نسبیت ها

[M_Saturn]

نسبیت عام
اینشتین پس از تکمیل نظریه نسبیت خاص به اصلاح نظریه نیوتن،در باره گرانش پرداخت.تا آنرا با اصول نسبیتی تطبیق دهد.نیوتون فرض می کردکه نیروی گرانش به طورلحظه ای عمل می کند،نظر او این بود که اعمال شدن کشش خورشید بر روی زمین محتاج زمان میست و برهم کنشهای گرانشی،حتی در فواصل نامحدود ستارگان،درآنی روی میدهد.اینشتین به نادرست بودن این نظر پی برد چرا که هیچ بر هم کنشی و همچنین هیچ جسمی نمیتواند سریعتر از سرعت نورمنتشر شود.از این رو اینشتین تکمیل نظریه جدیدی را در باره گرانش اغاز کرد که در آن هم سرعت انتشار گرانش،همان سرعت نور باشدوهم بتوان حرکت های سیاره ای رابه خوبی نظریه نیوتن تو ضیح دهد.
این کار نه از نظر فرمولبندی ریاضی آسان بود و نه به راحتی در تصور می آمد.او مجبور شد تمام ذهنیاتش در باره گرانش،فضا،زمان و حرکت را کنار بگذارد.در عوض،آنچه که از جانب اینشتین مطرح ونشان داده شد این بود که میدان گرانشی در فضا،مثلاًمیدان ناشی از گرانش خورشید،به اعوجاجی در فضا می انجامد،که شدت آن به میزان جرم جسم بستگی دارد . علاوه بر این او دریافت که صرفاًدر غالب جهان سه بعدی نمی توان به راحتی این موضوع را درک کرد و از این رو،در معادلات خود،زمان را به منزله بعد چهارم به کار برد.ما معمولاًفرض می کنیم که یک رویداد تنها در فضا روی می دهد و بنابراین فکر می کنیم که هر رویداد را تنها به کمک سه عدد،که مختصات فضایی آن را نشان می دهند،می توان وصف کرد.
و این چنین انیشتین رویداد ها را در فضا-زمان توصیف کرد،اما باز قدمی جلوتر نهاد وفرض کرد که چهار بعد فضا-زمان می تواند خمیده باشد.
سر انجام در سال 1916،نظریه نسبیت عام به طور کاملاًریاضی بسط داده شدکه شامل معادلات توصیف کننده انحنای فضا-زمان در پیرامون یک جسم پرجرم بود.برای اینکه این نظریه را راحت تر تجسم کنید لحظه ای فکر کنید،که فضا –زمان به جای چهار بعدی بودن دو بعدی است.لحظه ای،دو بعد رانادیده بگیرید،ما میتوانیم این فضا-زمان دوبعدی را به صورت یک صفحه مسطح،که هیچ جسم دارای جرم،درمجاورت آن نیست نشان دهیم.
اما در حضور یک جسم مانند خورشید،صفحه مسطح معوج می شودو فرو رفتگی ظاهر می شود که نشانگر انحنای فضا-زمان در نتیجه میدان گرانشی جسم است.هرچه جرم جسم بیشترباشد،به فرو رفتگی بزرگتری در فضا-زمان می انجامد.هر جسمی که به اندازه کافی به این فرورفتگی نزدیک شود مجبور است که مسیر خود را تغییر دهد.اگر حرکت جسم،بسیار آرام و به طرف مرکز فرو رفتگی باشد،به درون حفره فرو رفتگی می افتد و در ته آن ساکن می شود.اگر جسم به هنگام حرکت به سوی خورشید،سرعت کافی داشته باشد،خورشید را پشت سر می گذارد اما مسیر آن خط راست نخواهد بود.جسم،موقعی که از فرو رفتگی عبور می کند،مستقیم ترین مسیر ممکن را که خط ژئوفیزیک نامیده میشود،طی می کنداما آشکار است که این خط نمی تواند خط مستقیم باشد،زیرا صفحه ای که جسم در آن حرکت می کند ،خمیده است.از این رو جسمی مانند یک دنباله دار،هنگامی که از کنار خورشید می گذرد،در اثر گرانش خورشید چنان تغییر مسیر می دهد که پس از عبور از مجاورت آن،راستایی کاملاً متفاوت را در پیش می گیرد.
از سال 1916،آزمایشات متعددی برای بررسی نظریه نسبیت عام اینشتین انجام گرفته که تا حال،همه آنها حاکی از درستی این نظریه بوده.
سه سال پس ازانتشار نسبیت عام از سوی اینشتین،گروهی از اختر شناسان انگلیسی در افریقا و برزیل،گرفت کامل خورشید را اندازه گیری کردند و با مشاهده مکان ستارگانی که از آنهاعکسبرداری کرده بودند با خوشحالی اعلام داشتند که پیش گویی انیشتین درست است.مکان همه این ستارگان درست به اندازه ای که اینشتین پیش گویی کرده بود جابجا شده بود.