نظریه نسبیت عام ( انیشتین )

 

 

نظریه نسبیت عام ( انیشتین ).

 

 

محور بزرگ مدار بیضوی سیاره تیر حرکت تقدیمی دارد یعنی با مرور زمان جایگاهش را تغییر می دهد.بر اساس گرانش مختل کننده سیارات دیگر و استفاده از روابط نیوتنی ، تنها درصدی از این پیشروی قابل پیش بینی است.مشاهدات مقدار پیش روی را در حدود 43 ثانیه قوسی بیشتر نشان می دهند.(این مقدار بسار ناچیز است .حدود 3 میلیون سال طول می کشد تا مدار سیاره 360 درجه بچرخد.)ستاره شناسان. قرن 19 به فرض سیاره ای کوچک تر از تیر در درون مدار آن روی آورده وحتی نام ولکان را برای آن انتخاب کردند.این مقدار پیشروی توسط محاسبات نسبیت عام پیش بینی شده بود.

 

آزمون دوم:

 

نظریه نسبیت عام ( انیشتین )..

 

 

فوتونها وهمچنین اجرام سنگین ، کوتاه ترین مسیر بین دو نقطه را طی می کنند.در نزدیکی یک جسم سنگین مانند خورشید،کوتاه ترین مسیر دستخوش تغییر میشود.بنابراین موضع ظاهری یک ستاره نزدیک به خورشید در آسمان با موضع واقعی آن تفاوت خواهد داشت.

پیشگویی واقی انیشتین این است که نوری  از ستاره که از نزدیکی خورشید می گذرد به مقدار 75/1 ثانیه قوسی منحرف می شود که مقداری بسیار ناچیز اما قابل اندازه گیری است.در سال 1919 میلادی ستاره شناسان در حین یک خورشیدگرفتگی کامل، پیشگویی انیشتین را در بوته آزمایش قرار دادند واز موضع ظاهری ستاره های نزدیک خورشید عکسبرداری کردند وآن را با موضع واقعی آنها که شش ماه قبل از آن عکسبرداری شده بود مقایسه نمودند.نتیجه آزمایش، تایید نظریه بود.

مثالهای دیگری نیز قابل ذکر است از جمله خمش نور کهکشان دور دست ،هنگامی که نور آن از کنار یک کهکشان یا یک خوشه کهکشانی عبور می کند.کهکشان یا خوشه نزدیک به شکل عدسی گرانشی عمل می کند که می تواندتصاویر درشت شده یا تکه تکه شده ، کمانهای کشیده نور و یا تصاویر معوج از کهکشان دورتر  را بوجود بیاورد.

 

آزمون سوم:انتقال به سرخ گرانشی

دوری گزیدن از یک جسم سنگین مستلزم صرف انرژی است. چون فوتونها از گرانش تاثیر می پذیرند،پس با فاصله گرفتن از یک جسم سنگین هم می بایست:1 - دچار کاهش انرژی شوند 2- دچار افت بسامد شوند  3- دچار افزایش طول موج شوند.

بنابراین طول موج نور ،با دوری گرفتن از یک جسم سنگین به سمت ناحیه سرخ طیف انتقال می یابد.این پیش گویی نسبیت عام یه صورت تجربی تحقیق گردید.در سال 1960 میلادی دو فیزیکدان یک تابش لیزری را از پایین یک برج 23 متری به یک آشکارساز در بالای برج افکندند.انتقال به سرخ مشاهده شده بسیار کوچک(فقط یک در 400 میلیارد)بود زیرا میدان گرانشی زمین ضعیف است.ولی آنها توانستند آن را با آشکارساز فوق العاده حساسی آشکار نمایند.

 

به نظر می رسد که در کشمکش بین تفکر انیشتینی ونیوتنی، انیشتین برنده بی چون وچرا باشد.آیا این به معنای آن است که باید تفکرات ومحاسبات نیوتنی را دور انداخت؟خیر .....نظریه نیوتن هنگامی که سرعتها کم وگرانش ضعیف باشد نتایج بسیار دقیقی می هند.بعلاوه محاسبه نیروهای نیوتنی بسیار ساده تر است تا محاسبه ی انحنای نسبیتی کامل چهار بعدی.بنابراین ستاره شناسان هر وقت که مقدور باشد از نظریه نیوتن استفاده می کنند وهنگامیکه به دقت نظریه نسبیت عام توسل می جویند که ضرورت ایجاب نماید. نظریه نسبیت عام علاوه بر اینکه در برگیرندهپیچیدگیهای ریاضی است، تصور ذهنی و فهم آن ، بسیار دشوار است. البته شایان ذکر استکه انیشتین در مقاله 1905 خود که برای اولین بار بهنسبیتخاصخود پرداخت، از معادلات ریاضی ساده استفاده کرد.

 

                                                         نسبیت عام وکیهان

 

نظریه نسبیت عام ( انیشتین )...

 

بر اساس نسبیت عام، کائنات یا در حال گسترش است و یا در حال انقباض. در زمان ارائه نظریه دانشمندان مدارک قاطعی برای پذیرفتن هیچ یک از آن دو حالت در دست نداشتند. انیشتین برای پیشگیری از بروز مخالفت دیگران با تئوری نسبیت عام، عاملی به نام ثابت کیهانی را به تئوری خود افزود. ثابت کیهانی، دفع هر ذره در فضا توسط ذرات اطرافش، برای پیشگیری از انقباض جهان می باشد.

بالاخره در سال 1929، ستاره شناس آمریکایی ادوین هابل (EdwinHubble) کشف کرد که کهکشانهای دوردست در حال دور شدن از زمین می باشند و هر چه فاصله کهکشان از زمین بیشتر است سرعت دور شدن آن نیز بیشتر است. کشف هابل نشان داد که دنیا در حال انبساط است. در پی این اکتشاف و تائید آن توسط مشاهدات ستاره شناسان دیگر، انیشتین ثابت کیهانی را از تئوری خود حذف نمود و آن را بزرگترین اشتباه خود توصیف کرد.

کشف گسترش کائنات به همراه مشاهدات دیگر، منجر به شکل گیری تئوری منشا کائنات یعنی تئوری بیگ بنگ یا مهبانگ شد. بر اساس این تئوری، جهان در پس یک انفجار مهیب آغاز شده است. در آغاز، کل جهانی که ما امروز در این ابعاد و اندازه می بینیم، به کوچکی یک تیله بوده است. سپس مواد شروع به گسترش کرده و این گستردگی تا به امروز ادامه یافته است.

گرچه انیشتین معرفی ثابت کیهانی را بزرگترین اشتباه خود خواند اما شاید این عامل یکی از بزرگترین دستاوردهای مطالعات او باشد. اندازه گیریهایی که در سال 1998 گزارش شدند نشان می دهند که جهان با سرعت بیشتر و بیشتری رو به گسترش است. به علاوه، سرعت گسترش همانطور که در نسبیت عام با ثابت کیهانی محاسبه شده بود، افزایش یافته است.

تا قبل از انتشار گزارشها، ستاره شناسان همگی فکر می کردند که از سرعت گسترش به دلیل وجود گرانش بین کهکشانها، کاسته شده است. اندازه گیریها نشان دادند که انفجارهای ابر نواختر در کهکشانهای دور دست، کم نور تر از آن هستند که انتظار می رود بنابراین کهکشانها دورتر از آن هستند که ما تصور می کنیم. اما این کهکشانها فقط در صورتی می توانند چنین فاصله دوری از ما داشته باشند که افزایش سرعت گسترش، از گذشته آغاز شده باشد.

اکنون ستاره شناسان به این نتیجه دست یافته اند که افزایش سرعت گسترش کائنات وابسته به عاملی است که بر خلاف گرانش عمل می کند. این عامل ممکن است ثابت کیهانی و یا چیزی به نام انرژی تاریک باشد. دانشمندان هنوز به یک تئوری برای وجود انرژی تاریک نرسیده اند اما آنها می دانند که چقدر از آن احتمالا" در دنیا وجود دارد. مقدار انرژی تاریک کائنات  در حدود دو برابر مقدار ماده در آن است.

مشاهدات دیگری که انجام گرفته اند نشان می دهند که تئوری نسبیت عام در همه جای کائنات کاربرد دارد. کیهان شناسان عمر جهان را به کمک معادلات نسبیت عام، میزان سرعت گسترش جهان و مقدار تخمینی ماده و انرژی تاریک محاسبه کردند. مقدار محاسبه شده، یعنی سن حدودا"  14 میلیارد سال، با نتایج به دست آمده توسط دو روش دیگر محاسبه عمر جهان یعنی محاسبه بر اساس تکامل ستارگان و محاسبه بر اساس نیمه عمر رادیواکتیو ستارگان پیر، همخوانی دارد.

نسبیت از ریشه نسبی گرفته شده است ، یعنی هر کدام از واحدهای فیزیکی شناختهشده برای توصیف پدیده‌های طبیعی ، نسبی هستند. به عبارت دیگر می‌توان گفت که براساس نسبیت ،جرم،سرعت،شتابو حتیزمانکه برای ما تعریف می‌شوند، نسبی هستند.

منبع:سایت دانشنامه رشد و دانشنامه ستاره شناسی و کتاب شناخت گیتی نوشته باربارا رایدن

/ 5 نظر / 64 بازدید
محمد

سلام علی آقا خسته نباشی، مطلب فوق العاده ای بود.

سعید

بسیار عالی بود متشکرم

حمید

آقا کلاً دمت گرم. مطالب بلاگت خیلی خوبه. مستفیض شدیم.

علی

ما که چیزی نفهمیدیم ولی دستت درد نکنه

محنا

عالی بود علی آقا. ممنون.