مقاله بررسی نظريه هاي انيشتن

مقاله بررسي نظريه هاي انيشتن در 14 صفحه ورد قابل ويرايش

نظريه‌هاي اينشتين(نسبيت عام و خاص)

اينشتين دو نظريه دارد. نسبيت خاص را در سن 25 سالگي بوجود آورد و ده سال بعد توانست نسبيت عام را مطرح کند.

نسبيت خاص بطور خلاصه تنها نظريه ايست که در سرعتهاي بالا (در شرايطي که سرعت در خلال حرکت تغيير نکند--سرعت ثابت) مي‌توان به اعداد و محاسباتش اعتماد کرد. جهان ما جوريست که در سرعتهاي بالا از قوانين عجيبي پيروي مي‌کند که در زندگي ما قابل ديدن نيستند. مثلا وقتي جسمي با سرعت نزديک سرعت نور حرکت کند زمان براي او بسيار کند مي‌‌گذرد. و همچنين ابعاد اين جسم کوچکتر مي‌شود. جرم جسمي که با سرعت بسيار زياد حرکت مي‌کند ديگر ثابت نيست بلکه ازدياد پيدا مي‌کند. اگر جسمي با سرعت نور حرکت کند، زمان برايش متوقف مي‌شود، طولش به صفر ميرسد و جرمش بينهايت مي‌شود.

نسبيت عام براي حرکتهايي ساخته شده که در خلال حرکت سرعت تغيير مي‌کند يا باصطلاح حرکت شتابدار دارند. شتاب گرانش زمين g که همان عدد 9.81m/sاست نيز يک نوع شتاب است. پس نسبيت عام با شتابها کار دارد نه با حرکت. نظريه ايست راجع به اجرامي که شتاب گرانش دارند. کلا هرجا در جهان، جرمي در فضاي خالي باشد حتما يک شتاب گرانش در اطراف خود دارد که مقدار عددي آن وابسته به جرم آن جسم مي‌‌باشد. پس در اطراف هر جسمي شتابي وجود دارد. نسبيت عام با اين شتابها سر و کار دارد و بيان مي‌کند که هر جسمي که از سطح يک سياره دور شود زمان براي او کندتر مي‌شود. يعني مثلا، اگر دوربيني روي ساعت من بگذارند و از عقربه‌هاي ساعتم فيلم زنده بگيرند و روي ساعت آدمي که دارد بالا مي‌رود و از سياره? زمين جدا مي‌شود هم دوربيني بگذارند و هردو فيلم را کنار هم روي يک صفحه? تلويزيوني پخش کنند، ملاحظه خواهيم کرد که ساعت من تند تر کار مي‌کند. نسبيت عام نتايج بسيار شگرف و قابل اثبات در آزمايشگاهي دارد. مثلا نوري که به پيرامون ستاره‌اي سنگين ميرسد کمي بسمت آن ستاره خم مي‌شود. سياهچاله‌ها هم برپايه همين خاصيت است که کار مي‌کنند. جرم انها بقدري زياد و حجمشان بقدري کم است که نور وقتي از کنار آنها مي‌‌گذرد به داخل آنها مي‌‌افتد و هرگز بيرون نمي‌آيد.


فرمول معروف اينشتين (دست خط خود اينشتين)

نظريه نسبيت عام همه ما براي يک‌بار هم که شده گذرمان به ساعت‌فروشي افتاده است و ساعتهاي بزرگ و کوچک را ديده ايم که روي ساعت ده و ده دقيقه قرار دارند. ولي هيچگاه از خودمان نپرسيده ايم چرا؟ انيشتين در نظريه نسبيت خاص با حرکت شتابدار و يا با گرانش کاري نداشت. نخستين موضوعات را در نظريه نسبيت عام خود که در 1915 انتشار يافت مورد بحث قرار داد. نظريه نسبيت عام ديد گرانشي را بکلي تغيير داد و در اين نظريه جديد نيروي گرانش را مانند خاصيتي از فضا در نظر گرفت نه مانند نيرويي ميان پيکرها، يعني برخلاف آنچه که نيوتن گفته بود! در نظريه او فضا در مجاورت ماده کمي انحنا پيدا مي‌کرد. در نتيجه حضور ماده اجرام، مسير يا به اصطلاح کمترين مقاومت را در ميان خمه‌ها (منحنيها) اختيار مي‌کردند. با اين که فکر انيشتين عجيب به نظر مي‌رسيد مي‌توانست چيزي را جواب دهد که قانون گرانش نيوتن از پاسخ دادن آن عاجز مي‌‌ماند. سياره اورانوس در سال 1781 ميلادي کشف شده بود و مدارش به دور خورشيد اندکي ناجور به نظر مي‌رسيد و يا به عبارتي کج بود!

نقش تساوي جرم گرانشي و جرم لختي

نقش تساوي جرم گرانشي و جرم لختي در پيشرفت نسبيت مساوي بودن جرم گرانشي و جرم لختي نقش اساسي در پيشرفت تاريخي نسبيت عام داشت. منشأ تساوي مزبور در اين نکته است که قانون دوم نيوتن f = ma براي شتابهاي گرانشي در ميدان گرانشي با شدت g ، بصورت mGg = mAa در مي‌آيد. چون مشاهده مي‌شد که در يک ميدن گرانشي هر اشياء به يک ميزان شتاب مي‌گيرند، يعني g = a انيشتين به تحقيق دريافت که گرانش اساسا يک پديده سينماتيکي است که شامل تغيير در مختصات فضا و زمان در همسايگي منبع ميدان گرانشي است.




نظريه نسبيت عام در کيهان شناسي و نجوم

ظهور نظريه نسبيت عام ديد گرانشي را بکلي تغيير داد و در اين نظريه جديد نيروي گرانش را مانند خاصيتي از فضا در نظر گرفت نه مانند نيرويي بين اجرام ، يعني برخلاف آنچه که اسحاق نيوتن گفته بود. در نظريه او فضا در مجاورت ماده کمي انحنا پيدا مي‌کرد. در نتيجه حضور ماده اجرام ، مسير يا به اصطلاح کمترين مقاومت را در ميان منحنيها اختيار مي‌کردند. با اينکه فکر آلبرت انيشتين عجيب به نظر مي‌رسيد مي‌توانست چيزي را جواب دهد که قانون ثقل نيوتن از جواب دادن آن عاجز مي‌ماند. سياره اورانوس در سال 1781 ميلادي کشف شده بود و مدارش به دور خورشيد اندکي ناجور به نظر مي‌رسيد و يا به عبارتي کج بود!

نيم قرن مطالعه اين موضوع را خدشه ناپذير کرده بود. بنابر قوانين اسحاق نيوتن مي‌بايست جاذبه‌اي برآن وارد شود. يعني بايد سياره‌اي بزرگ در آن طرف اورانوس وجود داشته باشد تا از طرف آن نيرويي بر اورانوس وارد شود. در سال 1846 ميلادي اختر شناس آلماني دوربين نجومي خودش را متوجه نقطه‌اي کرد که «لووريه» گفته بود و بي هيچ ترديد سياره جديدي را در آنجا ديد که از آن پس نپتون نام گرفت. نزديکترين نقطه مدار سياره عطارد به خورشيد در هر دور حرکت ساليانه سياره تغيير مي‌کرد و هيچگاه دو بار پشت سر هم اين تغيير در يک نقطه خاص اتفاق نمي‌افتاد.

اختر شناسان بيشتر اين بي نظمي‌ها را به حساب اختلال ناشي از کشش سياره‌هاي مجاور عطارد مي‌دانستند! مقدار اين انحراف برابر 43 ثانيه قوس بود. اين حرکت در سال 1845 بوسيله لووريه کشف شد، بالاخره با ارائه نظريه نسبيت عام جواب فراهم شد. اين فرضيه با اتکايي که بر هندسه نا اقليدسي داشت نشان داد که حضيض هر جسم دوران کننده حرکتي دارد علاوه برآنچه اسحاق نيوتن گفته بود.

وقتي که فرمولهاي آلبرت انيشتين را در مورد سياره عطارد بکار بردند، ديدند که با تغيير مکان حضيض اين سياره سازگاري کامل دارد.

سياره‌هايي که فاصله شان از خورشيد بيشتر از فاصله تير تا آن است تغيير مکان حضيضي دارند که بطور تصاعدي کوچک مي‌شوند. اثر بخش‌تر از اينها دو پديده تازه بود که فقط نظريه آلبرت انيشتين آنرا پيشگويي کرده بود. نخست آنکه آلبرت انيشتين معتقد بود که ميدان گرانشي شديد موجب کند شدن ارتعاش اتمها مي‌شود و گواه بر اين کند شدن تغيير جاي خطوط طيف است به طرف رنگ سرخ!