نظریه نسبیت: تفاوت میان نسخه‌ها

محتوای حذف‌شده محتوای افزوده‌شده

درخط

نسخهٔ ‏۲۳ فوریهٔ ۲۰۱۸، ساعت ۰۹:۰۶

نظریه یا نگره نسبی یا همان نسبی دو نظریه اصلی و معروف نسبیت خاص و نسبیت عام از آلبرت اینشتین را در بر می‌گیرد. ایده اصلی در پشت این نظریه آن است که زمان و فضا با هم مرتبط هستند و نه جدای از هم و ثابت.

آغاز به کار بردن واژه «نگره نسبیت» به ۱۹۰۶ بر می‌گردد؛ هنگامی که ماکس پلانک ترکیب «نظریه نسبی» (در آلمانی: Relativtheorie) را به کار برد و بر چگونگی به کار برده شدن اصل نسبیت توسط این نظریه تأکید کرد. اما این آلفرد بوخرر بود که در بخش بحث مقاله پلانک، برای نخستین بار ترکیب «نظریه نسبیت» (در آلمانی: Relativitätstheorie) را به کار برد.

نسبیت خاص

نسبیت خاص نگره‌ای بر روی ساختار فضازمان است. این نگره در سال ۱۹۰۵ توسط اینشتین و در مقاله‌ای به نام «درباره الکترودینامیک اجسام در حال حرکت» ارایه شد. این نگره بر پایه دو فرضی است که در تناقض با مکانیک کلاسیک هستند:

قوانین فیزیک در دستگاه ناظر لخت برای همهٔ اجسام یکسان و واحد است. (اصل نسبیت).
سرعت نور در خلأ برای همه ناظران، صرفنظر از حرکت نسبیشان یا حرکت منبع تولیدکننده نور، ثابت است.

چنین نگره‌ای همخوانی بهتری با آزمایش‌های تجربی نشان می‌دهد. برای نمونه، آزمایش مایکلسون-مورلی نه تنها تأکیدکننده فرض دوم است که نتایج جالب دیگری را نیز به همراه داشت:

نسبیت همزمانی: دو رویداد که برای یک ناظر هم‌زمان هستند، ممکن است برای ناظر دیگری که نسبت به ناظر نخست در حال حرکت است هم‌زمان نباشند.
اتساع زمانی: ساعت‌های در حال حرکت گذر زمان کمتری را نسبت به ساعت‌های ساکن تجربه می‌کنند و نشان می‌دهند.
انقباض طول: اشیاء متحرک، در جهت حرکتشان از دید یک ناظر ایستا کوتاهتر اندازه‌گیری می‌شوند.
هم‌ارزی جرم و انرژی: $E=mc^{2}$ جرم و انرژی با هم هم‌ارز هستند و به هم تبدیل می‌شوند.
نور بیشترین سرعت ممکن را دارد: هیچ جسم مادی یا پیامی نمی‌تواند با سرعتی بیشتر از سرعت نور در خلاء سفر کند.
جاذبه در فضا با سرعت نور حرکت می‌کند، نه سریعتر یا بلادرنگ.

ویژگی تعریف‌کننده نسبیت خاص در جابجایی ترادیسی‌های گالیله مورد استفاده در مکانیک کلاسیک با تبدیلات لورنتس است.

نسبیت عام

نسبیت عام ، نظریه‌ای هندسی برای گرانش است که در سال ۱۹۱۶ توسط آلبرت اینشتین مطرح گردید و تصویر کنونی فیزیک جدید از گرانش را تشکیل می‌دهد. نسبیت عام ، نظریه نسبیت خاص و قانون جهانی گرانش نیوتن را تعمیم می‌دهد و توصیفی یکتا از گرانش به عنوان یک ویژگی هندسی فضا و زمان ، یا فضازمان ارائه می‌کند. به خصوص در این نظریه ، انحنای فضازمان ، به‌طور مستقیم به انرژی و تکانه هر ماده و تابشی که موجود باشد مربوط است. این رابطه توسط معادلات میدان اینشتین مشخص می‌گردد ٬که یک دستگاه معادلات مشتقات پاره‌ای را تشکیل می‌دهند.

برخی از پیش‌بینی‌های نظریه نسبیت عام ٬به خصوص موارد مرتبط با گذشت زمان، هندسهٔ فضا٬حرکت اجسام هنگام سقوط آزاد و انتشار نور ، با پیش‌بینی‌های نظریه‌های فیزیک کلاسیک تفاوت بسیاری دارند. برای نمونه از چنین تفاوت‌هایی ، می‌توان به اتساع گرانشی زمان ، همگرایی گرانشی ، انتقال به سرخ گرانشی نور و تاخیر زمانی گرانشی اشاره کرد. پیش‌بینی‌های نظریه نسبیت عام در همه آزمون‌ها تا به امروز تأیید شده‌اند. هرچند نسبیت عام تنها نظریه نسبیتی نور نیست ، ساده‌ترین نظریه‌ای است که با آزمایش‌ها مطابقت دارد. البته پرسش‌های بدون پاسخی باقی مانده‌اند ، که بنیادی‌ترین آن‌ها چگونگی آشتی دادن نسبیت عام با فیزیک کوانتومی برای ایجاد یک نظریه خود-سازگار و کامل از گرانش کوانتومی می‌باشد.

نظریه اینشتین نتایج اخترفیزیکی مهمی به دنبال دارد. برای مثال، وجود سیاه‌چاله‌ها را نشان می‌دهد (مکان‌هایی در فضا که در آن فضا و زمان طوری ناهموار شده‌اند که هیچ چیز، حتی نور نمی‌تواند از آن فرار کند)، حالتی که در پایان عمر برای ستاره‌های پرجرم ایجاد می‌گردد. شواهد فراوانی وجود دارد که نشان می‌دهد تابش‌های شدید گسیل شده از برخی اجسام نجومی، مربوط به سیاه‌چاله‌ها است. برای مثال، ریزاختروش‌ها یا هسته کهکشانی فعال نتیجه حضور سیاه‌چاله‌های ستاره‌وار و سیاه‌چاله‌هایی با جرم‌های بسیار بسیار بیشتر هستند. خم‌شدن نور توسط گرانش می‌تواند منجر به پدیده‌ای موسوم به همگرایی گرانشی گردد که موجب دیده شدن چند تصویر از یک شئ نجومی دور، در آسمان می‌شود. نسبیت عام همچنین وجود امواج گرانشی را پیش‌بینی می‌کند. مشاهده و اندازه‌گیری مستقیم آن‌ها هدف پروژه‌هایی نظیر لیگو، آنتن فضایی تداخل‌سنج لیزری ناسا/اسا و آرایه‌های گوناگون زمان‌سنجی تپ‌اختر است. در ۱۱ فوریه ۲۰۱۶ پژوهشگران در LIGO موفق به مشاهده مستقیم امواج گرانشی برای نخستین بار شدند. همچنین، نسبیت عام اساس مدل‌های کنونی کیهان‌شناختی از یک جهان در حال انبساط است.

منابع

Bergmann، Peter G. (۱۹۷۶). Introduction to the Theory of Relativity. Dover Publications. شابک ۰-۴۸۶-۶۳۲۸۲-۲. پارامتر |تاریخ بازیابی= نیاز به وارد کردن |پیوند= دارد (کمک)

@@ خط ۷: / خط ۷: @@
 {{اصلی|نسبیت خاص}}
 نسبیت خاص نگره‌ای بر روی ساختار [[فضازمان]] است. این نگره در سال ۱۹۰۵ توسط اینشتین و در مقاله‌ای به نام «[[درباره الکترودینامیک اجسام در حال حرکت]]» ارایه شد. این نگره بر پایه دو فرضی است که در تناقض با [[مکانیک کلاسیک]] هستند:
-# قوانین [[فیزیک]] در دستگاه ناظر لخت برای همه ی اجسام یکسان و واحد است. ([[اصل نسبیت]]).
+# قوانین [[فیزیک]] در دستگاه ناظر لخت برای همهٔ اجسام یکسان و واحد است. ([[اصل نسبیت]]).
 # [[سرعت نور]] در [[خلأ]] برای همه ناظران، صرفنظر از حرکت نسبیشان یا حرکت منبع تولیدکننده [[نور]]، ثابت است.
-چنین نگره‌ای همخوانی بهتری با آزمایش‌های تجربی نشان می‌دهد. برای نمونه، [[آزمایش مایکلسون-مورلی]] نه تنها تأکید کننده فرض دوم است که نتایج جالب دیگری را نیز به همراه داشت:
+چنین نگره‌ای همخوانی بهتری با آزمایش‌های تجربی نشان می‌دهد. برای نمونه، [[آزمایش مایکلسون-مورلی]] نه تنها تأکیدکننده فرض دوم است که نتایج جالب دیگری را نیز به همراه داشت:
-* [[نسبیت همزمانی]]: دو رویداد که برای یک ناظر همزمان هستند، ممکن است برای ناظر دیگری که نسبت به ناظر نخست در حال حرکت است همزمان نباشند.
+* [[نسبیت همزمانی]]: دو رویداد که برای یک ناظر هم‌زمان هستند، ممکن است برای ناظر دیگری که نسبت به ناظر نخست در حال حرکت است هم‌زمان نباشند.
 * [[اتساع زمانی]]: [[ساعت]]‌های در حال حرکت گذر زمان کمتری را نسبت به ساعت‌های ساکن تجربه می‌کنند و نشان می‌دهند.
 * [[انقباض طول]]: اشیاء متحرک، در جهت حرکتشان از دید یک ناظر ایستا کوتاهتر اندازه‌گیری می‌شوند.
@@ خط ۱۷: / خط ۱۷: @@
 * جاذبه در فضا با سرعت نور حرکت می‌کند، نه سریعتر یا بلادرنگ.
-ویژگی تعریف کننده نسبیت خاص در جابجایی [[ترادیسی‌های گالیله]] مورد استفاده در مکانیک کلاسیک با [[تبدیلات لورنتس]] است.
+ویژگی تعریف‌کننده نسبیت خاص در جابجایی [[ترادیسی‌های گالیله]] مورد استفاده در مکانیک کلاسیک با [[تبدیلات لورنتس]] است.
 == نسبیت عام ==
 {{اصلی|نسبیت عام}}
-نسبیت عام ، نظریه‌ای هندسی برای گرانش است که در سال ۱۹۱۶ توسط آلبرت اینشتین مطرح گردید و تصویر کنونی فیزیک جدید از گرانش را تشکیل می‌دهد. نسبیت عام ، نظریه نسبیت خاص و قانون جهانی گرانش نیوتن را تعمیم می‌دهد و توصیفی یکتا از گرانش به عنوان یک ویژگی هندسی فضا و زمان ، یا فضازمان ارائه می‌کند. به خصوص در این نظریه ، [[انحنا]]ی فضازمان ، به طور مستقیم به [[انرژی]] و [[تکانه]] هر ماده و تابشی که موجود باشد مربوط است. این رابطه توسط [[معادلات میدان اینشتین]] مشخص می‌گردد ٬که یک دستگاه معادلات مشتقات پاره‌ای را تشکیل می‌دهند.
+نسبیت عام ، نظریه‌ای هندسی برای گرانش است که در سال ۱۹۱۶ توسط آلبرت اینشتین مطرح گردید و تصویر کنونی فیزیک جدید از گرانش را تشکیل می‌دهد. نسبیت عام ، نظریه نسبیت خاص و قانون جهانی گرانش نیوتن را تعمیم می‌دهد و توصیفی یکتا از گرانش به عنوان یک ویژگی هندسی فضا و زمان ، یا فضازمان ارائه می‌کند. به خصوص در این نظریه ، [[انحنا]]ی فضازمان ، به‌طور مستقیم به [[انرژی]] و [[تکانه]] هر ماده و تابشی که موجود باشد مربوط است. این رابطه توسط [[معادلات میدان اینشتین]] مشخص می‌گردد ٬که یک دستگاه معادلات مشتقات پاره‌ای را تشکیل می‌دهند.
 برخی از پیش‌بینی‌های نظریه نسبیت عام ٬به خصوص موارد مرتبط با گذشت زمان، هندسهٔ فضا٬حرکت اجسام هنگام سقوط آزاد و انتشار نور ، با پیش‌بینی‌های نظریه‌های فیزیک کلاسیک تفاوت بسیاری دارند. برای نمونه از چنین تفاوت‌هایی ، می‌توان به اتساع گرانشی زمان ، [[همگرایی گرانشی]] ، [[انتقال به سرخ گرانشی]] نور و [[تأخیر شاپیرو|تاخیر زمانی گرانشی]] اشاره کرد. پیش‌بینی‌های نظریه نسبیت عام در همه [[آزمون‌های نظریه نسبیت عام|آزمون‌ها]] تا به امروز تأیید شده‌اند. هرچند نسبیت عام تنها نظریه نسبیتی نور [[جایگزین‌های نظریه نسبیت عام|نیست]] ، [[تیغ اوکام|ساده‌ترین]] نظریه‌ای است که با آزمایش‌ها مطابقت دارد. البته پرسش‌های بدون پاسخی باقی مانده‌اند ، که بنیادی‌ترین آن‌ها چگونگی آشتی دادن نسبیت عام با فیزیک کوانتومی برای ایجاد یک نظریه خود-سازگار و کامل از [[گرانش کوانتومی]] می‌باشد.

ن ب و شاخه‌های فیزیک
قسمت‌ها	فیزیک کاربردی فیزیک تجربی فیزیک نظری
انرژی و حرکت (فیزیک)	مکانیک کلاسیک مکانیک لاگرانژی مکانیک هامیلتونی مکانیک محیط‌های پیوسته مکانیک سماوی مکانیک آماری ترمودینامیک مکانیک شاره‌ها مکانیک کوانتوم
امواج و میدان‌ها	گرانش الکترومغناطیس نظریه میدان‌های کوانتومی نظریه نسبیت نسبیت خاص نسبیت عام آشنایی
علوم فیزیکی و ریاضیات	فیزیک شتاب‌دهنده‌ها صوت‌شناسی اخترفیزیک هلیوفیزیک اخترفیزیک هسته‌ای فیزیک خورشید فیزیک فضا فیزیک ستارگان فیزیک اتمی، مولکولی و نوری شیمی‌فیزیک فیزیک محاسباتی فیزیک ماده چگال فیزیک حالت جامد فیزیک مواد فیزیک ریاضی فیزیک اتمی فیزیک مولکولی فیزیک هسته‌ای نورشناسی اپتیک غیرخطی نورشناخت کوانتومی فیزیک دیجیتال فیزیک ذرات اخترفیزیک ذره‌ای پدیده‌شناسی فیزیک ذره‌ای پلاسما فیزیک پلیمر فیزیک آماری علوم مهندسی فیزیک مهندسی
فیزیک و زیست‌شناسی / زمین‌شناسی / علم اقتصاد	زیست‌فیزیک بیومکانیک فیزیک پزشکی عصب‌شناسی اگروفیزیک فیزیک خاک فیزیک اتمسفر اکونوفیزیک ژئوفیزیک سایکوفیزیک