების ეკვივალენტობა (მათ შორის, მთვარის ლაზერული დიაპაზონი);
რადარის დახმარებით დაზუსტდა მერკურის პერიჰელიონის მოძრაობა; მოზომილი გრავიტაციული გადახრამზის მიერ რადიოტალღები, პლანეტარული რადარი განხორციელდა მზის სისტემა; შეფასდა მზის გრავიტაციული ველის გავლენა რადიოკომუნიკაციებზე კოსმოსურ ხომალდებთან, რომლებიც გაგზავნეს მზის სისტემის შორეულ პლანეტებზე და ა.შ. ყველა მათგანი ასე თუ ისე ადასტურებდა ფარდობითობის ზოგადი თეორიის საფუძველზე მიღებულ პროგნოზებს.

Ისე, სპეციალური თეორიაფარდობითობა ემყარება სინათლის სიჩქარის მუდმივობის პოსტულატებს და ბუნების კანონების ერთგვაროვნებას ყველაფერში. ფიზიკური სისტემებიდა ძირითადი შედეგები, რომლებზეც ის მოდის, შემდეგია: სივრცე-დროის თვისებების ფარდობითობა; მასისა და ენერგიის ფარდობითობა; მძიმე და ინერციული მასების ეკვივალენტობა.

ფარდობითობის ზოგადი თეორიის ყველაზე მნიშვნელოვანი შედეგი ფილოსოფიური თვალსაზრისით არის მიმდებარე სამყაროს სივრცე-დროის თვისებების დამოკიდებულების დადგენა გრავიტაციული მასების მდებარეობასა და მოძრაობაზე. ეს გამოწვეულია სხეულების გავლენით
თან დიდი რაოდენობითმსუბუქი ბილიკები მოხრილია. შესაბამისად, ასეთი სხეულების მიერ შექმნილი გრავიტაციული ველი საბოლოოდ განსაზღვრავს სამყაროს სივრცე-დროის თვისებებს.

ფარდობითობის სპეციალური თეორია აბსტრაქტებს გრავიტაციული ველების მოქმედებას და, შესაბამისად, მისი დასკვნები გამოიყენება მხოლოდ სივრცე-დროის მცირე უბნებზე. კარდინალური განსხვავება ფარდობითობის ზოგად თეორიასა და მის წინამორბედ ფუნდამენტურ თეორიას შორის ფიზიკური თეორიებირიგი ძველი ცნებების უარყოფასა და ახლის ფორმულირებაში. აღსანიშნავია, რომ ფარდობითობის ზოგადმა თეორიამ ნამდვილი რევოლუცია მოახდინა კოსმოლოგიაში. მასზე დაყრდნობით იქ სხვადასხვა მოდელებისამყარო.

ალბერტ აინშტაინის სწავლების შესახებ, რომელიც მოწმობს ყველაფრის ფარდობითობას, რაც ამაში ხდება მოკვდავი სამყარო, არ იცის, თუ ზარმაცი. თითქმის ასი წელია, კამათი მიმდინარეობს არა მხოლოდ მეცნიერების, არამედ პრაქტიკოსი ფიზიკოსების სამყაროშიც. აინშტაინის ფარდობითობის თეორია, აღწერილი მარტივი სიტყვებით საკმაოდ ხელმისაწვდომი და არ არის საიდუმლო გაუთვითცნობიერებელებისთვის.

კონტაქტში

რამდენიმე ზოგადი კითხვა

დიდი ალბერტის თეორიული სწავლებების თავისებურებების გათვალისწინებით, მისი პოსტულატები შეიძლება ორაზროვნად განიხილებოდეს თეორიული ფიზიკოსების მრავალფეროვან მიმდინარეობებში, საკმაოდ მაღალი. სამეცნიერო სკოლები, ასევე ფიზიკური და მათემატიკური სკოლის ირაციონალური მიმდინარეობის მიმდევრები.

ჯერ კიდევ გასული საუკუნის დასაწყისში, როდესაც იყო მეცნიერული აზროვნების მოზღვავება და ფონზე სოციალური ცვლილებადაიწყო გარკვეული სამეცნიერო ტენდენციების გაჩენა, გაჩნდა ფარდობითობის თეორია ყველაფრის, რომელშიც ადამიანი ცხოვრობს. როგორ არ უნდა შეაფასონ ჩვენი თანამედროვეები ეს სიტუაცია, ყველა შიგნით რეალური სამყარონამდვილად არ არის სტატიკური აინშტაინის ფარდობითობის სპეციალური თეორია:

• იცვლება დრო, იცვლება საზოგადოების შეხედულებები და გონებრივი აზრი სოციალურ გეგმაში არსებულ გარკვეულ პრობლემებზე;
• სოციალური საფუძვლები და მსოფლმხედველობა ალბათობის დოქტრინის შესახებ სხვადასხვაში სამთავრობო სისტემებიდა ზე განსაკუთრებული პირობებისაზოგადოების განვითარება შეიცვალა დროთა განმავლობაში და სხვა ობიექტური მექანიზმების გავლენით.
• როგორ განვითარდა საზოგადოების შეხედულებები პრობლემებზე? სოციალური განვითარება, იგივე იყო დამოკიდებულება და მოსაზრებები აინშტაინის თეორიები დროის შესახებ.

Მნიშვნელოვანი! აინშტაინის გრავიტაციის თეორიასაფუძვლად დაედო სისტემურ დავას ყველაზე ცნობილ მეცნიერებს შორის, როგორც მისი განვითარების დასაწყისში, ასევე მისი დასრულებისას. მასზე ისაუბრეს, უამრავი კამათი მოხდა, ის საუბრის თემა გახდა სხვადასხვა ქვეყნის ყველაზე მაღალი რანგის სალონებში.

მეცნიერებმა განიხილეს, ეს იყო საუბრის საგანი. ასეთი ჰიპოთეზაც კი იყო, რომ დოქტრინა მეცნიერული სამყაროდან მხოლოდ სამი ადამიანის გასაგებად არის ხელმისაწვდომი. როდესაც პოსტულატების ახსნის დრო დადგა, მეცნიერებათა შორის ყველაზე იდუმალი, ევკლიდეს მათემატიკის ქურუმები დაიწყეს. შემდეგ გაკეთდა მცდელობა აგებულიყო მისი ციფრული მოდელი და მისი მოქმედების იგივე მათემატიკურად დამოწმებული შედეგები მსოფლიო სივრცეჰიპოთეზის ავტორმა აღიარა, რომ ძალიან გაუჭირდა იმის გაგებაც კი, რაც მან შექმნა. მაშ რა არის ფარდობითობის ზოგადი თეორია,რა იკვლევსდა რა გამოყენებული აპლიკაციამან იპოვა თანამედროვე სამყაროში?

თეორიის ისტორია და ფესვები

დღეს, უმეტეს შემთხვევაში, დიდი აინშტაინის მიღწევებს მოკლედ უწოდებენ იმის სრულ უარყოფას, რაც თავდაპირველად ურყევი მუდმივი იყო. სწორედ ამ აღმოჩენამ შესაძლებელი გახადა უარყო ის, რაც ყველა სკოლის მოსწავლისთვის ცნობილია, როგორც ფიზიკური ბინომი.

მსოფლიოს მოსახლეობის უმეტესობამ, ასე თუ ისე, ყურადღებით და გააზრებულად თუ ზედაპირულად, თუნდაც ერთხელ, გადაატრიალა დიდი წიგნის - ბიბლიის ფურცლები.

სწორედ მასში შეგიძლიათ წაიკითხოთ ის, რაც გახდა ნამდვილი დადასტურება მოძღვრების არსი- რაზე მუშაობდა ახალგაზრდა ამერიკელი მეცნიერი გასული საუკუნის დასაწყისში. ლევიტაციის და სხვა საკმაოდ გავრცელებული ფაქტები ძველი აღთქმის ისტორიაში ერთ დროს სასწაულებად იქცა თანამედროვე დროში. ეთერი არის სივრცე, რომელშიც ადამიანი სულ სხვა ცხოვრებით ცხოვრობდა. ეთერში ცხოვრების თავისებურებებს სწავლობდა მრავალი მსოფლიო ცნობილი სახე ამ სფეროში ნატურალური მეცნიერება. და აინშტაინის გრავიტაციის თეორიადაადასტურა, რომ უძველესი წიგნი- ეს მართალია.

ჰენდრიკ ლორენცისა და ანრი პუანკარეს ნამუშევრებმა შესაძლებელი გახადა ეთერის გარკვეული მახასიათებლების ექსპერიმენტულად აღმოჩენა. უპირველეს ყოვლისა, ეს არის შექმნა მათემატიკური მოდელებიმშვიდობა. საფუძველი იყო პრაქტიკული დადასტურება, რომ როდესაც მატერიალური ნაწილაკები მოძრაობენ ეთერულ სივრცეში, ისინი იკუმშებიან მოძრაობის მიმართულების მიმართ.

ამ დიდი მეცნიერების ნამუშევრებმა შესაძლებელი გახადა მოძღვრების ძირითადი პოსტულატების საფუძვლის შექმნა. ზუსტად მოცემული ფაქტიაძლევს მუდმივი მასალაიმის დასამტკიცებლად, რომ ნობელის პრემიის ლაურეატი და ალბერტის რელატივისტური თეორიაიყო და არის პლაგიატი. ბევრი მეცნიერი დღეს ამტკიცებს, რომ ბევრი პოსტულატი ბევრად ადრე იყო მიღებული, მაგალითად:

• მოვლენათა პირობითი ერთდროულობის ცნება;
• მუდმივი ბინომიალური ჰიპოთეზის პრინციპები და სინათლის სიჩქარის კრიტერიუმები.

რა უნდა გააკეთოს ფარდობითობის თეორიის გაგება? საქმე წარსულშია. სწორედ პუანკარეს ნაშრომებში წამოაყენეს ჰიპოთეზა, რომ მაღალი სიჩქარითმექანიკის კანონებში საჭიროა გადახედვა. მადლობა განცხადებებს ფრანგული ფიზიკა აკადემიაგავიგე, რამდენად შედარებითია მოძრაობა პროექციაში ეთერული სივრცის თეორიასთან.

სტატიკურ მეცნიერებაში დიდი რაოდენობით ფიზიკური პროცესები განიხილებოდა სხვადასხვა მატერიალური ობიექტებისთვის, რომლებიც მოძრაობდნენ . ზოგადი კონცეფციის პოსტულატები აღწერს აჩქარებულ ობიექტებთან მიმდინარე პროცესებს, ხსნის გრავიტონის ნაწილაკების არსებობას და თავად გრავიტაციას. ფარდობითობის თეორიის არსიიმ ფაქტების ახსნაში, რომლებიც მანამდე სისულელე იყო მეცნიერებისთვის. თუ საჭიროა მოძრაობის მახასიათებლებისა და მექანიკის კანონების აღწერა, სივრცისა და დროის უწყვეტი კავშირი სინათლის სიჩქარის მიახლოების პირობებში, ექსკლუზიურად უნდა იქნას გამოყენებული ფარდობითობის თეორიის პოსტულატები.

თეორიის შესახებ მოკლედ და ნათლად

რით განსხვავდება დიდი ალბერტის სწავლება იმისგან, რასაც ფიზიკოსები აკეთებდნენ მანამდე? ადრე ფიზიკა საკმაოდ სტატიკური მეცნიერება იყო, რომელიც განიხილავდა ბუნებაში არსებული ყველა პროცესის განვითარების პრინციპებს „აქ, დღეს და ახლა“ სისტემის სფეროში. აინშტაინმა შესაძლებელი გახადა ყველაფრის დანახვა, რაც გარშემო ხდება არა მხოლოდ შიგნით სამგანზომილებიანი სივრცე, არამედ სხვადასხვა საგნებთან და დროის წერტილებთან შედარებით.

ყურადღება! 1905 წელს, როდესაც აინშტაინმა გამოაქვეყნა ფარდობითობის თეორიამან ახსნა ნება დართო და შემოვიდა ხელმისაწვდომი ვარიანტიმოძრაობის ინტერპრეტაცია სხვადასხვა ინერციულ საცნობარო სისტემას შორის.

მისი ძირითადი დებულებებია ორი ობიექტის მუდმივი სიჩქარის თანაფარდობა, რომლებიც მოძრაობენ ერთმანეთთან შედარებით, ნაცვლად ერთი ობიექტის აღების, რაც შეიძლება მივიღოთ ერთ-ერთ აბსოლუტურ საცნობარო ფაქტორად.

მოძღვრების თვისებამდგომარეობს იმაში, რომ ის შეიძლება განიხილებოდეს ერთთან მიმართებაში გამონაკლისი შემთხვევა. ძირითადი ფაქტორები:

1. მოძრაობის მიმართულების სისწორე;
2. მატერიალური სხეულის მოძრაობის ერთგვაროვნება.

მიმართულების ან სხვა მარტივი პარამეტრების შეცვლისას, როდესაც მატერიალურ სხეულს შეუძლია აჩქარება ან გვერდით შემობრუნება, ფარდობითობის სტატიკური თეორიის კანონები არ მოქმედებს. ამ შემთხვევაში ძალაში შესვლა ზოგადი კანონებიფარდობითობა, რომელსაც შეუძლია ახსნას მატერიალური სხეულების მოძრაობა შიგნით ზოგადი მდგომარეობა. ამრიგად, აინშტაინმა იპოვა ახსნა ურთიერთქმედების ყველა პრინციპისთვის ფიზიკური სხეულებიერთმანეთი სივრცეში.

ფარდობითობის თეორიის პრინციპები

დოქტრინის პრინციპები

განცხადება ფარდობითობის შესახებ ასი წლის განმავლობაში ყველაზე ცოცხალი განხილვის საგანი იყო. მეცნიერთა უმეტესობა მიიჩნევს სხვადასხვა ვარიანტებიპოსტულატების გამოყენება, როგორც ფიზიკის ორი პრინციპის გამოყენება. და ეს გზა ყველაზე პოპულარულია გამოყენებითი ფიზიკის სფეროში. ძირითადი პოსტულატები ფარდობითობის თეორია, Საინტერესო ფაქტები , რომელმაც დღეს უდავო დადასტურება იპოვა:

• ფარდობითობის პრინციპი. სხეულთა თანაფარდობის შენარჩუნება ფიზიკის ყველა კანონის მიხედვით. მათი მიღება, როგორც საცნობარო ინერციული ჩარჩოები, რომლებიც მოძრაობენ მუდმივი სიჩქარით ერთმანეთთან შედარებით.
• პოსტულატი სინათლის სიჩქარის შესახებ. ის რჩება უცვლელი მუდმივი, ყველა სიტუაციაში, მიუხედავად სიჩქარისა და სინათლის წყაროებთან ურთიერთობისა.

ახალ სწავლებასა და ერთ-ერთის ძირითად პოსტულატებს შორის წინააღმდეგობების მიუხედავად ზუსტი მეცნიერებებიმუდმივი სტატიკური მაჩვენებლების საფუძველზე ახალი ჰიპოთეზა მიიპყრო სუფთა თვალებიზე სამყარო. მეცნიერის წარმატება უზრუნველყოფილი იყო, რაც დაადასტურა ჯილდომ ნობელის პრემიაზუსტი მეცნიერებების დარგში.

რამ გამოიწვია ასეთი დიდი პოპულარობა და როგორ აღმოაჩინა აინშტაინმა ფარდობითობის თეორია?? ახალგაზრდა მეცნიერის ტაქტიკა.

1. აქამდე მსოფლიოში ცნობილმა მეცნიერებმა წამოაყენეს თეზისი და მხოლოდ ამის შემდეგ ჩაატარეს სერია პრაქტიკული კვლევა. თუ ჩართულია გარკვეული მომენტიმიღებული მონაცემები, რომლებიც არ შეესაბამება ზოგადი კონცეფციამიზეზების შეჯამებით ისინი მცდარად იქნა აღიარებული.
2. ახალგაზრდა გენიოსმა გამოიყენა რადიკალურად განსხვავებული ტაქტიკა, ნაკრები პრაქტიკული გამოცდილებასერიული იყო. მიღებული შედეგები, მიუხედავად იმისა, რომ ისინი რატომღაც ვერ ჯდებოდა კონცეპტუალურ სერიაში, თანმიმდევრულ თეორიაში გაფორმებულია. და არა "შეცდომები" და "შეცდომები", ყველა მომენტი ფარდობითობის ჰიპოთეზები, მაგალითებიდა დაკვირვების შედეგები აშკარად ჯდება რევოლუციურ თეორიულ დოქტრინაში.
3. მომავალი ნობელის ლაურეატიუარყო იდუმალი ეთერის შესწავლის აუცილებლობა, სადაც სინათლის ტალღები ვრცელდება. ეთერის არსებობის რწმენამ გამოიწვია მრავალი მნიშვნელოვანი მცდარი წარმოდგენა. მთავარი პოსტულატი არის სინათლის სხივის სიჩქარის ცვლილება ეთერულ გარემოში მიმდინარე პროცესთან შედარებით.

ფარდობითობა დუმებისთვის

ფარდობითობის თეორია უმარტივესი ახსნაა

დასკვნა

მეცნიერის მთავარი მიღწევაა ისეთი სიდიდეების ჰარმონიისა და ერთიანობის დადასტურება, როგორიცაა სივრცე და დრო. ამ ორი კონტინიუმის, როგორც სამი განზომილების ნაწილის, კავშირის ფუნდამენტურმა ბუნებამ, დროის განზომილებასთან ერთად, შესაძლებელი გახადა ბუნების მრავალი საიდუმლოს შესწავლა. მატერიალური სამყარო. მადლობა აინშტაინის გრავიტაციის თეორიახელმისაწვდომი გახდა სიღრმის შესწავლა და სხვა მიღწევები თანამედროვე მეცნიერება, ბოლოს და ბოლოს, სწავლების სრული შესაძლებლობები დღემდე არ არის გამოყენებული.

ასი წლის წინ, 1915 წელს, ახალგაზრდა შვეიცარიელმა მეცნიერმა, რომელმაც იმ დროს უკვე გააკეთა რევოლუციური აღმოჩენებიფიზიკაში შესთავაზა გრავიტაციის ფუნდამენტურად ახალი გაგება.

1915 წელს აინშტაინმა გამოაქვეყნა ფარდობითობის ზოგადი თეორია, რომელიც ახასიათებს გრავიტაციას, როგორც სივრცე-დროის ძირითად თვისებას. მან წარმოადგინა განტოლებათა სერია, რომლებიც აღწერს სივრცე-დროის გამრუდების გავლენას მასში არსებული მატერიისა და რადიაციის ენერგიასა და მოძრაობაზე.

ასი წლის შემდეგ ფარდობითობის ზოგადი თეორია (GR) გახდა საფუძველი თანამედროვე მეცნიერების მშენებლობისთვის, მან გაუძლო ყველა გამოცდას, რომლითაც მას მეცნიერები თავს დაესხნენ.

მაგრამ ბოლო დრომდე შეუძლებელი იყო ექსპერიმენტების ჩატარება ექსტრემალური პირობებითეორიის სტაბილურობის შესამოწმებლად.

გასაოცარია, რამდენად ძლიერია ფარდობითობის თეორია 100 წელზე მეტი ხნის განმავლობაში. ჩვენ ისევ ვიყენებთ იმას, რასაც აინშტაინი წერდა!

კლიფორდ უილი, თეორიული ფიზიკოსი, ფლორიდის უნივერსიტეტი

მეცნიერებს ახლა აქვთ ტექნოლოგია ზოგადი ფარდობითობის მიღმა ფიზიკის მოსაძებნად.

ახალი შეხედულება გრავიტაციაზე

ფარდობითობის ზოგადი თეორია აღწერს გრავიტაციას არა როგორც ძალას (როგორც ეს ნიუტონის ფიზიკაში ჩანს), არამედ როგორც სივრცე-დროის გამრუდებას ობიექტების მასის გამო. დედამიწა მზის ირგვლივ ბრუნავს არა იმიტომ, რომ ვარსკვლავი იზიდავს მას, არამედ იმიტომ, რომ მზე ახდენს სივრცე-დროის დეფორმაციას. თუ ბოულინგის მძიმე ბურთს დადებენ დაჭიმულ საბანზე, საბანი იცვლის ფორმას - გრავიტაცია დაახლოებით იგივენაირად მოქმედებს სივრცეზე.

აინშტაინის თეორიამ იწინასწარმეტყველა რამდენიმე გიჟური აღმოჩენა. მაგალითად, შავი ხვრელების არსებობის შესაძლებლობა, რომლებიც ისე ახშობენ სივრცე-დროს, რომ შიგნიდან ვერაფერი გაექცევა, სინათლეც კი. თეორიაზე დაყრდნობით, აღმოჩნდა მტკიცებულება დღეს საყოველთაოდ მიღებული მოსაზრების შესახებ, რომ სამყარო ფართოვდება და აჩქარდება.

ფარდობითობის ზოგადი თეორია დადასტურებულია მრავალი დაკვირვებით. თავად აინშტაინმა გამოიყენა ფარდობითობის ზოგადი თეორია მერკურის ორბიტის გამოსათვლელად, რომლის მოძრაობაც შეუძლებელია ნიუტონის კანონებით აღწერა. აინშტაინმა იწინასწარმეტყველა ისეთი მასიური ობიექტების არსებობა, რომ ისინი ახშობენ სინათლეს. ეს არის გრავიტაციული ლინზირების ფენომენი, რომელსაც ასტრონომები ხშირად აწყდებიან. მაგალითად, ეგზოპლანეტების ძიება ეფუძნება რადიაციის დახვეწილი ცვლილებების ეფექტს, რომელიც მრუდია ვარსკვლავის გრავიტაციული ველის მიერ, რომლის გარშემოც პლანეტა ბრუნავს.

აინშტაინის თეორიის ტესტირება

ფარდობითობის ზოგადი თეორია კარგად მუშაობს ჩვეულებრივი გრავიტაციისთვის, როგორც ეს აჩვენა დედამიწაზე ექსპერიმენტებმა და მზის სისტემის პლანეტებზე დაკვირვებებმა. მაგრამ ის არასოდეს ყოფილა გამოცდილი ექსტრემალურ პირობებში. ძლიერი გავლენაველები ფიზიკის საზღვრებზე მდებარე სივრცეებში.

ამგვარ პირობებში თეორიის შესამოწმებლად ყველაზე პერსპექტიული გზა არის სივრცე-დროში ცვლილებების დაკვირვება, რომელსაც გრავიტაციულ ტალღებს უწოდებენ. შედეგად ისინი ჩნდებიან ძირითადი მოვლენები, ორი მასიური სხეულის შერწყმის დროს, როგორიცაა შავი ხვრელები, ან განსაკუთრებით მკვრივი ობიექტები - ნეიტრონული ვარსკვლავები.

ამ სიდიდის კოსმოსურ ფეიერვერკს ექნება მხოლოდ უმცირესი ტალღები სივრცე-დროში. მაგალითად, თუ ორი შავი ხვრელი შეეჯახება და გაერთიანდება სადმე ჩვენს გალაქტიკაში, გრავიტაციულ ტალღებს შეუძლია გაიჭიმოს და შეკუმშოს მანძილი დედამიწაზე ობიექტებს შორის მეტრის დაშორებით ატომის ბირთვის დიამეტრის მეათასედზე.

გამოჩნდა ექსპერიმენტები, რომლებსაც შეუძლიათ მსგავსი მოვლენების გამო სივრცე-დროში ცვლილებების ჩაწერა.

მომდევნო ორ წელიწადში გრავიტაციული ტალღების დაფიქსირების კარგი შანსია.

კლიფორდ უილი

ლაზერული ინტერფერომეტრიული გრავიტაციული ტალღის ობსერვატორია (LIGO), ობსერვატორიებით რიჩლენდთან, ვაშინგტონთან და ლივინგსტონთან, ლუიზიანასთან, იყენებს ლაზერს, რათა აღმოაჩინოს ორმაგი L- ფორმის დეტექტორებში მცირე დამახინჯება. როდესაც სივრცე-დროის ტალღები გადის დეტექტორებში, ისინი იჭიმება და შეკუმშავს სივრცეს, რაც იწვევს დეტექტორის ზომების შეცვლას. და LIGO-ს შეუძლია მათი გაზომვა.

LIGO-მ დაიწყო გაშვებების სერია 2002 წელს, მაგრამ არ მიაღწია ნიშნულს. გაუმჯობესება განხორციელდა 2010 წელს და ორგანიზაციის მემკვიდრე, Advanced LIGO ობსერვატორია, წელს კვლავ უნდა ამოქმედდეს. ბევრი დაგეგმილი ექსპერიმენტი მიზნად ისახავს აღმოჩენას გრავიტაციული ტალღები.

ფარდობითობის თეორიის შესამოწმებლად კიდევ ერთი გზაა გრავიტაციული ტალღების თვისებების დათვალიერება. მაგალითად, ისინი შეიძლება იყოს პოლარიზებული, ისევე როგორც სინათლე, რომელიც გადის პოლარიზებულ სათვალეებში. ფარდობითობის თეორია პროგნოზირებს ასეთი ეფექტის მახასიათებლებს და გამოთვლებიდან ნებისმიერი გადახრა შესაძლოა თეორიაში ეჭვის შეტანის მიზეზი გახდეს.

ერთიანი თეორია

კლიფორდ უილი თვლის, რომ გრავიტაციული ტალღების აღმოჩენა მხოლოდ აინშტაინის თეორიას გააძლიერებს:

მე ვფიქრობ, რომ ჩვენ უნდა გავაგრძელოთ ზოგადი ფარდობითობის მტკიცებულების ძებნა, რათა დავრწმუნდეთ, რომ ეს სწორია.

რატომ არის საერთოდ საჭირო ეს ექსპერიმენტები?

თანამედროვე ფიზიკის ერთ-ერთი ყველაზე მნიშვნელოვანი და მიუწვდომელი ამოცანაა თეორიის ძიება, რომელიც დააკავშირებს აინშტაინის კვლევას, ანუ მაკროკოსმოსის მეცნიერებას და კვანტურ მექანიკას, უმცირესი ობიექტების რეალობას.

ამ მიმართულებით, კვანტური გრავიტაციის მიღწევებმა შეიძლება მოითხოვოს ცვლილებები ფარდობითობის ზოგად თეორიაში. შესაძლებელია ექსპერიმენტები საველე კვანტური გრავიტაციაიმდენი ენერგია დასჭირდება, რომ მათი ჩატარება შეუძლებელი იქნება. "მაგრამ ვინ იცის," ამბობს უილი, "შესაძლოა კვანტური სამყაროარის ეფექტი, უმნიშვნელო, მაგრამ საძიებელი.

მასალა სტივენ ჰოკინგის და ლეონარდ მლოდინოვის წიგნიდან "დროის უმოკლესი ისტორია"

ფარდობითობა

აინშტაინის ფუნდამენტური პოსტულატი, რომელსაც ფარდობითობის პრინციპი ეწოდება, ამბობს, რომ ფიზიკის ყველა კანონი ერთნაირი უნდა იყოს ყველა თავისუფლად მოძრავი დამკვირვებლისთვის, განურჩევლად მათი სიჩქარისა. თუ სინათლის სიჩქარე მუდმივი, მაშინ ნებისმიერ თავისუფლად მოძრავმა დამკვირვებელმა უნდა დააფიქსიროს იგივე მნიშვნელობა, მიუხედავად სიჩქარისა, რომლითაც იგი უახლოვდება სინათლის წყაროს ან შორდება მას.

მოთხოვნა, რომ ყველა დამკვირვებელი შეთანხმდეს სინათლის სიჩქარეზე, იწვევს დროის კონცეფციის ცვლილებას. ფარდობითობის თეორიის მიხედვით, დამკვირვებელი, რომელიც მატარებელში ზის და ის, ვინც დგას ბაქანზე, არ ეთანხმება სინათლის მიერ გავლილ მანძილს. რადგან სიჩქარე არის მანძილი გაყოფილი დროზე, ერთადერთი გზადამკვირვებელთათვის სინათლის სიჩქარეზე შეთანხმება ნიშნავს დროზე უთანხმოებას. სხვა სიტყვებით რომ ვთქვათ, ფარდობითობამ ბოლო მოუღო აბსოლუტური დროის იდეას! აღმოჩნდა, რომ თითოეულ დამკვირვებელს უნდა ჰქონდეს დროის საკუთარი საზომი და რომ სხვადასხვა დამკვირვებლის იდენტური საათი სულაც არ აჩვენებს ერთსა და იმავე დროს.

თუ ვიტყვით, რომ სივრცეს აქვს სამი განზომილება, ვგულისხმობთ, რომ მასში წერტილის პოზიცია შეიძლება გადმოიცეს სამი რიცხვის - კოორდინატების გამოყენებით. თუ ჩვენს აღწერაში დროს შემოვიყვანთ, მივიღებთ ოთხგანზომილებიან სივრცე-დროს.

ფარდობითობის თეორიის კიდევ ერთი ცნობილი შედეგია მასისა და ენერგიის ეკვივალენტობა, რომელიც გამოიხატება ცნობილი აინშტაინის განტოლებით E = mc 2 (სადაც E არის ენერგია, m არის სხეულის მასა, c არის სინათლის სიჩქარე). ენერგიისა და მასის ეკვივალენტობის გამო კინეტიკური ენერგია, რომელიც მატერიალურ საგანს აქვს თავისი მოძრაობის გამო, ზრდის მის მასას. სხვა სიტყვებით რომ ვთქვათ, ობიექტის გადატვირთვა უფრო რთული ხდება.

ეს ეფექტი მნიშვნელოვანია მხოლოდ სხეულებისთვის, რომლებიც მოძრაობენ სინათლის სიჩქარესთან ახლოს სიჩქარით. მაგალითად, სინათლის სიჩქარის 10%-ის ტოლი სიჩქარით, სხეულის მასა იქნება მხოლოდ 0,5%-ით მეტი ვიდრე მოსვენებულ მდგომარეობაში, მაგრამ სინათლის სიჩქარის 90%-ის სიჩქარით, მასა უკვე მეტი იქნება. ვიდრე ორჯერ ნორმალური. რაც უფრო ვუახლოვდებით სინათლის სიჩქარეს, სხეულის მასა უფრო და უფრო სწრაფად იზრდება, ამიტომ ყველაფერია საჭირო მის დასაჩქარებლად. მეტი ენერგია. ფარდობითობის თეორიის თანახმად, ობიექტი ვერასოდეს მიაღწევს სინათლის სიჩქარეს, რადგან ში ამ საქმესმისი მასა გახდება უსასრულო და მასისა და ენერგიის ეკვივალენტობის გამო, ამას უსასრულო ენერგია დასჭირდება. ამიტომ ფარდობითობის თეორია სამუდამოდ განწირავს ნებისმიერ ჩვეულებრივ სხეულს სინათლის სიჩქარეზე ნაკლები სიჩქარით მოძრაობისთვის. მხოლოდ სინათლეს ან სხვა ტალღებს, რომლებსაც არ აქვთ საკუთარი მასა, შეუძლიათ სინათლის სიჩქარით მოძრაობა.

მოხრილი სივრცე

აინშტაინის ფარდობითობის ზოგადი თეორია ემყარება რევოლუციურ დაშვებას, რომ გრავიტაცია არ არის ჩვეულებრივი ძალა, არამედ შედეგია იმისა, რომ სივრცე-დრო არ არის ბრტყელი, როგორც ადრე ეგონათ. ფარდობითობის ზოგად თეორიაში, სივრცე-დრო არის მოხრილი ან მრუდე მასში მოთავსებული მასისა და ენერგიის გამო. დედამიწის მსგავსი სხეულები მოძრაობენ მრუდე ორბიტებში არა იმ ძალის გავლენის ქვეშ, რომელსაც გრავიტაცია ეწოდება.

ვინაიდან გეოდეზიური ხაზი არის უმოკლესი ხაზიორ აეროპორტს შორის ნავიგატორები დაფრინავენ თვითმფრინავებს ასეთი მარშრუტების გასწვრივ. მაგალითად, თქვენ შეგიძლიათ მიჰყვეთ კომპასს, რომ გაფრინდეთ 5,966 კილომეტრი ნიუ-იორკიდან მადრიდში, გეოგრაფიული პარალელის გასწვრივ, თითქმის აღმოსავლეთით. მაგრამ თქვენ მხოლოდ 5802 კილომეტრის გავლა მოგიწევთ, თუ იფრინავთ დიდ წრეში, ჯერ ჩრდილო-აღმოსავლეთისკენ და შემდეგ თანდათანობით აღმოსავლეთისაკენ და შემდგომ სამხრეთ-აღმოსავლეთისკენ. ამ ორი მარშრუტის ხედი რუკაზე, სად დედამიწის ზედაპირიდამახინჯებული (წარმოდგენილია ბინა), მატყუარა. გადაადგილება "პირდაპირი" აღმოსავლეთით ერთი წერტილიდან მეორეზე ზედაპირზე გლობუსი, თქვენ ნამდვილად არ მოძრაობთ სწორი ხაზით, უფრო სწორად, არც უმოკლეს, გეოდეზიურ ხაზზე.

თუ კოსმოსური ხომალდის ტრაექტორია, რომელიც მოძრაობს კოსმოსში სწორი ხაზით, დაპროექტებულია დედამიწის ორგანზომილებიან ზედაპირზე, აღმოჩნდება, რომ ის მრუდია.

ფარდობითობის ზოგადი თეორიის მიხედვით, გრავიტაციული ველები სინათლეს უნდა მოახდინონ. მაგალითად, თეორია პროგნოზირებს, რომ მზის მახლობლად, ვარსკვლავის მასის გავლენით სინათლის სხივები ოდნავ უნდა იყოს მოხრილი მის მიმართულებით. ეს ნიშნავს, რომ შორეული ვარსკვლავის სინათლე, თუ ის მზესთან ახლოს გაივლის, მცირე კუთხით გადაიხრება, რის გამოც დედამიწაზე დამკვირვებელი დაინახავს ვარსკვლავს არა მთლად იქ, სადაც ის რეალურად მდებარეობს.

შეგახსენებთ, რომ ფარდობითობის სპეციალური თეორიის ძირითადი პოსტულატის მიხედვით, ყველა ფიზიკური კანონი ერთნაირია ყველა თავისუფლად მოძრავი დამკვირვებლისთვის, მიუხედავად მათი სიჩქარისა. უხეშად რომ ვთქვათ, ეკვივალენტობის პრინციპი ავრცელებს ამ წესს იმ დამკვირვებლებზე, რომლებიც თავისუფლად კი არ მოძრაობენ, არამედ გრავიტაციული ველის გავლენით.

სივრცის საკმარისად მცირე რაიონებში შეუძლებელია ვიმსჯელოთ, ისვენებთ თუ არა გრავიტაციულ ველში. მუდმივი აჩქარებაცარიელ სივრცეში.

წარმოიდგინეთ, რომ ლიფტში ხართ შუაში ცარიელი სივრცე. არ არის გრავიტაცია, არ არის მაღლა და ქვევით. თავისუფლად ცურავ. შემდეგ ლიფტი იწყებს მოძრაობას მუდმივი აჩქარებით. უცებ იგრძნო წონა. ანუ ლიფტის ერთ-ერთ კედელზე ხარ დაჭერილი, რომელიც ახლა იატაკად აღიქმება. თუ ვაშლს აიღებთ და გაუშვით, ის იატაკზე დაეცემა. ფაქტობრივად, ახლა, როცა აჩქარებით მოძრაობთ, ლიფტის შიგნით ყველაფერი ზუსტად ისე მოხდება, თითქოს ლიფტი საერთოდ არ მოძრაობდეს, მაგრამ დაისვენოს ერთგვაროვან გრავიტაციულ ველში. აინშტაინმა გააცნობიერა, რომ როგორც ვაგონში ყოფნისას ვერ გაიგებთ, სტაციონარულია თუ თანაბრად მოძრაობს, ასევე, როცა ლიფტში ხართ, ვერ გაიგებთ, მუდმივი აჩქარებით მოძრაობს თუ უნიფორმაში. მოძრაობა, გრავიტაციული ველი. ამ გაგების შედეგი იყო ეკვივალენტობის პრინციპი.

ეკვივალენტობის პრინციპი და მისი გამოვლენის მოყვანილი მაგალითი მართებული იქნება მხოლოდ იმ შემთხვევაში ინერციული მასა(შედის ნიუტონის მეორე კანონში, რომელიც განსაზღვრავს რა სახის აჩქარება აძლევს სხეულს მასზე მიმართულ ძალას) და გრავიტაციული მასა (შედის ნიუტონის მიზიდულობის კანონში, რომელიც განსაზღვრავს მნიშვნელობას გრავიტაციული მიზიდულობა) არსებითად იგივეა.

აინშტაინის მიერ ინერციული და გრავიტაციული მასების ეკვივალენტობის გამოყენება ეკვივალენტობის პრინციპის გამოსატანად და, საბოლოო ჯამში, ფარდობითობის ფარდობითობის მთლიანი თეორია, ისტორიაში უპრეცედენტოა. ადამიანის აზროვნებალოგიკური დასკვნების მუდმივი და თანმიმდევრული განვითარების მაგალითი.

დროის შენელება

ზოგადი ფარდობითობის კიდევ ერთი პროგნოზი არის ის, რომ დედამიწის მსგავსი მასიური სხეულების გარშემო დრო უნდა შენელდეს.

ახლა, როდესაც გავეცანით ეკვივალენტურობის პრინციპს, შეგვიძლია მივყვეთ აინშტაინის მსჯელობის კურსს სხვა მოქმედებით. სააზროვნო ექსპერიმენტი, რომელიც გვიჩვენებს, რატომ მოქმედებს გრავიტაცია დროზე. წარმოიდგინეთ რაკეტა დაფრინავს კოსმოსში. მოხერხებულობისთვის ვივარაუდებთ, რომ მისი სხეული იმდენად დიდია, რომ მთელი წამი სჭირდება სინათლეს მის გასწვრივ ზემოდან ქვემოდან გადატანას. დაბოლოს, დავუშვათ, რომ რაკეტაში არის ორი დამკვირვებელი, ერთი ზევით, ჭერის მახლობლად, მეორე იატაკზე ქვემოთ და ორივე აღჭურვილია ერთი და იგივე საათით, რომელიც ითვლის წამებს.

დავუშვათ, რომ ზედა დამკვირვებელი, რომელიც დაელოდა თავისი საათის ათვლას, მაშინვე აგზავნის სინათლის სიგნალს ქვედაზე. მომდევნო დათვლაზე ის აგზავნის მეორე სიგნალს. ჩვენი პირობების მიხედვით, თითოეულ სიგნალს ქვედა დამკვირვებლამდე მისვლას დასჭირდება ერთი წამი. ვინაიდან ზედა დამკვირვებელი აგზავნის ორ სინათლის სიგნალს ერთი წამის ინტერვალით, ქვედა დამკვირვებელიც დარეგისტრირებს მათ იმავე ინტერვალით.

რა შეიცვლება, თუ ამ ექსპერიმენტში, კოსმოსში თავისუფლად ცურვის ნაცვლად, რაკეტა დედამიწაზე დადგება და განიცდის გრავიტაციის მოქმედებას? ნიუტონის თეორიის მიხედვით, გრავიტაცია არანაირად არ იმოქმედებს სიტუაციაზე: თუ ზემოთ დამკვირვებელი გადასცემს სიგნალებს წამის ინტერვალით, მაშინ ქვემოთ დამკვირვებელი მიიღებს მათ იმავე ინტერვალში. მაგრამ ეკვივალენტობის პრინციპი პროგნოზირებს მოვლენების განსხვავებულ განვითარებას. რომელი, ჩვენ შეგვიძლია გავიგოთ, თუ ეკვივალენტობის პრინციპის შესაბამისად, გონებრივად ჩავანაცვლებთ გრავიტაციის მოქმედებას მუდმივი აჩქარებით. ეს არის ერთ-ერთი მაგალითი იმისა, თუ როგორ გამოიყენა აინშტაინმა ეკვივალენტობის პრინციპი გრავიტაციის ახალი თეორიის შესაქმნელად.

ასე რომ, დავუშვათ, რომ ჩვენი რაკეტა აჩქარებს. (ჩვენ ვივარაუდებთ, რომ ის აჩქარებს ნელა, ისე რომ მისი სიჩქარე არ უახლოვდება სინათლის სიჩქარეს.) ვინაიდან რაკეტის სხეული მაღლა მოძრაობს, პირველმა სიგნალმა უნდა გაიაროს უფრო მოკლე მანძილი, ვიდრე ადრე (აჩქარების დაწყებამდე). და ჩამოვა ქვედა დამკვირვებელთან, სანამ წამს მომცემს. თუ რაკეტა მუდმივი სიჩქარით მოძრაობდა, მაშინ მეორე სიგნალი ზუსტად იმავე რაოდენობით ჩამოვიდოდა ადრე, ისე, რომ ორ სიგნალს შორის ინტერვალი ერთი წამის ტოლი დარჩებოდა. მაგრამ მეორე სიგნალის გაგზავნის მომენტში, აჩქარების გამო, რაკეტა უფრო სწრაფად მოძრაობს, ვიდრე პირველის გაგზავნის მომენტში, ისე რომ მეორე სიგნალი პირველზე უფრო მოკლე მანძილს გაივლის და კიდევ უფრო ნაკლებ დროს დახარჯავს. ქვემოთ მოყვანილი დამკვირვებელი, რომელიც ამოწმებს თავის საათს, შენიშნავს, რომ სიგნალებს შორის ინტერვალი ერთ წამზე ნაკლებია და არ დაეთანხმება ზემოთ მოცემულ დამკვირვებელს, რომელიც ამტკიცებს, რომ მან სიგნალები გაგზავნა ზუსტად ერთი წამის შემდეგ.

აჩქარებული რაკეტის შემთხვევაში, ეს ეფექტი ალბათ არ უნდა იყოს განსაკუთრებით გასაკვირი. ბოლოს და ბოლოს, ჩვენ უბრალოდ ავუხსენით! მაგრამ გახსოვდეთ: ეკვივალენტობის პრინციპი ამბობს, რომ იგივე ხდება, როდესაც რაკეტა ისვენებს გრავიტაციულ ველში. ამიტომ, მაშინაც კი, თუ რაკეტა არ აჩქარებს, მაგრამ, მაგალითად, დგას დედამიწის ზედაპირზე გაშვების ბალიშზე, ზედა დამკვირვებლის მიერ წამის ინტერვალით გაგზავნილი სიგნალები (მისი საათის მიხედვით) ჩამოვა ქვედაზე. დამკვირვებელი უფრო მოკლე ინტერვალით (მისი საათის მიხედვით) . ეს მართლაც საოცარია!

გრავიტაცია ცვლის დროის დინებას. როგორც ამას ფარდობითობის სპეციალური თეორია გვეუბნება დრო გადისერთმანეთის მიმართ მოძრავი დამკვირვებლების განსხვავებულად, ზოგადი ფარდობითობა აცხადებს, რომ დროის მსვლელობა განსხვავებულია სხვადასხვა გრავიტაციულ ველში დამკვირვებლებისთვის. ფარდობითობის ზოგადი თეორიის თანახმად, ქვედა დამკვირვებელი აღრიცხავს უფრო მოკლე ინტერვალს სიგნალებს შორის, რადგან დრო უფრო ნელა მიედინება დედამიწის ზედაპირთან ახლოს, ვინაიდან გრავიტაცია აქ უფრო ძლიერია. რაც უფრო ძლიერია გრავიტაციული ველი, მით უფრო დიდია ეს ეფექტი.

ჩვენი ბიოლოგიური საათიასევე რეაგირებენ დროის მსვლელობის ცვლილებებზე. თუ ტყუპებიდან ერთი მთის წვერზე ცხოვრობს, მეორე კი ზღვის პირას, პირველი უფრო სწრაფად დაბერდება, ვიდრე მეორე. ამ შემთხვევაში ასაკობრივი სხვაობა უმნიშვნელო იქნება, მაგრამ საგრძნობლად გაიზრდება, როგორც კი ერთ-ერთი ტყუპისცალი შორ მოგზაურობაში წავა კოსმოსური ხომალდით, რომელიც აჩქარებს სინათლის სიჩქარესთან მიახლოებულ სიჩქარეს. როდესაც მოხეტიალე დაბრუნდება, ის ბევრად უმცროსი იქნება, ვიდრე მისი ძმა, რომელიც დედამიწაზე დარჩა. ეს შემთხვევა ცნობილია როგორც ტყუპის პარადოქსი, მაგრამ ეს მხოლოდ პარადოქსია მათთვის, ვინც აბსოლუტური დროის იდეას ინარჩუნებს. ფარდობითობის თეორიაში არ არსებობს უნიკალური აბსოლუტური დრო - თითოეულ ინდივიდს აქვს დროის საკუთარი საზომი, რომელიც დამოკიდებულია იმაზე, თუ სად არის და როგორ მოძრაობს.

ულტრა ზუსტი სანავიგაციო სისტემების მოსვლასთან ერთად, რომლებიც იღებენ სიგნალებს თანამგზავრებიდან, სხვადასხვა სიმაღლეზე საათის სიჩქარის სხვაობა გახდა. პრაქტიკული ღირებულება. თუ აპარატურა იგნორირებას უკეთებდა ფარდობითობის ზოგადი თეორიის პროგნოზებს, მდებარეობის განსაზღვრის შეცდომამ შეიძლება მიაღწიოს რამდენიმე კილომეტრს!

ფარდობითობის ზოგადი თეორიის გამოჩენამ რადიკალურად შეცვალა სიტუაცია. სივრცემ და დრომ სტატუსი მოიპოვა დინამიური ერთეულები. როდესაც სხეულები მოძრაობენ ან ძალები მოქმედებენ, ისინი იწვევენ სივრცისა და დროის გამრუდებას, ხოლო სივრცე-დროის სტრუქტურა, თავის მხრივ, გავლენას ახდენს სხეულების მოძრაობასა და ძალების მოქმედებაზე. სივრცე და დრო არა მხოლოდ გავლენას ახდენს ყველაფერზე, რაც ხდება სამყაროში, არამედ ისინი თავად არიან დამოკიდებული ამ ყველაფერზე.

წარმოიდგინეთ თავხედი ასტრონავტი, რომელიც რჩება კოლაფსირებული ვარსკვლავის ზედაპირზე კატაკლიზმური კოლაფსის დროს. მისი საათის რაღაც მომენტში, ვთქვათ, 11:00 საათზე, ვარსკვლავი შემცირდება კრიტიკულ რადიუსამდე, რომლის მიღმა გრავიტაციული ველი იმდენად ძლიერი ხდება, რომ მისგან თავის დაღწევა შეუძლებელია. ახლა დავუშვათ, რომ ასტრონავტს დაევალა ყოველ წამს სიგნალი გაუგზავნოს კოსმოსურ ხომალდს, რომელიც ორბიტაზე იმყოფება ვარსკვლავის ცენტრიდან გარკვეულ მანძილზე. ის იწყებს სიგნალების გადაცემას 10:59:58 საათზე, ანუ 11:00 საათამდე ორი წამით ადრე. რას დარეგისტრირებს ეკიპაჟი კოსმოსურ ხომალდზე?

მანამდე, როდესაც ჩავატარეთ სააზროვნო ექსპერიმენტი რაკეტის შიგნით სინათლის სიგნალების გადაცემის შესახებ, დავრწმუნდით, რომ გრავიტაცია ანელებს დროს და რაც უფრო ძლიერია ის, მით უფრო მნიშვნელოვანი იქნება ეფექტი. ვარსკვლავის ზედაპირზე მყოფი ასტრონავტი უფრო ძლიერ გრავიტაციულ ველშია, ვიდრე მისი კოლეგები ორბიტაზე, ამიტომ მის საათზე ერთი წამი გემის საათზე წამზე მეტხანს გაგრძელდება. როდესაც ასტრონავტი ზედაპირთან ერთად მოძრაობს ვარსკვლავის ცენტრისკენ, მასზე მოქმედი ველი უფრო და უფრო ძლიერდება, ასე რომ, კოსმოსურ ხომალდზე მიღებულ სიგნალებს შორის ინტერვალები მუდმივად იზრდება. ამ დროის გაფართოება 10:59:59 საათამდე იქნება ძალიან მცირე, ასე რომ ორბიტაზე მყოფი ასტრონავტებისთვის 10:59:58 და 10:59:59 სიგნალებს შორის ინტერვალი იქნება წამზე ცოტა მეტი. მაგრამ დილის 11:00 საათზე გაგზავნილი სიგნალი გემზე არ იქნება მოსალოდნელი.

ყველაფერი, რაც ხდება ვარსკვლავის ზედაპირზე დილის 10:59:59-დან 11:00 საათამდე, ასტრონავტის საათის მიხედვით, კოსმოსური ხომალდის საათის მიერ დროის უსასრულო მონაკვეთზე იქნება გადაჭიმული. 11:00 საათს რომ ვუახლოვდებით, ვარსკვლავის მიერ გამოსხივებული ზედიზედ მწვერვალებისა და სინათლის ტალღების ღეროებს შორის ინტერვალები უფრო და უფრო გრძელი გახდება; იგივე მოხდება ასტრონავტის სიგნალებს შორის დროის ინტერვალებთან დაკავშირებით. ვინაიდან გამოსხივების სიხშირე განისაზღვრება წამში შემომავალი ქედების (ან ღეროების) რაოდენობით, უფრო და უფრო დაბალი სიხშირევარსკვლავის გამოსხივება. ვარსკვლავის შუქი უფრო და უფრო გაწითლდება და ერთდროულად ქრებოდა. საბოლოოდ ვარსკვლავი იმდენად დაბნელდება, რომ კოსმოსური ხომალდის დამკვირვებლებისთვის უხილავი გახდება; რჩება მხოლოდ შავი ხვრელი სივრცეში. თუმცა, ვარსკვლავის მიზიდულობის გავლენა კოსმოსური ხომალდიგრძელდება და ის აგრძელებს ორბიტას.