نظريه هاي انيشتن

جهان ما جوريست كه در سرعتهاي بالا از قوانين عجيبي پيروي مي‌كند كه در زندگي ما قابل ديدن نيستند. مثلا وقتي جسمي با سرعت نزديك سرعت نور حركت كند زمان براي او بسيار كند مي‌‌گذرد. و همچنين ابعاد اين جسم كوچكتر مي‌شود. جرم جسمي كه با سرعت بسيار زياد حركت مي‌كند ديگر ثابت نيست بلكه ازدياد پيدا مي‌كند. اگر جسمي با سرعت نور حركت كند، زمان برايش متوقف مي‌شود، طولش به صفر ميرسد و جرمش بينهايت مي‌شود.

نسبيت عام براي حركتهايي ساخته شده كه در خلال حركت سرعت تغيير مي‌كند يا باصطلاح حركت شتابدار دارند. شتاب گرانش زمين g كه همان عدد 9.81m/sاست نيز يك نوع شتاب است. پس نسبيت عام با شتابها كار دارد نه با حركت. نظريه ايست راجع به اجرامي كه شتاب گرانش دارند. كلا هرجا در جهان، جرمي در فضاي خالي باشد حتما يك شتاب گرانش در اطراف خود دارد كه مقدار عددي آن وابسته به جرم آن جسم مي‌‌باشد. پس در اطراف هر جسمي شتابي وجود دارد. نسبيت عام با اين شتابها سر و كار دارد و بيان مي‌كند كه هر جسمي كه از سطح يك سياره دور شود زمان براي او كندتر مي‌شود. يعني مثلا، اگر دوربيني روي ساعت من بگذارند و از عقربه‌هاي ساعتم فيلم زنده بگيرند و روي ساعت آدمي كه دارد بالا مي‌رود و از سيارهٔ زمين جدا مي‌شود هم دوربيني بگذارند و هردو فيلم را كنار هم روي يك صفحهٔ تلويزيوني پخش كنند، ملاحظه خواهيم كرد كه ساعت من تند تر كار مي‌كند. نسبيت عام نتايج بسيار شگرف و قابل اثبات در آزمايشگاهي دارد. مثلا نوري كه به پيرامون ستاره‌اي سنگين ميرسد كمي بسمت آن ستاره خم مي‌شود. سياهچاله‌ها هم برپايه همين خاصيت است كه كار مي‌كنند. جرم انها بقدري زياد و حجمشان بقدري كم است كه نور وقتي از كنار آنها مي‌‌گذرد به داخل آنها مي‌‌افتد و هرگز بيرون نمي‌آيد.

فرمول معروف اينشتين (دست خط خود اينشتين)

نظريه نسبيت عام همه ما براي يك‌بار هم كه شده گذرمان به ساعت‌فروشي افتاده است و ساعتهاي بزرگ و كوچك را ديده ايم كه روي ساعت ده و ده دقيقه قرار دارند. ولي هيچگاه از خودمان نپرسيده ايم چرا؟ انيشتين در نظريه نسبيت خاص با حركت شتابدار و يا با گرانش كاري نداشت. نخستين موضوعات را در نظريه نسبيت عام خود كه در 1915 انتشار يافت مورد بحث قرار داد. نظريه نسبيت عام ديد گرانشي را بكلي تغيير داد و در اين نظريه جديد نيروي گرانش را مانند خاصيتي از فضا در نظر گرفت نه مانند نيرويي ميان پيكرها، يعني برخلاف آنچه كه نيوتن گفته بود! در نظريه او فضا در مجاورت ماده كمي انحنا پيدا مي‌كرد. در نتيجه حضور ماده اجرام، مسير يا به اصطلاح كمترين مقاومت را در ميان خمه‌ها (منحنيها) اختيار مي‌كردند. با اين كه فكر انيشتين عجيب به نظر مي‌رسيد مي‌توانست چيزي را جواب دهد كه قانون گرانش نيوتن از پاسخ دادن آن عاجز مي‌‌ماند. سياره اورانوس در سال 1781 ميلادي كشف شده بود و مدارش به دور خورشيد اندكي ناجور به نظر مي‌رسيد و يا به عبارتي كج بود!

نيم سده مطالعه اين موضوع را خدشه‌ناپذير كرده بود. بنابر قوانين نيوتن مي‌‌بايست گرانشي برآن وارد شود. يعني بايد سياره‌اي بزرگ در آن سوي اورانوس وجود داشته باشد تا از طرف آن نيرويي بر اورانوس وارد شود. در سال 1846 ميلادي اخترشناس آلماني دوربين نجومي خودش را متوجه نقطه‌اي كرد كه «لووريه» گفته بود و بي هيچ ترديد سياره تازه‌اي را در آنجا ديد كه از آن پس نپتون نام گرفت. نزديك‌ترين نقطه مدار سياره تير (عطارد) به خورشيد در هر دور حركت ساليانه سياره تغيير ميكرد و هيچ گاه دوبار پشت سر هم اين تغيير در يك نقطه ويژه اتفاق نمي‌افتاد. اخترشناسان بيشتر اين بي نظمي‌ها را به حساب اختلال ناشي از كشش سياره‌هاي مجاور تير (عطارد) مي‌‌دانستند! مقدار اين انحراف برابر 43 ثانيه قوس بود. اين حركت در سال 1845 به وسيله لووريه كشف شد بالاخره با ارائه نظريه نسبيت عام جواب فراهم شد اين فرضيه با اتكايي كه بر هندسه نااقليدسي داشت نشان داد كه حضيض هر جسم دوران كننده حركتي دارد علاوه برآنچه نيوتن گفته بود. وقتي كه فرمولهاي انيشتين را در مورد سياره عطارد به كار بردند، ديدند كه با تغيير مكان حضيض اين سياره سازگاري كامل دارد. سياره‌هايي كه فاصله شان از خورشيد بيشتر از فاصله تير تا آن است تغيير مكان حضيضي دارند كه به طور تصاعدي كوچك مي‌شوند.اثر بخش‌تر از اينها دو پديده تازه بود كه تنها نظريه انيشتين آن‌را پيشگويي كرده بود. نخست آنكه انيشتين معتقد بود كه ميدان گرانشي شديد موجب كند شدن ارتعاش اتمها مي‌شود و گواه بر اين كند شدن تغيير جاي خطوط طيف است به طرف رنگ سرخ! يعني اينكه اگر ستاره‌اي بسيار داغ باشد و به طوري كه محاسبه مي‌كنيم بگوييم كه نور آن بايد آبي درخشان باشد در عمل سرخ رنگ به نظر مي‌رسد كجا برويم تا اين اندازه نيروي گرانشي و دماي بالا را داشته باشيم، پاسخ مربوط به كوتوله‌هاي سفيد است.دانشمندان به بررسي طيف (بيناب) كوتوله‌هاي سفيد پرداختند و در حقيقت تغيير مكان پيش بيني شده را با چشم ديدند! نام اين را تغيير مكان انيشتيني گذاشتند.