در حال ویرایش نسبیت عام
هشدار: شما وارد نشده‌اید. نشانی آی‌پی شما برای عموم قابل مشاهده خواهد بود اگر هر تغییری ایجاد کنید. اگر وارد شوید یا یک حساب کاربری بسازید، ویرایش‌هایتان به نام کاربری‌تان نسبت داده خواهد شد، همراه با مزایای دیگر.
این ویرایش را می‌توان خنثی کرد.
لطفاً تفاوت زیر را بررسی کنید تا تأیید کنید که این چیزی است که می‌خواهید انجام دهید، سپس تغییرات زیر را ذخیره کنید تا خنثی‌سازی ویرایش را به پایان ببرید.
| نسخهٔ فعلی | متن شما | ||
| سطر ۲: | سطر ۲: | ||
[[رده:کیهان‌شناسی ]] | [[رده:کیهان‌شناسی ]] | ||
[[رده:فیزیک]] | [[رده:فیزیک]] | ||
| − | اینشتین پس از تکمیل | + | اینشتین پس از تکمیل نظریه‌ی[[نسبیت خاص]] به اصلاح نظریه‌ینیوتون درباره‌ی [[گرانش]] پرداخت تا آن را با اصول نسبیتی تطبیق دهد. وی می‌خواست نظریه‌ی جدیدی درباره‌ی [[گرانش]] که در آن هم سرعت انتشار [[گرانش]] همان [[سرعت نور]] باشد (همان چیزی که در نظریه‌ی[[نیوتون]] در مورد [[گرانش]] مورد توجه قرار نگرفته بود) و هم بتواند حرکت‌های سیارات را بخوبی نظریه‌ینیوتون توضیح دهد، ارائه کند. |
| − | [[اینشتین]] مجبور شد بعضی از تصورات پیشین | + | [[اینشتین]] مجبور شد بعضی از تصورات پیشین درباره‌ی [[فضا]]، [[زمان]] و حرکت را کنار بگذارد. در نتیجه، آنچه از جانب وی مطرح و نشان داده شد این بود که میدان گرانشی در [[فضا]](مثل میدان گرانشی ناشی از [[خورشید]])، به اعوجاجی در [[فضا]] می‌انجامد، که شدت آن به میزان [[جرم]] جسم بستگی دارد. علاوه بر این دریافت که صرفاً در قالب جهان سه بعدی نمی‌توان به راحتی این موضوع را درک کرد و از این رو، در معادلات خود زمان را به منزله بعد چهارم بکار برد. وی رویدادها را در [[فضا]]-[[زمان]] توصیف کرد، اما باز قدمی جلوتر نهاده و فرض کرد که چهار بعد فضا-زمان می‌تواند خمیده باشد (تعیین انحنای عام فضا-زمان مسئله‌ای کلیدی در کیهان‌شناسی است). |
| − | سرانجام در سال 1916 | + | سرانجام در سال 1916 نظریه‌ینسبیت عام به طور کاملاً ریاضی بسط داده شد، که شامل معادلات توصیف‌کننده‌ی انحنای [[فضا]]-[[زمان]] در پیرامون یک جسم پر [[جرم]] بود. اگر فضا-زمان را برای فهم بهتر بجای چهار بعدی بودن، دو بعدی و بصورت یک صفحه مسطح فرض کنیم بطوریکه که یک جسم، مانند [[خورشید]]، در مجاورت آن حضور دارد، این صفحه مسطح، معوج شده و در آن فرورفتگی ایجاد می‌شود که نشانگر انحنای فضا-زمان در نتیجۀ میدان گرانشی جسم است. هرچه جرم جسم بیشتر باشد به فرورفتگی بزرگتری در فضا-زمان می‌انجامد. هر جسمی که بقدر کافی به این فرورفتگی نزدیک شود مجبور است مسیر خود را تغییر دهد. اگر حرکت جسم بسیار آرام و کاملاً به طرف مرکز فرورفتگی باشد، به درون حفرۀ فرورفتگی افتاده و در ته آن ساکن می‌شود. جسم موقعی که از فرورفتگی عبور می‌کند، مستقیم‌ترین مسیر ممکن را، که خط [[ژئودزیک]] نامیده می‌شود، طی می‌کند. اما واضح است که این خط نمی‌تواند خط مستقیم باشد، زیرا صفحه‌ای که جسم در آن حرکت می‌کند، خمیده است. از این رو، جسمی مانند یک [[دنباله دار]]، هنگامی که از کنار [[خورشید]] می‌گذرد، در اثر [[گرانش]] [[خورشید]] چنان تغییر مسیر می‌دهد که پس از عبور از مجاورتش، راستایی کاملاً متفاوت را در پیش می‌گیرد. به همین ترتیب، سیاره‌ای مثل [[زمین]]، علی رغم [[سرعت]] بسیار زیادی که در [[فضا]] دارد، گرفتار فرورفتگی فضا-زمان [[خورشید]] شده و در میان دامنه‌های این فرورفتگی برای همیشه گردش می‌کند. |
| − | یکی از پیشگویی‌های | + | یکی از پیشگویی‌های نظریه‌ینسبیت عام این است که [[نور]] به هنگام عبور از مجاورت یک جسم پر [[جرم]] منحرف می‌شود. [[ماه]] در حرکت خود بر گرد [[زمین]]، گاه کاملاً جلوی [[نور]] [[خورشید]] را می‌گیرد و [[گرفت کامل]] روی می‌دهد. در این زمان، مشاهده و اندازه‌گیری مکان ظاهری ستارگان نزدیک به قرص [[خورشید]] امکان‌پذیر می‌شود و از این رو می‌توان بررسی کرد که آیا انحراف نور آنها در مجاورت [[خورشید]] با مقدار پیشگویی شده مطابقت دارد یا نه. البته طبق فیزیک سماوی، مکان ظاهری این ستارگان باید همان مکانی باشد که در اوقات دیگر سال و هنگامی که [[خورشید]] در سر راه [[نور]] آنها نیست، اندازه گیری می‌شود. |
| − | سه سال پس از انتشار | + | سه سال پس از انتشار نظریه‌ینسبیت عام از سوی [[اینشتین]]، گروهی از ستارهشناسان انگلیسی در آفریقا و برزیل، [[گرفت کامل]] خورشید را مشاهده کردند و با اندازه گیری مکان ستارگانی که از آنها عکس‌برداری کرده بودند، با خوشحالی اعلام داشتند که پیشگویی [[اینشتین]] درست است و مکان همه این ستارگان، درست به اندازه‌ای که وی پیشگویی کرده، جابجا شده بود. |
== نظریه‌نسبیت عام == | == نظریه‌نسبیت عام == | ||
| سطر ۲۶: | سطر ۲۶: | ||
نظریه‌ینسبیت عام که بین سال های 1907 تا 1915 توسط آلبرت اینشتین ایجاد شد، نظریه‌ای راجع به گرانش و ساختار فضا-زمان است. این نظریه بر این اساس ارائه شده که ماده می‌تواند به همراه انرژی-تکانه‌اش با فضا-زمان برهم‌کنش داشته باشد و فضا-زمان هم به عنوان یک میدان پویا است که درجات آزادی خاص خودش را دارد و می‌تواند مثل یک موج نوسان کند (تابش گرانشی). | نظریه‌ینسبیت عام که بین سال های 1907 تا 1915 توسط آلبرت اینشتین ایجاد شد، نظریه‌ای راجع به گرانش و ساختار فضا-زمان است. این نظریه بر این اساس ارائه شده که ماده می‌تواند به همراه انرژی-تکانه‌اش با فضا-زمان برهم‌کنش داشته باشد و فضا-زمان هم به عنوان یک میدان پویا است که درجات آزادی خاص خودش را دارد و می‌تواند مثل یک موج نوسان کند (تابش گرانشی). | ||
به طور خلاصه «وجود ماده تعیین می‌کند که چگونه فضا-زمان خمیده می‌شود و فضا-زمان هم تعیین می‌کند که ماده چطور باید درونش حرکت کند» (J A Wheeler). نسبیت عام حاصل تعمیم نظریه‌یگرانشی نیوتون و نسبیت خاص انیشتین است. در واقع نسبیت عام به طور تقریبی در شرایطی خاص به این دو نظریه تبدیل می‌شود. به طور عمومی‌تر نسبیت عام (بر خلاف مکانیک کوانتمی) یک سنگ بنای منسجم برای فیزیک کلاسیک ماکروسکوپیک فراهم کرده است. رابطه‌ی نسبیت عام با مکانیک کوانتمی هنوز به درستی شناخته نشده است (گرانش کوانتمی). البته این مشکل با وجود ظاهر بغرنجش، برای اخترفیزیک مسئله ساز نیست، چرا که قوانین مکانیک کوانتمی در حوزه‌های بسیار کوچک اتمی و زیراتمی اهمیت پیدا می‌کند، ولی گرانش در حوزه‌های بسیار بزرگ عمل می‌کند و در اخترفیزیک این دو نظریه همپوشانی بسیار کمی دارند و عملا مشکلی برای هم ایجاد نمی‌کنند. بر اساس فیزیک نوین، برهم‌کنش گرانشی تنها یکی از چهار برهم‌کنش اساسی طبیعت است. گرانش همیشه به صورت جاذبه‌ی بین دو جسم عمل می‌کند و همچنین چیزی نمی‌تواند آن را تضعیف کند و بپوشاند (میدان الکتریکی با عبور از برخی مواد می‌تواند ضعیف‌تر شود، اما چنین چیزی برای گرانش وجود ندارد (پوششی وجود ندارد که برای میدان گرانشی مثل عایق باشد). از این گذشته، برد تاثیر این نیرو نا محدود است و از دورترین فواصل می‌تواند بین دو جسم، جاذبه ایجاد کند. به همین خاطر علی رغم این که بین چهار نیروی بنیادین، ضعیف ترین نیرو است اما تعیین رفتار جهان در مقیاس‌های بسیار عظیم را بر عهده دارد. | به طور خلاصه «وجود ماده تعیین می‌کند که چگونه فضا-زمان خمیده می‌شود و فضا-زمان هم تعیین می‌کند که ماده چطور باید درونش حرکت کند» (J A Wheeler). نسبیت عام حاصل تعمیم نظریه‌یگرانشی نیوتون و نسبیت خاص انیشتین است. در واقع نسبیت عام به طور تقریبی در شرایطی خاص به این دو نظریه تبدیل می‌شود. به طور عمومی‌تر نسبیت عام (بر خلاف مکانیک کوانتمی) یک سنگ بنای منسجم برای فیزیک کلاسیک ماکروسکوپیک فراهم کرده است. رابطه‌ی نسبیت عام با مکانیک کوانتمی هنوز به درستی شناخته نشده است (گرانش کوانتمی). البته این مشکل با وجود ظاهر بغرنجش، برای اخترفیزیک مسئله ساز نیست، چرا که قوانین مکانیک کوانتمی در حوزه‌های بسیار کوچک اتمی و زیراتمی اهمیت پیدا می‌کند، ولی گرانش در حوزه‌های بسیار بزرگ عمل می‌کند و در اخترفیزیک این دو نظریه همپوشانی بسیار کمی دارند و عملا مشکلی برای هم ایجاد نمی‌کنند. بر اساس فیزیک نوین، برهم‌کنش گرانشی تنها یکی از چهار برهم‌کنش اساسی طبیعت است. گرانش همیشه به صورت جاذبه‌ی بین دو جسم عمل می‌کند و همچنین چیزی نمی‌تواند آن را تضعیف کند و بپوشاند (میدان الکتریکی با عبور از برخی مواد می‌تواند ضعیف‌تر شود، اما چنین چیزی برای گرانش وجود ندارد (پوششی وجود ندارد که برای میدان گرانشی مثل عایق باشد). از این گذشته، برد تاثیر این نیرو نا محدود است و از دورترین فواصل می‌تواند بین دو جسم، جاذبه ایجاد کند. به همین خاطر علی رغم این که بین چهار نیروی بنیادین، ضعیف ترین نیرو است اما تعیین رفتار جهان در مقیاس‌های بسیار عظیم را بر عهده دارد. | ||
| − | البته این باعث می‌شود که گرانش تقریبا در تمامی بخشهای نجوم و اخترفیزیک نقشی اساسی ایفا کند (نیروی گرانش در مقیاس اتمی و زیر اتمی بسیار ضعیف است و به راحتی می‌توان از آن چشم پوشی کرد). مثلا برای این که میزان ضعف نیروی گرانشی در حوزه‌ی اتمی را درک کنید، نیروی گرانشی بین یک پروتون و الکترون در اتم هیدروژن با ضریب ده به توان منفی سی و هشت، ضعیف‌تر از نیروی الکتریکی بین آن دو است). اهمیت وجود نظریه‌یگرانشی نسبیتی در حوزه‌های تحقیقاتی زیر بسیار بالا است: | + | البته این باعث می‌شود که گرانش تقریبا در تمامی بخشهای نجوم و اخترفیزیک نقشی اساسی ایفا کند (نیروی گرانش در مقیاس اتمی و زیر اتمی بسیار ضعیف است و به راحتی می‌توان از آن چشم پوشی کرد). مثلا برای این که میزان ضعف نیروی گرانشی در حوزه‌ی اتمی را درک کنید، نیروی گرانشی بین یک پروتون و الکترون در اتم هیدروژن با ضریب ده به توان منفی سی و هشت، ضعیف‌تر از نیروی الکتریکی بین آن دو است). اهمیت وجود نظریه‌یگرانشی نسبیتی در حوزه‌های تحقیقاتی زیر بسیار بالا است: ستارهشناسی با دقت بالا (توجیه نتایج اندازه‌گیری‌های بسیار دقیق نجومی مثل اندازه‌گیری پیش روی حضیض مدار عطارد، بدون یک نظریه‌یگرانشی دقیق غیر ممکن است)، اجرام بسیار فشرده مثل ستارههای نوترونی و سیاه‌چاله‌ها و سیستم‌هایی که از آنها تشکیل یافته است (مثل پالسارهای دو تایی و دو تایی‌های اشعه‌ی ایکس کم جرم). هسته‌ی کهکشانهای فعال و کوازارها، ابرنواخترها و رمبش گرانشی، یافتن ستارههای تاریک و سیاره‌ها (ریز عدسی گرانشی) کیهان‌شناسی (در کیهان‌شناسی نسبیت عام نقش بسیار عمیقی ایفا می‌کند: مدل استاندارد، ماده‌ی تاریک، ثابت کیهانی و توزیع ماده‌ی تاریک و درخشندگی به کمک اثر ریز عدسی گرانشی همگی به کمک نسبیت عام قابل بررسی هستند). در آینده‌ی نزدیک، زمانی که بتوان امواج گرانشی را آشکار نمود و رصد کرد، امید است که یک پنجره‌ی جدید به سمت جهان گشوده شود. |
| سطر ۳۴: | سطر ۳۴: | ||
| − | == | + | == جستارهای وابسته == |
* [[معادلات میدان اینشتین]] | * [[معادلات میدان اینشتین]] | ||
* [[نسبیت خاص]] | * [[نسبیت خاص]] | ||
| − | * [[نسبیت]] | + | * [[اصل نسبیت]] |
* [[برابری جرم و انرژی]] | * [[برابری جرم و انرژی]] | ||
* [[علایم مورد استفاده در نسبیت عام]] | * [[علایم مورد استفاده در نسبیت عام]] | ||
