मानव ज्ञान के मुकुट में वैज्ञानिक विचारों के मोतियों में से एक जिसके साथ हमने 21 वीं सदी में प्रवेश किया, वह है जनरल थ्योरी ऑफ रिलेटिविटी (इसके बाद जीआर)। इस सिद्धांत की पुष्टि अनगिनत प्रयोगों से हुई है, मैं और कहूंगा, एक भी ऐसा प्रयोग नहीं है जहां हमारे अवलोकन सापेक्षता के सामान्य सिद्धांत की भविष्यवाणियों से थोड़ा सा भी भिन्न हों। इसकी प्रयोज्यता के भीतर, बिल्कुल।

आज मैं आपको बताना चाहता हूं कि जनरल थ्योरी ऑफ रिलेटिविटी किस तरह का जानवर है। यह इतना जटिल क्यों है और क्यों वास्तव मेंवह बहुत सरल है। जैसा कि आप पहले ही समझ चुके हैं, स्पष्टीकरण जाएगा उंगलियों पर ™, इसलिए, मैं आपसे बहुत मुक्त व्याख्याओं के लिए बहुत कठोर न्याय न करने और बिल्कुल सही रूपक नहीं करने के लिए कहता हूं। मैं चाहता हूं कि इस स्पष्टीकरण को पढ़ने के बाद कोई भी मानवीयडिफरेंशियल कैलकुलस और सरफेस इंटीग्रेशन के ज्ञान के बिना, जीआर की मूल बातों को समझने में सक्षम था। आखिरकार, ऐतिहासिक रूप से, यह पहले वैज्ञानिक सिद्धांतों में से एक है जो सामान्य दैनिक मानवीय अनुभव से दूर जाना शुरू करता है। न्यूटोनियन यांत्रिकी के साथ, सब कुछ सरल है, तीन उंगलियां इसे समझाने के लिए पर्याप्त हैं - यहां बल है, यहां द्रव्यमान है, यहां त्वरण है। यहाँ एक सेब उसके सिर पर गिरता है (सभी ने देखा कि सेब कैसे गिरते हैं?), यहाँ इसके मुक्त पतन का त्वरण है, यहाँ इस पर कार्य करने वाली शक्तियाँ हैं।

सामान्य सापेक्षता के साथ सब कुछ इतना सरल नहीं है - अंतरिक्ष वक्रता, गुरुत्वाकर्षण समय फैलाव, ब्लैक होल - यह सब कारण होना चाहिए (और कारण!) छैला? अंतरिक्ष की वक्रता किस प्रकार की होती है? इन विकृतियों को किसने देखा है, ये कहां से आती हैं, ऐसी कल्पना कैसे की जा सकती है?

आइए इसका पता लगाने की कोशिश करते हैं।

जैसा कि जनरल थ्योरी ऑफ रिलेटिविटी के नाम से समझा जा सकता है, इसका सार यही है सामान्य तौर पर, दुनिया में सब कुछ सापेक्ष है।चुटकुला। हालांकि बहुत नहीं।

प्रकाश की गति वह मान है जिसके सापेक्ष दुनिया की अन्य सभी चीजें सापेक्ष हैं। संदर्भ के कोई भी फ्रेम समान हैं, चाहे वे कहीं भी चलते हों, चाहे वे कुछ भी करते हों, यहां तक ​​​​कि जगह में घूमते हैं, यहां तक ​​​​कि त्वरण के साथ आगे बढ़ते हैं (जो कि न्यूटन और गैलीलियो के पेट में एक गंभीर झटका है, जिन्होंने सोचा था कि केवल समान रूप से और सीधा चलने वाले फ्रेम संदर्भ सापेक्ष और समान हो सकता है, और फिर भी, केवल प्राथमिक यांत्रिकी के ढांचे के भीतर) - वैसे भी, आप हमेशा पा सकते हैं पेचीदा युक्ति(वैज्ञानिक रूप से कहा जाता है समन्वय परिवर्तन), जिसकी मदद से दर्द रहित तरीके से संदर्भ के एक फ्रेम से दूसरे में जाना संभव होगा, व्यावहारिक रूप से रास्ते में कुछ भी खोए बिना।

एक अभिधारणा ने आइंस्टीन को ऐसा निष्कर्ष निकालने में मदद की (मैं आपको याद दिला दूं - एक तार्किक कथन जिसकी स्पष्टता के कारण इसे बिना किसी प्रमाण के मान लिया गया) "गुरुत्वाकर्षण और त्वरण की समानता पर". (ध्यान दें, यहाँ योगों का एक मजबूत सरलीकरण है, लेकिन सामान्य शब्दों में सब कुछ सही है - समान रूप से त्वरित गति और गुरुत्वाकर्षण के प्रभावों की समानता सामान्य सापेक्षता के दिल में है)।

इस अभिधारणा को सिद्ध करने के लिए, या कम से कम मानसिक रूप से स्वाद के लिएकाफी सरल। आइंस्टीन लिफ्ट में आपका स्वागत है।

इस विचार प्रयोग का विचार यह है कि यदि आप बिना खिड़कियों और दरवाजों के लिफ्ट में बंद हैं, तो यह पता लगाने का कोई तरीका नहीं है कि आप किस स्थिति में हैं: या तो लिफ्ट वैसे ही खड़ी रहती है यह भूतल स्तर पर था, और आप (और लिफ्ट की बाकी सभी सामग्री) आकर्षण का सामान्य बल कार्य करता है, अर्थात। पृथ्वी के गुरुत्वाकर्षण बल, या पूरे ग्रह पृथ्वी को आपके पैरों के नीचे से हटा दिया गया था, और लिफ्ट ऊपर उठने लगी, मुक्त गिरावट के त्वरण के बराबर त्वरण के साथ जी\u003d 9.8 मी / से 2।

कोई फर्क नहीं पड़ता कि आप क्या करते हैं, कोई फर्क नहीं पड़ता कि आप क्या प्रयोग करते हैं, इससे कोई फर्क नहीं पड़ता कि आप आसपास की वस्तुओं और घटनाओं का क्या माप करते हैं, इन दो स्थितियों के बीच अंतर करना असंभव है, और पहले और दूसरे मामलों में, लिफ्ट में सभी प्रक्रियाएं चलेंगी ठीक वैसा।

तारांकन चिह्न (*) वाला पाठक शायद इस कठिनाई से निकलने का एक मुश्किल तरीका जानता है। ज्वारीय बल। यदि लिफ्ट बहुत (बहुत, बहुत) बड़ी है, 300 किलोमीटर की दूरी पर है, तो गुरुत्वाकर्षण के बल (या त्वरण की मात्रा, हम अभी भी नहीं जानते कि कौन सा है) को मापने के द्वारा गुरुत्वाकर्षण और त्वरण में अंतर करना सैद्धांतिक रूप से संभव है। लिफ्ट के छोर। इतना बड़ा एलिवेटर व्यास में ज्वारीय बलों द्वारा थोड़ा संकुचित होगा और अनुदैर्ध्य तल में उनके द्वारा थोड़ा बढ़ाया जाएगा। लेकिन यह पहले से ही एक चाल है। यदि लिफ्ट काफी छोटी है, तो आप किसी भी ज्वारीय बल का पता नहीं लगा पाएंगे। तो आइए दुख की बातों पर बात न करें।

तो, पर्याप्त रूप से छोटी लिफ्ट में, हम यह मान सकते हैं गुरुत्वाकर्षण और त्वरण समान हैं. ऐसा लगता है कि विचार स्पष्ट है, और तुच्छ भी। यहाँ क्या नया या जटिल है, आप कहते हैं, यह बच्चे को स्पष्ट होना चाहिए! हां, सिद्धांत रूप में, कुछ भी जटिल नहीं है। आइंस्टीन ने इसका आविष्कार ही नहीं किया था, ऐसी बातें बहुत पहले से पता थीं।

आइंस्टीन ने यह पता लगाने का फैसला किया कि इस तरह की लिफ्ट में प्रकाश की किरण कैसे व्यवहार करेगी। लेकिन इस विचार के बहुत दूरगामी परिणाम निकले, जिसके बारे में 1907 तक किसी ने गंभीरता से नहीं सोचा था। एक मायने में, ईमानदार होने के लिए, बहुतों ने सोचा, लेकिन केवल एक ने इतना भ्रमित होने का फैसला किया।

कल्पना कीजिए कि हम अपने मानसिक आइंस्टीन एलेवेटर में टॉर्च चमकाते हैं। प्रकाश की एक किरण लिफ्ट की एक दीवार से, बिंदु 0 से उड़ती है) और फर्श के समानांतर विपरीत दीवार की ओर उड़ती है। जब तक लिफ्ट अभी भी खड़ी है, यह मान लेना तर्कसंगत है कि प्रकाश किरण विपरीत दीवार से टकराएगी, जो शुरुआती बिंदु 0 के ठीक विपरीत है), अर्थात। बिंदु 1 पर आता है)। प्रकाश की किरणें एक सीधी रेखा में फैलती हैं, हर कोई स्कूल जाता है, स्कूल में सभी को यह पढ़ाया जाता है, और युवा अल्बर्टिक भी।

यह अनुमान लगाना आसान है कि यदि लिफ्ट ऊपर जाती है, तो जिस समय बीम केबिन के माध्यम से उड़ रही थी, उसके पास थोड़ा ऊपर जाने का समय होगा।
और यदि लिफ्ट समान त्वरण के साथ चलती है, तो बीम दीवार से बिंदु 2 पर टकराती है), अर्थात। जब ओर से देखा जाता हैऐसा लगेगा कि प्रकाश एक परबोला के साथ चला गया।

अच्छा, यह समझ में आता है वास्तव मेंकोई परबोला नहीं है। उड़ते ही किरण सीधी उड़ गई। यह सिर्फ इतना है कि जब वह अपनी सीधी रेखा में उड़ रहा था, लिफ्ट थोड़ा ऊपर जाने में कामयाब रही, तो हम यहाँ हैं प्रतीतकि किरण एक परवलय के साथ घूम रही थी।

सभी अतिशयोक्तिपूर्ण और अतिशयोक्तिपूर्ण, निश्चित रूप से। एक मानसिक प्रयोग, जिससे हमारे देश में प्रकाश धीरे-धीरे उड़ता है, और लिफ्ट तेजी से चलती है। यहां अभी भी कुछ खास ठंडा नहीं है, यह भी किसी भी छात्र के लिए स्पष्ट होना चाहिए। ऐसा ही एक प्रयोग घर पर भी किया जा सकता है। बस "बहुत धीमी बीम" और फिट, तेज लिफ्ट खोजने की जरूरत है।

लेकिन आइंस्टीन एक वास्तविक प्रतिभाशाली थे। आज, कई लोग उसे डाँटते हैं, जैसे कि वह कोई नहीं है और कुछ भी नहीं है, वह अपने पेटेंट कार्यालय में बैठा, अपने यहूदी षडयंत्रों को बुनता था और लोगों से विचार चुराता था असली भौतिक विज्ञानी. यह दावा करने वालों में से अधिकांश यह नहीं समझते कि आइंस्टीन कौन हैं और उन्होंने विज्ञान और मानवता के लिए क्या किया।

आइंस्टीन ने कहा - चूंकि "गुरुत्वाकर्षण और त्वरण समतुल्य हैं" (एक बार फिर, उन्होंने ऐसा नहीं कहा, मैं जानबूझकर अतिशयोक्ति और सरलीकरण करता हूं), इसका मतलब है कि एक गुरुत्वाकर्षण क्षेत्र (उदाहरण के लिए, ग्रह पृथ्वी के पास) की उपस्थिति में, प्रकाश भी एक सीधी रेखा में नहीं, बल्कि एक वक्र के साथ उड़ेगा। गुरुत्वाकर्षण प्रकाश की किरण को मोड़ देगा।

वह अपने आप में उस समय के लिए पूर्ण विधर्म था। किसी भी किसान को पता होना चाहिए कि फोटॉन द्रव्यमानहीन कण होते हैं। तो प्रकाश "वजन" कुछ भी नहीं है। इसलिए, प्रकाश को गुरुत्वाकर्षण की परवाह नहीं करनी चाहिए, इसे पृथ्वी द्वारा "आकर्षित" नहीं किया जाना चाहिए, क्योंकि पत्थर, गेंदें और पहाड़ आकर्षित होते हैं। अगर किसी को न्यूटन का सूत्र याद है, तो गुरुत्वाकर्षण पिंडों के बीच की दूरी के वर्ग के व्युत्क्रमानुपाती होता है और उनके द्रव्यमान के सीधे आनुपातिक होता है। यदि प्रकाश की किरण का कोई द्रव्यमान नहीं है (और वास्तव में प्रकाश नहीं है), तो कोई आकर्षण नहीं होना चाहिए! यहाँ समसामयिक आइंस्टीन को शक की निगाह से देखने लगे।

और वह, संक्रमण, और भी फैल गया। वह कहते हैं - चलो किसानों को पहेली मत बनाओ। आइए विश्वास करें कि प्राचीन यूनानी (हैलो, प्राचीन यूनानी!), प्रकाश को पहले की तरह एक सीधी रेखा में सख्ती से फैलने दें। आइए बेहतर मान लें कि पृथ्वी के चारों ओर का स्थान (और द्रव्यमान वाला कोई भी पिंड) झुकता है। और न केवल त्रि-आयामी अंतरिक्ष, बल्कि तुरंत चार-आयामी अंतरिक्ष-समय।

वे। प्रकाश के रूप में यह एक सीधी रेखा में उड़ता है, और यह उड़ता है। केवल यह रेखा अब एक विमान पर नहीं खींची गई है, बल्कि एक प्रकार के उखड़े हुए तौलिये पर स्थित है। हाँ, और 3डी में। और यह तौलिया द्रव्यमान की निकट उपस्थिति से ही उखड़ जाती है। ठीक है, अधिक सटीक रूप से ऊर्जा-संवेग की उपस्थिति, बिल्कुल सटीक होने के लिए।

सभी उसे - "अलबर्टिक, तुम गाड़ी चला रहे हो, इसे जल्द से जल्द अफीम से बाँध दो! क्योंकि एलएसडी का अभी तक आविष्कार नहीं हुआ है, और जब तुम शांत हो तो निश्चित रूप से तुम ऐसा कुछ आविष्कार नहीं कर सकते! वह स्थान जिसके बारे में आप बात कर रहे हैं?"

और आइंस्टीन की तरह था - "मैं तुम्हें फिर से दिखाऊंगा!"

मैंने खुद को अपने सफेद टावर (पेटेंट कार्यालय के अर्थ में) में बंद कर दिया और आइए विचारों को फिट करने के लिए गणित को समायोजित करें। मैंने इसे 10 साल तक चलाया जब तक कि मैंने इसे जन्म नहीं दिया:

अधिक सटीक रूप से, यह वह है जो उसने जन्म दिया है। अधिक विस्तृत संस्करण में, 10 स्वतंत्र सूत्र हैं, और पूर्ण रूप से छोटे प्रिंट में गणितीय प्रतीकों के एक - दो पृष्ठ हैं।

यदि आप सामान्य सापेक्षता में एक वास्तविक पाठ्यक्रम लेने का निर्णय लेते हैं, तो यह वह जगह है जहां परिचयात्मक भाग समाप्त होता है और कठिन मटन अध्ययन के दो सेमेस्टर का पालन करना चाहिए। और इस मटन के अध्ययन की तैयारी के लिए, आपको कम से कम तीन और वर्षों के उन्नत गणित की आवश्यकता है, यह देखते हुए कि आपने हाई स्कूल से स्नातक किया है और पहले से ही अंतर और अभिन्न कलन से परिचित हैं।

दिल पर हाथ रखो, वहाँ का मटन इतना जटिल नहीं है जितना उबाऊ है। छद्म-रीमैनियन अंतरिक्ष में टेन्सर कैलकुलस धारणा के लिए बहुत भ्रमित विषय नहीं है। यह क्वांटम क्रोमोडायनामिक्स नहीं है, या, भगवान न करे, स्ट्रिंग सिद्धांत नहीं है। सब कुछ स्पष्ट है, सब कुछ तार्किक है। यहाँ रीमैन स्पेस है, यहाँ गैप और फोल्ड के बिना मैनिफोल्ड है, यहाँ मेट्रिक टेन्सर है, यहाँ नॉन-डिजनरेट मैट्रिक्स है, अपने लिए सूत्र लिखें, और सूचकांकों को संतुलित करें, यह सुनिश्चित करते हुए कि सहपरिवर्ती और प्रतिपरिवर्ती निरूपण समीकरण के दोनों पक्षों के सदिश एक दूसरे के अनुरूप हैं। यह मुश्किल नहीं है। यह लंबा और थकाऊ है।

लेकिन हम इतनी दूरियों में नहीं चढ़ेंगे और वापस लौटेंगे हमारी उंगलियां ™. हमारी राय में, सरल तरीके से, आइंस्टीन के सूत्र का अर्थ लगभग निम्नलिखित है। सूत्र में समान चिह्न के बाईं ओर आइंस्टीन टेन्सर प्लस सहसंयोजक मीट्रिक टेन्सर और ब्रह्माण्ड संबंधी स्थिरांक (Λ) हैं। यह लैम्ब्डा अनिवार्य रूप से है काली ऊर्जाजो आज भी हमारे पास है हम कुछ नहीं जानतेलेकिन प्यार और सम्मान। आइंस्टीन को अभी इसके बारे में पता भी नहीं है। यहाँ एक दिलचस्प कहानी है, जो एक पूरी अलग पोस्ट के योग्य है।

संक्षेप में, समान चिह्न के बाईं ओर सब कुछ दिखाता है कि अंतरिक्ष की ज्यामिति कैसे बदलती है, अर्थात। गुरुत्वाकर्षण बल के तहत यह कैसे झुकता और मुड़ता है।

और दाईं ओर, जैसे सामान्य स्थिरांक के अलावा π , प्रकाश की गति सी और गुरुत्वाकर्षण स्थिरांक जी एक पत्र है टीऊर्जा-संवेग टेन्सर है। लैमर शब्दों में, हम मान सकते हैं कि यह एक कॉन्फ़िगरेशन है कि अंतरिक्ष में द्रव्यमान कैसे वितरित किया जाता है (अधिक सटीक, ऊर्जा, क्योंकि द्रव्यमान क्या है, ऊर्जा क्या है, वैसे भी ईएमटीएसई वर्ग) गुरुत्वाकर्षण बनाने और समीकरण के बाईं ओर के अनुरूप करने के लिए इसके साथ जगह मोड़ने के लिए।

वह, सिद्धांत रूप में, सापेक्षता का संपूर्ण सामान्य सिद्धांत है उंगलियों पर ™.

स्टीफन हॉकिंग और लियोनार्ड माल्डिनोव की पुस्तक "द शॉर्टेस्ट हिस्ट्री ऑफ टाइम" से सामग्री

सापेक्षता

आइंस्टाइन का मूलभूत अभिधारणा, जिसे सापेक्षता का सिद्धांत कहा जाता है, कहता है कि भौतिकी के सभी नियम स्वतंत्र रूप से चलने वाले सभी पर्यवेक्षकों के लिए समान होने चाहिए, भले ही उनकी गति कुछ भी हो। यदि प्रकाश की गति एक स्थिर मूल्य है, तो किसी भी स्वतंत्र रूप से चलने वाले पर्यवेक्षक को उसी गति को ठीक करना चाहिए, चाहे वह जिस गति से प्रकाश स्रोत तक पहुंचता है या इससे दूर जाता है।

आवश्यकता है कि सभी पर्यवेक्षक प्रकाश की गति पर सहमत हों, समय की अवधारणा में परिवर्तन को बल देता है। सापेक्षता के सिद्धांत के अनुसार, एक ट्रेन की सवारी करने वाला एक पर्यवेक्षक और एक प्लेटफॉर्म पर खड़ा एक व्यक्ति प्रकाश द्वारा तय की गई दूरी पर असहमत होगा। और चूंकि गति समय से विभाजित दूरी है, पर्यवेक्षकों के लिए प्रकाश की गति पर सहमत होने का एकमात्र तरीका समय पर भी असहमत होना है। दूसरे शब्दों में, सापेक्षता ने निरपेक्ष समय के विचार को समाप्त कर दिया! यह पता चला कि प्रत्येक पर्यवेक्षक के पास समय का अपना माप होना चाहिए, और अलग-अलग पर्यवेक्षकों के लिए समान घड़ियां जरूरी नहीं कि एक ही समय दिखाएं।

यह कहना कि अंतरिक्ष के तीन आयाम हैं, हमारा मतलब है कि इसमें एक बिंदु की स्थिति को तीन संख्याओं - निर्देशांकों का उपयोग करके व्यक्त किया जा सकता है। यदि हम अपने विवरण में समय का परिचय देते हैं, तो हमें चार आयामी स्थान-समय मिलता है।

सापेक्षता के सिद्धांत का एक अन्य प्रसिद्ध परिणाम द्रव्यमान और ऊर्जा की समानता है, जिसे प्रसिद्ध आइंस्टीन समीकरण E = mc 2 द्वारा व्यक्त किया गया है (जहाँ E ऊर्जा है, m शरीर का द्रव्यमान है, c प्रकाश की गति है)। ऊर्जा और द्रव्यमान की समानता को ध्यान में रखते हुए, गतिज ऊर्जा जो किसी भौतिक वस्तु की गति के आधार पर होती है, उसके द्रव्यमान को बढ़ा देती है। दूसरे शब्दों में, वस्तु को ओवरक्लॉक करना अधिक कठिन हो जाता है।

यह प्रभाव केवल उन पिंडों के लिए महत्वपूर्ण है जो प्रकाश की गति के करीब गति से चलते हैं। उदाहरण के लिए, प्रकाश की गति के 10% के बराबर गति पर, शरीर का द्रव्यमान बाकी की तुलना में केवल 0.5% अधिक होगा, लेकिन प्रकाश की गति के 90% की गति से द्रव्यमान पहले से ही अधिक होगा सामान्य से दोगुने से अधिक। जैसे-जैसे हम प्रकाश की गति के करीब आते हैं, शरीर का द्रव्यमान तेजी से बढ़ता जाता है, इसलिए इसे तेज करने के लिए अधिक से अधिक ऊर्जा की आवश्यकता होती है। सापेक्षता के सिद्धांत के अनुसार, कोई वस्तु कभी भी प्रकाश की गति तक नहीं पहुंच सकती है, क्योंकि इस मामले में इसका द्रव्यमान अनंत हो जाएगा, और द्रव्यमान और ऊर्जा की समानता के कारण इसके लिए अनंत ऊर्जा की आवश्यकता होगी। इसीलिए सापेक्षता का सिद्धांत किसी भी साधारण पिंड को प्रकाश की गति से कम गति से चलने के लिए हमेशा के लिए अभिशप्त करता है। केवल प्रकाश या अन्य तरंगें जिनका स्वयं का कोई द्रव्यमान नहीं है, प्रकाश की गति से गति कर सकती हैं।

घुमावदार स्थान

आइंस्टीन का सापेक्षता का सामान्य सिद्धांत क्रांतिकारी धारणा पर आधारित है कि गुरुत्वाकर्षण कोई सामान्य बल नहीं है, बल्कि इस तथ्य का परिणाम है कि अंतरिक्ष-समय सपाट नहीं है, जैसा कि एक बार सोचा गया था। सामान्य सापेक्षता में, स्पेसटाइम उसमें रखे गए द्रव्यमान और ऊर्जा द्वारा मुड़ा हुआ या विकृत होता है। पृथ्वी जैसे पिंड गुरुत्वाकर्षण नामक बल के प्रभाव में घुमावदार कक्षाओं में नहीं चलते हैं।

चूंकि जिओडेटिक लाइन दो हवाईअड्डों के बीच सबसे छोटी रेखा है, नाविक इन मार्गों के साथ विमान उड़ाते हैं। उदाहरण के लिए, आप भौगोलिक समानांतर के साथ लगभग पूर्व की ओर न्यूयॉर्क से मैड्रिड तक 5,966 किलोमीटर की उड़ान भरने के लिए एक कम्पास का अनुसरण कर सकते हैं। लेकिन आपको केवल 5802 किलोमीटर की दूरी तय करनी होगी यदि आप एक बड़े घेरे में उड़ान भरते हैं, पहले उत्तर-पूर्व की ओर और फिर धीरे-धीरे पूर्व की ओर और फिर दक्षिण-पूर्व की ओर। मानचित्र पर इन दो मार्गों की उपस्थिति, जहां पृथ्वी की सतह विकृत (फ्लैट के रूप में दर्शाई गई) है, भ्रामक है। जब आप ग्लोब की सतह पर एक बिंदु से दूसरे बिंदु पर "सीधे" पूर्व की ओर बढ़ते हैं, तो आप वास्तव में एक सीधी रेखा के साथ नहीं चल रहे होते हैं, या बल्कि, सबसे छोटी, जियोडेसिक रेखा के साथ नहीं।

यदि एक सीधी रेखा में अंतरिक्ष में चलने वाले अंतरिक्ष यान के प्रक्षेपवक्र को पृथ्वी की द्वि-आयामी सतह पर प्रक्षेपित किया जाता है, तो यह पता चलता है कि यह घुमावदार है।

सामान्य सापेक्षता के अनुसार, गुरुत्वीय क्षेत्रों को प्रकाश को मोड़ना चाहिए। उदाहरण के लिए, सिद्धांत भविष्यवाणी करता है कि सूर्य के पास, प्रकाश की किरणें तारे के द्रव्यमान के प्रभाव में अपनी दिशा में थोड़ी झुकी हुई होनी चाहिए। इसका मतलब यह है कि दूर के तारे का प्रकाश, यदि यह सूर्य के पास से गुज़रता है, तो एक छोटे कोण से विचलित हो जाएगा, जिसके कारण पृथ्वी पर एक पर्यवेक्षक तारे को बिल्कुल नहीं देख पाएगा जहाँ वह वास्तव में स्थित है।

याद रखें कि सापेक्षता के विशेष सिद्धांत के मूल सिद्धांत के अनुसार, सभी भौतिक नियम सभी स्वतंत्र रूप से चलने वाले पर्यवेक्षकों के लिए समान हैं, चाहे उनकी गति कुछ भी हो। मोटे तौर पर, तुल्यता का सिद्धांत इस नियम को उन पर्यवेक्षकों तक फैलाता है जो स्वतंत्र रूप से नहीं चलते हैं, लेकिन एक गुरुत्वाकर्षण क्षेत्र के प्रभाव में हैं।

अंतरिक्ष के पर्याप्त रूप से छोटे क्षेत्रों में, यह तय करना असंभव है कि क्या आप गुरुत्वाकर्षण क्षेत्र में आराम कर रहे हैं या खाली जगह में निरंतर त्वरण के साथ आगे बढ़ रहे हैं।

कल्पना कीजिए कि आप एक खाली जगह के बीच में लिफ्ट में हैं। कोई गुरुत्वाकर्षण नहीं है, कोई ऊपर और नीचे नहीं है। आप स्वतंत्र रूप से तैरते हैं। फिर लिफ्ट निरंतर त्वरण के साथ चलने लगती है। आप अचानक वजन महसूस करते हैं। यही है, आपको लिफ्ट की दीवारों में से एक के खिलाफ दबाया जाता है, जिसे अब एक मंजिल माना जाता है। यदि आप एक सेब उठाते हैं और उसे जाने देते हैं, तो वह फर्श पर गिर जाएगा। वास्तव में, अब जब आप त्वरण के साथ आगे बढ़ रहे हैं, तो लिफ्ट के अंदर सब कुछ ठीक उसी तरह होगा जैसे कि लिफ्ट बिल्कुल नहीं चली, बल्कि एक समान गुरुत्वाकर्षण क्षेत्र में टिकी हुई थी। आइंस्टीन ने महसूस किया कि जिस तरह आप यह नहीं बता सकते हैं कि जब आप एक ट्रेन कार में होते हैं तो क्या यह अभी भी खड़ा है या समान रूप से चल रहा है, उसी तरह जब आप एक लिफ्ट के अंदर होते हैं तो आप यह नहीं बता सकते कि यह निरंतर त्वरण पर चल रही है या समान गति में है गुरुत्वाकर्षण क्षेत्र। इस समझ का परिणाम तुल्यता का सिद्धांत था।

तुल्यता का सिद्धांत और इसकी अभिव्यक्ति का दिया गया उदाहरण केवल तभी मान्य होगा जब जड़त्वीय द्रव्यमान (न्यूटन के दूसरे नियम में शामिल, जो यह निर्धारित करता है कि शरीर पर लागू बल किस प्रकार का त्वरण देता है) और गुरुत्वाकर्षण द्रव्यमान (न्यूटन के गुरुत्वाकर्षण के नियम में शामिल) , जो गुरुत्वाकर्षण आकर्षण के परिमाण को निर्धारित करता है) एक ही हैं।

समतुल्यता के सिद्धांत को प्राप्त करने के लिए आइंस्टीन का जड़त्वीय और गुरुत्वाकर्षण द्रव्यमान की समानता का उपयोग, और अंततः, सामान्य सापेक्षता का संपूर्ण सिद्धांत मानव विचार के इतिहास में अभूतपूर्व, तार्किक निष्कर्षों के लगातार और लगातार विकास का एक उदाहरण है।

समय मंदी

सामान्य सापेक्षता की एक और भविष्यवाणी यह ​​है कि पृथ्वी जैसे विशाल पिंडों के आसपास समय धीमा हो जाना चाहिए।

अब जब हम तुल्यता के सिद्धांत से परिचित हैं, तो हम आइंस्टीन के तर्क का पालन एक और विचार प्रयोग करके कर सकते हैं जो दिखाता है कि गुरुत्वाकर्षण समय को क्यों प्रभावित करता है। कल्पना कीजिए कि एक रॉकेट अंतरिक्ष में उड़ रहा है। सुविधा के लिए, हम मान लेंगे कि इसका शरीर इतना बड़ा है कि प्रकाश को ऊपर से नीचे तक जाने में पूरा एक सेकंड लगता है। अंत में, मान लीजिए कि रॉकेट में दो पर्यवेक्षक हैं, एक शीर्ष पर, छत के पास, दूसरा तल पर, फर्श पर, और दोनों एक ही घड़ी से लैस हैं जो सेकंड गिनता है।

मान लीजिए कि ऊपरी पर्यवेक्षक, अपनी घड़ी की उलटी गिनती के लिए इंतजार कर रहा है, तुरंत निचले हिस्से को एक प्रकाश संकेत भेजता है। अगली गिनती में, यह दूसरा संकेत भेजता है। हमारी शर्तों के अनुसार, प्रत्येक सिग्नल को निचले पर्यवेक्षक तक पहुंचने में एक सेकंड का समय लगेगा। चूंकि ऊपरी पर्यवेक्षक एक सेकंड के अंतराल के साथ दो प्रकाश संकेत भेजता है, इसलिए निचला पर्यवेक्षक भी उसी अंतराल के साथ उन्हें पंजीकृत करेगा।

इस प्रयोग में यदि रॉकेट अंतरिक्ष में स्वतंत्र रूप से तैरने के बजाय गुरुत्वाकर्षण की क्रिया का अनुभव करते हुए पृथ्वी पर खड़ा होगा तो क्या बदलेगा? न्यूटन के सिद्धांत के अनुसार, गुरुत्वाकर्षण किसी भी तरह से स्थिति को प्रभावित नहीं करेगा: यदि ऊपर का पर्यवेक्षक एक सेकंड के अंतराल पर संकेतों को प्रसारित करता है, तो नीचे का पर्यवेक्षक उन्हें उसी अंतराल पर प्राप्त करेगा। लेकिन तुल्यता का सिद्धांत घटनाओं के एक अलग विकास की भविष्यवाणी करता है। कौन सा, हम समझ सकते हैं, यदि तुल्यता के सिद्धांत के अनुसार, हम मानसिक रूप से गुरुत्वाकर्षण की क्रिया को एक निरंतर त्वरण के साथ प्रतिस्थापित करते हैं। यह एक उदाहरण है कि कैसे आइंस्टीन ने गुरुत्वाकर्षण के अपने नए सिद्धांत को बनाने के लिए तुल्यता के सिद्धांत का उपयोग किया।

तो, मान लीजिए कि हमारा रॉकेट तेज हो रहा है। (हम मान लेंगे कि यह धीरे-धीरे गति कर रहा है, ताकि इसकी गति प्रकाश की गति के बराबर न हो।) चूंकि रॉकेट बॉडी ऊपर की ओर बढ़ रही है, पहले सिग्नल को पहले की तुलना में कम दूरी तय करने की आवश्यकता होगी (त्वरण शुरू होने से पहले), और मुझे एक सेकेंड देने से पहले निचले पर्यवेक्षक तक पहुंच जाएगा। यदि रॉकेट एक स्थिर गति से चल रहा होता, तो दूसरा संकेत ठीक उसी मात्रा में पहले आता, जिससे दो संकेतों के बीच का अंतराल एक सेकंड के बराबर रहता। लेकिन दूसरा संकेत भेजने के क्षण में, त्वरण के कारण, रॉकेट पहले भेजने के क्षण की तुलना में तेजी से आगे बढ़ता है, जिससे दूसरा संकेत पहले की तुलना में कम दूरी तय करेगा, और कम समय व्यतीत करेगा। नीचे दिया गया पर्यवेक्षक, अपनी घड़ी की जाँच कर रहा है, यह ध्यान देगा कि संकेतों के बीच का अंतराल एक सेकंड से कम है, और ऊपर के पर्यवेक्षक से असहमत होगा, जो दावा करता है कि उसने ठीक एक सेकंड बाद संकेत भेजे।

एक त्वरित रॉकेट के मामले में, यह प्रभाव शायद विशेष रूप से आश्चर्यजनक नहीं होना चाहिए। आखिर हमने ही समझाया! लेकिन याद रखें: समतुल्यता का सिद्धांत कहता है कि जब रॉकेट गुरुत्वाकर्षण क्षेत्र में आराम पर होता है तो वही होता है। इसलिए, भले ही रॉकेट गति नहीं कर रहा हो, लेकिन, उदाहरण के लिए, पृथ्वी की सतह पर लॉन्च पैड पर खड़ा हो, ऊपरी पर्यवेक्षक द्वारा भेजे गए संकेत एक सेकंड के अंतराल पर (उसकी घड़ी के अनुसार) पहुंचेंगे कम अंतराल पर कम पर्यवेक्षक (उसकी घड़ी के अनुसार)। यह वाकई आश्चर्यजनक है!

गुरुत्वाकर्षण समय के पाठ्यक्रम को बदलता है। जिस तरह विशेष सापेक्षता हमें बताती है कि एक दूसरे के सापेक्ष चलने वाले पर्यवेक्षकों के लिए समय अलग-अलग तरीके से गुजरता है, सामान्य सापेक्षता हमें बताती है कि अलग-अलग गुरुत्वाकर्षण क्षेत्रों में पर्यवेक्षकों के लिए समय अलग-अलग तरीके से गुजरता है। सापेक्षता के सामान्य सिद्धांत के अनुसार, निचला पर्यवेक्षक संकेतों के बीच एक छोटे अंतराल को पंजीकृत करता है, क्योंकि समय पृथ्वी की सतह के पास धीरे-धीरे बहता है, क्योंकि यहां गुरुत्वाकर्षण अधिक मजबूत है। गुरुत्वाकर्षण क्षेत्र जितना मजबूत होगा, यह प्रभाव उतना ही अधिक होगा।

हमारी जैविक घड़ी भी समय बीतने के साथ होने वाले परिवर्तनों के प्रति अनुक्रिया करती है। यदि जुड़वां बच्चों में से एक पहाड़ की चोटी पर रहता है और दूसरा समुद्र के किनारे रहता है, तो पहला दूसरे की तुलना में तेजी से बूढ़ा होगा। इस मामले में, उम्र का अंतर नगण्य होगा, लेकिन जैसे ही जुड़वा बच्चों में से एक अंतरिक्ष यान में लंबी यात्रा पर जाता है, जो प्रकाश की गति के करीब गति को गति देता है, यह काफी बढ़ जाएगा। जब घुमक्कड़ लौटेगा, तो वह अपने भाई से बहुत छोटा होगा, जो पृथ्वी पर रह गया था। इस मामले को जुड़वां विरोधाभास के रूप में जाना जाता है, लेकिन यह केवल उन लोगों के लिए एक विरोधाभास है जो निरपेक्ष समय के विचार को धारण करते हैं। सापेक्षता के सिद्धांत में कोई अद्वितीय निरपेक्ष समय नहीं है - प्रत्येक व्यक्ति के पास समय का अपना माप होता है, जो इस बात पर निर्भर करता है कि वह कहाँ है और कैसे चलता है।

अल्ट्रा-सटीक नेविगेशन सिस्टम के आगमन के साथ जो उपग्रहों से संकेत प्राप्त करते हैं, विभिन्न ऊंचाई पर घड़ी की दरों में अंतर व्यावहारिक महत्व का हो गया है। यदि उपकरण सामान्य सापेक्षता की भविष्यवाणियों को नजरअंदाज करते हैं, तो स्थिति निर्धारित करने में त्रुटि कई किलोमीटर तक पहुंच सकती है!

सापेक्षता के सामान्य सिद्धांत के आगमन ने स्थिति को मौलिक रूप से बदल दिया। अंतरिक्ष और समय ने गतिशील संस्थाओं का दर्जा हासिल कर लिया है। जब पिंड चलते हैं या बल कार्य करते हैं, तो वे स्थान और समय की वक्रता का कारण बनते हैं, और स्थान-समय की संरचना, बदले में, पिंडों की गति और बलों की क्रिया को प्रभावित करती है। अंतरिक्ष और समय न केवल ब्रह्मांड में होने वाली हर चीज को प्रभावित करते हैं, बल्कि वे स्वयं इस पर निर्भर हैं।

एक निडर अंतरिक्ष यात्री की कल्पना करें जो एक प्रलयकारी पतन के दौरान एक ढहते हुए तारे की सतह पर रहता है। उनकी घड़ी के किसी बिंदु पर, मान लीजिए 11:00 बजे, तारा एक क्रांतिक त्रिज्या तक सिकुड़ जाएगा, जिसके आगे गुरुत्वाकर्षण क्षेत्र इतना मजबूत हो जाता है कि इससे बचना असंभव है। अब मान लीजिए कि अंतरिक्ष यात्री को निर्देश दिया जाता है कि वह तारे के केंद्र से कुछ निश्चित दूरी पर कक्षा में स्थित अंतरिक्ष यान को अपनी घड़ी पर हर सेकंड एक संकेत भेजेगा। यह 10:59:58 पर यानी 11:00 बजे से दो सेकेंड पहले सिग्नल ट्रांसमिट करना शुरू कर देता है। अंतरिक्ष यान पर चालक दल क्या दर्ज करेगा?

इससे पहले, एक रॉकेट के अंदर प्रकाश संकेतों के संचरण के साथ एक विचार प्रयोग करने के बाद, हम आश्वस्त थे कि गुरुत्वाकर्षण समय को धीमा कर देता है और यह जितना मजबूत होता है, प्रभाव उतना ही महत्वपूर्ण होता है। एक तारे की सतह पर एक अंतरिक्ष यात्री कक्षा में अपने समकक्षों की तुलना में एक मजबूत गुरुत्वाकर्षण क्षेत्र में है, इसलिए उसकी घड़ी का एक सेकंड जहाज की घड़ी के एक सेकंड से अधिक समय तक चलेगा। जैसे-जैसे अंतरिक्ष यात्री सतह के साथ तारे के केंद्र की ओर बढ़ता है, उस पर कार्य करने वाला क्षेत्र मजबूत और मजबूत होता जाता है, जिससे अंतरिक्ष यान पर प्राप्त उसके संकेतों के बीच का अंतराल लगातार लंबा होता जाता है। इस बार फैलाव 10:59:59 तक बहुत कम होगा, इसलिए कक्षा में अंतरिक्ष यात्रियों के लिए, 10:59:58 और 10:59:59 पर प्रेषित संकेतों के बीच का अंतराल एक सेकंड से बहुत कम होगा। लेकिन 11:00 बजे भेजे गए सिग्नल की जहाज पर उम्मीद नहीं होगी।

अंतरिक्ष यात्री की घड़ी के अनुसार सुबह 10:59:59 और 11:00 बजे के बीच तारे की सतह पर जो कुछ भी घटित होता है, वह अंतरिक्ष यान की घड़ी द्वारा अनंत काल तक फैला रहेगा। जैसे-जैसे हम 11:00 के करीब आते हैं, तारे द्वारा उत्सर्जित प्रकाश तरंगों के लगातार श्रृंगों और गर्त के आगमन के बीच का अंतराल लंबा और लंबा होता जाएगा; अंतरिक्ष यात्री के संकेतों के बीच समय अंतराल के साथ भी ऐसा ही होगा। चूँकि विकिरण की आवृत्ति प्रति सेकंड आने वाली लकीरों (या गर्त) की संख्या से निर्धारित होती है, अंतरिक्ष यान तारे के विकिरण की कम और कम आवृत्ति दर्ज करेगा। एक ही समय में तारे का प्रकाश अधिक से अधिक लाल और मंद होता जाएगा। आखिरकार तारा इतना मंद हो जाएगा कि यह अंतरिक्ष यान पर्यवेक्षकों के लिए अदृश्य हो जाएगा; जो कुछ बचा है वह अंतरिक्ष में एक ब्लैक होल है। हालांकि, अंतरिक्ष यान पर तारे के गुरुत्वाकर्षण का प्रभाव जारी रहेगा और यह परिक्रमा करता रहेगा।

सापेक्षता का सिद्धांत 20वीं शताब्दी की शुरुआत में अल्बर्ट आइंस्टीन द्वारा पेश किया गया था। इसका सार क्या है? आइए हम मुख्य बिंदुओं पर विचार करें और समझने योग्य भाषा में TOE को चित्रित करें।

सापेक्षता के सिद्धांत ने व्यावहारिक रूप से 20 वीं शताब्दी की भौतिकी की विसंगतियों और अंतर्विरोधों को समाप्त कर दिया, अंतरिक्ष-समय की संरचना के विचार को मौलिक रूप से बदलने के लिए मजबूर किया और कई प्रयोगों और अध्ययनों में प्रयोगात्मक रूप से पुष्टि की गई।

इस प्रकार, टीओई ने सभी आधुनिक मौलिक भौतिक सिद्धांतों का आधार बनाया। वास्तव में यह आधुनिक भौतिकी की जननी है!

आरंभ करने के लिए, यह ध्यान देने योग्य है कि सापेक्षता के 2 सिद्धांत हैं:

• विशेष आपेक्षिकता (SRT) - समान गतिमान वस्तुओं में भौतिक प्रक्रियाओं पर विचार करता है।
• सामान्य सापेक्षता (जीआर) - त्वरित वस्तुओं का वर्णन करता है और गुरुत्वाकर्षण और अस्तित्व जैसी घटनाओं की उत्पत्ति की व्याख्या करता है।

यह स्पष्ट है कि SRT पहले प्रकट हुआ था और वास्तव में, GRT का एक हिस्सा है। पहले उसके बारे में बात करते हैं।

सरल शब्दों में एसटीओ

यह सिद्धांत सापेक्षता के सिद्धांत पर आधारित है, जिसके अनुसार स्थिर और स्थिर गति से चलने वाले पिंडों के संबंध में प्रकृति के कोई भी नियम समान हैं। और इस तरह के एक सरल विचार से यह इस प्रकार है कि प्रकाश की गति (निर्वात में 300,000 मीटर/सेकेंड) सभी निकायों के लिए समान है।

उदाहरण के लिए, कल्पना कीजिए कि आपको दूर भविष्य से एक अंतरिक्ष यान दिया जाता है जो कि बड़ी गति से उड़ सकता है। जहाज के धनुष पर एक लेजर तोप लगाई जाती है, जो फोटॉन को आगे फायर करने में सक्षम है।

जहाज के सापेक्ष, ऐसे कण प्रकाश की गति से उड़ते हैं, लेकिन एक स्थिर पर्यवेक्षक के सापेक्ष, ऐसा प्रतीत होता है कि उन्हें तेजी से उड़ना चाहिए, क्योंकि दोनों गतियों का योग होता है।

हालाँकि, वास्तव में ऐसा नहीं होता है! एक बाहरी पर्यवेक्षक फोटॉन को 300,000 मीटर/सेकेंड पर उड़ते हुए देखता है, जैसे कि अंतरिक्ष यान की गति उनमें नहीं जोड़ी गई हो।

यह याद रखना चाहिए: किसी भी पिंड के सापेक्ष, प्रकाश की गति एक स्थिर मूल्य होगी, चाहे वह कितनी भी तेज गति से चले।

इससे आश्चर्यजनक निष्कर्ष निकलते हैं, जैसे समय फैलाव, अनुदैर्ध्य संकुचन और गति पर शरीर के वजन की निर्भरता। सापेक्षता के विशेष सिद्धांत के सबसे दिलचस्प परिणामों के बारे में लेख में नीचे दिए गए लिंक पर पढ़ें।

सापेक्षता के सामान्य सिद्धांत (जीआर) का सार

इसे बेहतर ढंग से समझने के लिए हमें दो तथ्यों को फिर से जोड़ना होगा:

• हम 4डी स्पेस में रहते हैं

अंतरिक्ष और समय एक ही इकाई की अभिव्यक्तियाँ हैं जिन्हें "अंतरिक्ष-समय सातत्य" कहा जाता है। यह x, y, z और t निर्देशांक अक्षों वाला 4-आयामी स्थान-समय है।

हम मनुष्य चार आयामों को एक ही तरह से नहीं देख पाते हैं। वास्तव में, हम केवल अंतरिक्ष और समय पर एक वास्तविक चार आयामी वस्तु के अनुमानों को देखते हैं।

दिलचस्प बात यह है कि सापेक्षता का सिद्धांत यह नहीं बताता है कि जैसे-जैसे वे चलते हैं, पिंड बदलते हैं। 4-आयामी वस्तुएं हमेशा अपरिवर्तित रहती हैं, लेकिन सापेक्ष गति के साथ, उनके अनुमान बदल सकते हैं। और हम इसे समय में मंदी, आकार में कमी आदि के रूप में देखते हैं।

• सभी पिंड तेजी लाने के बजाय एक समान गति से गिरते हैं

आइए एक डरावना विचार प्रयोग करें। कल्पना कीजिए कि आप एक बंद लिफ्ट केबिन में सवारी कर रहे हैं और भारहीनता की स्थिति में हैं।

ऐसी स्थिति केवल दो कारणों से उत्पन्न हो सकती है: या तो आप अंतरिक्ष में हैं, या आप पृथ्वी के गुरुत्वाकर्षण के प्रभाव में केबिन के साथ स्वतंत्र रूप से गिर रहे हैं।

बूथ से बाहर देखे बिना इन दोनों मामलों में अंतर करना बिल्कुल असंभव है। यह सिर्फ इतना है कि एक मामले में आप समान रूप से उड़ते हैं, और दूसरे में त्वरण के साथ। आपको अनुमान लगाना होगा!

शायद अल्बर्ट आइंस्टीन स्वयं एक काल्पनिक लिफ्ट के बारे में सोच रहे थे, और उनके पास एक अद्भुत विचार था: यदि इन दोनों मामलों में अंतर नहीं किया जा सकता है, तो गुरुत्वाकर्षण के कारण गिरना भी एक समान गति है। यह सिर्फ इतना है कि गति चार-आयामी अंतरिक्ष-समय में समान है, लेकिन बड़े पैमाने पर पिंडों (उदाहरण के लिए) की उपस्थिति में यह घुमावदार है और समान गति को त्वरित गति के रूप में हमारे सामान्य त्रि-आयामी अंतरिक्ष में प्रक्षेपित किया जाता है।

आइए एक और सरल देखें, यद्यपि पूरी तरह से सही नहीं है, द्वि-आयामी अंतरिक्ष वक्रता का उदाहरण।

यह कल्पना की जा सकती है कि कोई भी विशाल पिंड अपने नीचे एक प्रकार की आलंकारिक फ़नल बनाता है। तब अतीत में उड़ने वाले अन्य पिंड अपनी गति को एक सीधी रेखा में जारी रखने में सक्षम नहीं होंगे और घुमावदार स्थान के घटता के अनुसार अपने प्रक्षेपवक्र को बदल देंगे।

वैसे, अगर शरीर में इतनी ऊर्जा नहीं है, तो इसका आंदोलन सामान्य रूप से बंद हो सकता है।

यह ध्यान देने योग्य है कि गतिमान पिंडों के दृष्टिकोण से, वे एक सीधी रेखा में चलते रहते हैं, क्योंकि उन्हें ऐसा कुछ भी महसूस नहीं होता है जो उन्हें घुमाता है। वे बस एक घुमावदार स्थान में आ गए और बिना यह जाने कि उनके पास एक गैर-सीधा प्रक्षेपवक्र है।

यह ध्यान दिया जाना चाहिए कि समय सहित 4 आयाम मुड़े हुए हैं, इसलिए इस सादृश्य को सावधानी के साथ व्यवहार किया जाना चाहिए।

इस प्रकार, सापेक्षता के सामान्य सिद्धांत में, गुरुत्वाकर्षण कोई बल नहीं है, बल्कि केवल अंतरिक्ष-समय की वक्रता का परिणाम है। फिलहाल, यह सिद्धांत गुरुत्वाकर्षण की उत्पत्ति का एक कार्यशील संस्करण है और प्रयोगों के साथ उत्कृष्ट समझौता है।

सामान्य सापेक्षता के आश्चर्यजनक परिणाम

विशाल पिंडों के पास उड़ान भरते समय प्रकाश किरणें झुक सकती हैं। दरअसल, अंतरिक्ष में दूर की वस्तुएं पाई गई हैं जो दूसरों के पीछे "छिपती" हैं, लेकिन प्रकाश किरणें उनके चारों ओर जाती हैं, जिससे प्रकाश हम तक पहुंचता है।

सामान्य सापेक्षता के अनुसार, गुरुत्वाकर्षण जितना अधिक होगा, समय उतना ही धीमा होगा। जीपीएस और ग्लोनास के संचालन में इस तथ्य को जरूरी रूप से ध्यान में रखा जाता है, क्योंकि उनके उपग्रहों में सबसे सटीक परमाणु घड़ियां होती हैं जो पृथ्वी की तुलना में थोड़ी तेज चलती हैं। यदि इस तथ्य पर ध्यान नहीं दिया जाता है, तो निर्देशांक की त्रुटि एक दिन में 10 किमी होगी।

यह अल्बर्ट आइंस्टीन के लिए धन्यवाद है कि आप समझ सकते हैं कि पुस्तकालय या स्टोर पास में कहाँ स्थित है।

और, अंत में, जीआर ब्लैक होल के अस्तित्व की भविष्यवाणी करता है, जिसके चारों ओर गुरुत्वाकर्षण इतना मजबूत होता है कि समय बस पास में रुक जाता है। इसलिए, ब्लैक होल में प्रवेश करने वाला प्रकाश इसे छोड़ नहीं सकता (परावर्तित हो सकता है)।

एक ब्लैक होल के केंद्र में, विशाल गुरुत्वाकर्षण संकुचन के कारण, असीम रूप से उच्च घनत्व वाली वस्तु बनती है, और ऐसा नहीं हो सकता है।

इस प्रकार, जीआर इसके विपरीत बहुत विरोधाभासी निष्कर्ष निकाल सकता है, इसलिए अधिकांश भौतिकविदों ने इसे पूरी तरह से स्वीकार नहीं किया और एक विकल्प की तलाश जारी रखी।

लेकिन वह बहुत सफलतापूर्वक भविष्यवाणी करने का प्रबंधन करती है, उदाहरण के लिए, हाल ही में एक सनसनीखेज खोज ने सापेक्षता के सिद्धांत की पुष्टि की और हमें महान वैज्ञानिक को अपनी जीभ से फिर से याद करने के लिए मजबूर किया। विज्ञान से प्रेम करें, विकीविज्ञान पढ़ें।

27 अप्रैल, 1900 को ग्रेट ब्रिटेन के रॉयल इंस्टीट्यूशन में एक भाषण में, लॉर्ड केल्विन ने कहा: "सैद्धांतिक भौतिकी एक अच्छी तरह से आनुपातिक और तैयार इमारत है। भौतिकी के स्पष्ट आकाश में, केवल दो छोटे बादल होते हैं - यह तरंग दैर्ध्य के आधार पर प्रकाश की गति और विकिरण की तीव्रता का वक्र है। मुझे लगता है कि ये दो विशेष प्रश्न जल्द ही हल हो जाएंगे और 20वीं शताब्दी के भौतिकविदों के पास करने के लिए कुछ नहीं होगा।" लॉर्ड केल्विन भौतिकी में अनुसंधान के प्रमुख क्षेत्रों की ओर इशारा करने में बिल्कुल सही निकले, लेकिन उन्होंने उनके महत्व को गलत बताया: सापेक्षता का सिद्धांत और क्वांटम सिद्धांत जो उनसे पैदा हुए थे, अनुसंधान के अंतहीन विस्तार बन गए जिन्होंने वैज्ञानिक दिमाग पर कब्जा कर लिया। सौ से अधिक वर्षों के लिए।

चूंकि इसने गुरुत्वाकर्षण की बातचीत का वर्णन नहीं किया, आइंस्टीन ने इसके पूरा होने के तुरंत बाद, इस सिद्धांत का एक सामान्य संस्करण विकसित करना शुरू किया, जिसे विकसित करने में उन्होंने 1907-1915 खर्च किए। एक बिंदु के अपवाद के साथ, सिद्धांत अपनी सादगी और प्राकृतिक घटनाओं के साथ संगति में सुंदर था: आइंस्टीन के सिद्धांत के समय, यह अभी तक ब्रह्मांड के विस्तार और अन्य आकाशगंगाओं के अस्तित्व के बारे में भी ज्ञात नहीं था, इसलिए उस समय के वैज्ञानिकों का मानना ​​था कि ब्रह्मांड अनिश्चित काल तक अस्तित्व में है और स्थिर है। उसी समय, यह न्यूटन के सार्वभौम गुरुत्वाकर्षण के नियम का पालन करता है कि निश्चित सितारों को किसी बिंदु पर बस एक बिंदु पर एक साथ खींचा जाना चाहिए।

इस घटना के लिए एक बेहतर व्याख्या नहीं पाकर, आइंस्टीन ने अपने समीकरणों को पेश किया, जिसने संख्यात्मक रूप से क्षतिपूर्ति की और इस प्रकार भौतिकी के नियमों का उल्लंघन किए बिना स्थिर ब्रह्मांड को अस्तित्व में रहने दिया। इसके बाद, आइंस्टीन ने अपने समीकरणों में ब्रह्माण्ड संबंधी स्थिरांक की शुरूआत को अपनी सबसे बड़ी गलती माना, क्योंकि यह सिद्धांत के लिए आवश्यक नहीं था और उस समय प्रतीत होने वाले स्थिर ब्रह्मांड के अलावा किसी अन्य चीज से इसकी पुष्टि नहीं हुई थी। और 1965 में अवशेष विकिरण की खोज की गई, जिसका अर्थ था कि ब्रह्मांड की एक शुरुआत थी और आइंस्टीन के समीकरणों में स्थिरांक पूरी तरह से अनावश्यक निकला। फिर भी, 1998 में ब्रह्माण्ड संबंधी स्थिरांक पाया गया: हबल टेलीस्कोप द्वारा प्राप्त आंकड़ों के अनुसार, दूर की आकाशगंगाओं ने गुरुत्वाकर्षण द्वारा आकर्षण के कारण अपने विस्तार को धीमा नहीं किया, बल्कि उनके विस्तार को भी तेज कर दिया।

सिद्धांत की मूल बातें

सापेक्षता के विशेष सिद्धांत के बुनियादी अभिधारणाओं के अलावा, यहां एक नया जोड़ा गया था: न्यूटोनियन यांत्रिकी ने भौतिक पिंडों के गुरुत्वाकर्षण संपर्क का एक संख्यात्मक अनुमान दिया, लेकिन इस प्रक्रिया के भौतिकी की व्याख्या नहीं की। आइंस्टीन एक विशाल पिंड द्वारा 4-आयामी अंतरिक्ष-समय की वक्रता के माध्यम से इसका वर्णन करने में कामयाब रहे: शरीर अपने चारों ओर एक गड़बड़ी पैदा करता है, जिसके परिणामस्वरूप आसपास के पिंड जियोडेसिक लाइनों के साथ चलना शुरू करते हैं (ऐसी रेखाओं के उदाहरण हैं पृथ्वी के अक्षांश और देशांतर की रेखाएँ, जो एक आंतरिक पर्यवेक्षक के लिए सीधी रेखाएँ प्रतीत होती हैं, लेकिन वास्तव में थोड़ी घुमावदार होती हैं)। प्रकाश किरणें उसी तरह विक्षेपित होती हैं, जो किसी विशाल वस्तु के पीछे दिखाई देने वाली तस्वीर को विकृत करती हैं। वस्तुओं की स्थिति और द्रव्यमान के एक सफल संयोग के साथ, यह होता है (जब अंतरिक्ष-समय की वक्रता एक विशाल लेंस के रूप में कार्य करती है जो दूर के प्रकाश स्रोत को बहुत उज्जवल बनाती है)। यदि पैरामीटर पूरी तरह से मेल नहीं खाते हैं, तो यह दूर की वस्तुओं की खगोलीय छवियों में "आइंस्टीन क्रॉस" या "आइंस्टीन सर्कल" के गठन का कारण बन सकता है।

सिद्धांत की भविष्यवाणियों में गुरुत्वाकर्षण समय का फैलाव भी था (जो किसी विशाल वस्तु के निकट आने पर, त्वरण के कारण समय के फैलाव के समान ही शरीर पर कार्य करता है), गुरुत्वाकर्षण (जब एक विशाल पिंड द्वारा उत्सर्जित प्रकाश की किरण जाती है) "गुरुत्वाकर्षण कुएं" के कार्य समारोह में ऊर्जा की हानि के कारण स्पेक्ट्रम के लाल हिस्से में, साथ ही साथ गुरुत्वाकर्षण तरंगें (अंतरिक्ष-समय की गड़बड़ी, जो अपनी गति के दौरान द्रव्यमान वाले किसी भी शरीर का उत्पादन करती है)।

सिद्धांत की स्थिति

सापेक्षता के सामान्य सिद्धांत की पहली पुष्टि उसी 1915 में स्वयं आइंस्टीन द्वारा प्राप्त की गई थी, जब यह प्रकाशित हुआ था: सिद्धांत ने पूर्ण सटीकता के साथ बुध के पेरिहेलियन के विस्थापन का वर्णन किया था, जो इससे पहले न्यूटोनियन यांत्रिकी का उपयोग करके समझाया नहीं जा सकता था। तब से, कई अन्य घटनाओं की खोज की गई है जिनकी सिद्धांत द्वारा भविष्यवाणी की गई थी, लेकिन इसके प्रकाशन के समय पता लगाने के लिए बहुत कमजोर थे। अब तक की नवीनतम खोज 14 सितंबर, 2015 को गुरुत्वाकर्षण तरंगों की खोज थी।