ఓటో సూత్రాలు. సాధారణ సాపేక్షత ఇది స్థిరంగా ఉందా? ఇది భౌతిక వాస్తవికతకు సరిపోతుందా?

ప్రపంచంలోని ముగ్గురు వ్యక్తులు మాత్రమే దీనిని అర్థం చేసుకున్నారని ఈ సిద్ధాంతం గురించి చెప్పబడింది మరియు గణిత శాస్త్రజ్ఞులు దాని నుండి అనుసరించే వాటిని సంఖ్యలలో వ్యక్తీకరించడానికి ప్రయత్నించినప్పుడు, రచయిత స్వయంగా - ఆల్బర్ట్ ఐన్‌స్టీన్ - ఇప్పుడు దానిని అర్థం చేసుకోవడం మానేసిందని చమత్కరించారు.

ప్రత్యేక మరియు సాధారణ సాపేక్షత సిద్ధాంతం యొక్క విడదీయరాని భాగాలు, వీటిపై ప్రపంచ నిర్మాణంపై ఆధునిక శాస్త్రీయ అభిప్రాయాలు నిర్మించబడ్డాయి.

"అద్భుతాల సంవత్సరం"

1905లో, అన్నలెన్ డెర్ ఫిజిక్ (అన్నల్స్ ఆఫ్ ఫిజిక్స్), ప్రముఖ జర్మన్ శాస్త్రీయ ప్రచురణ, 26 ఏళ్ల ఆల్బర్ట్ ఐన్‌స్టీన్ రాసిన నాలుగు కథనాలను ఒకదాని తర్వాత ఒకటి ప్రచురించింది, అతను ఫెడరల్ ఆఫీసులో 3వ తరగతి ఎగ్జామినర్‌గా - చిన్న గుమస్తాగా పనిచేశాడు. బెర్న్‌లో పేటెంట్ ఆవిష్కరణలు. అతను ఇంతకు ముందు పత్రికతో సహకరించాడు, కానీ ఒక సంవత్సరంలో చాలా పేపర్లు ప్రచురించడం అసాధారణమైన సంఘటన. ప్రతి దానిలో ఉన్న ఆలోచనల విలువ స్పష్టంగా మారినప్పుడు అది మరింత అత్యద్భుతంగా మారింది.

మొదటి కథనంలో, కాంతి యొక్క క్వాంటం స్వభావం గురించి ఆలోచనలు వ్యక్తీకరించబడ్డాయి, విద్యుదయస్కాంత వికిరణం యొక్క శోషణ మరియు విడుదల ప్రక్రియలు పరిగణించబడ్డాయి. దీని ఆధారంగా, ఫోటోఎలెక్ట్రిక్ ప్రభావం మొదట వివరించబడింది - పదార్థం ద్వారా ఎలక్ట్రాన్ల ఉద్గారం, కాంతి ఫోటాన్ల ద్వారా పడగొట్టబడింది, ఈ సందర్భంలో విడుదలయ్యే శక్తి మొత్తాన్ని లెక్కించడానికి సూత్రాలు ప్రతిపాదించబడ్డాయి. ఇది ఫోటోఎలెక్ట్రిక్ ప్రభావం యొక్క సైద్ధాంతిక అభివృద్ధికి, ఇది క్వాంటం మెకానిక్స్ యొక్క నాందిగా మారింది, మరియు సాపేక్షత సిద్ధాంతం యొక్క పోస్ట్యులేట్లకు కాదు, ఐన్‌స్టీన్‌కు 1922లో భౌతిక శాస్త్రంలో నోబెల్ బహుమతి ఇవ్వబడుతుంది.

మరొక వ్యాసంలో, ద్రవంలో సస్పెండ్ చేయబడిన అతి చిన్న కణాల బ్రౌనియన్ చలన అధ్యయనం ఆధారంగా భౌతిక గణాంకాల యొక్క అనువర్తిత ప్రాంతాలకు పునాది వేయబడింది. ఐన్‌స్టీన్ హెచ్చుతగ్గుల నమూనాల కోసం శోధించే పద్ధతులను ప్రతిపాదించాడు - వాటి అత్యంత సంభావ్య విలువల నుండి భౌతిక పరిమాణాల యొక్క యాదృచ్ఛిక మరియు యాదృచ్ఛిక విచలనాలు.

చివరకు, “కదిలే శరీరాల ఎలక్ట్రోడైనమిక్స్‌పై” మరియు “శరీరం యొక్క జడత్వం దానిలోని శక్తి కంటెంట్‌పై ఆధారపడి ఉందా?” అనే కథనాలలో. భౌతిక శాస్త్ర చరిత్రలో ఆల్బర్ట్ ఐన్‌స్టీన్ యొక్క సాపేక్షత సిద్ధాంతం లేదా దాని మొదటి భాగం - SRT - ప్రత్యేక సాపేక్ష సిద్ధాంతంగా పేర్కొనబడే సూక్ష్మక్రిములను కలిగి ఉంది.

మూలాలు మరియు పూర్వీకులు

19వ శతాబ్దపు చివరలో, చాలా మంది భౌతిక శాస్త్రవేత్తలకు విశ్వంలోని చాలా ప్రపంచ సమస్యలు పరిష్కరించబడ్డాయి, ప్రధాన ఆవిష్కరణలు జరిగాయి మరియు సాంకేతిక పురోగతిని శక్తివంతంగా వేగవంతం చేయడానికి మానవత్వం సేకరించిన జ్ఞానాన్ని మాత్రమే ఉపయోగించాల్సి ఉంటుంది. కొన్ని సైద్ధాంతిక అసమానతలు మాత్రమే ఈథర్‌తో నిండిన విశ్వం యొక్క హార్మోనిక్ చిత్రాన్ని చెడగొట్టాయి మరియు మార్పులేని న్యూటోనియన్ చట్టాల ప్రకారం జీవించాయి.

మాక్స్‌వెల్ సైద్ధాంతిక పరిశోధనల వల్ల సామరస్యం చెడిపోయింది. విద్యుదయస్కాంత క్షేత్రాల పరస్పర చర్యలను వివరించిన అతని సమీకరణాలు సాధారణంగా ఆమోదించబడిన క్లాసికల్ మెకానిక్స్ చట్టాలకు విరుద్ధంగా ఉన్నాయి. ఇది డైనమిక్ రిఫరెన్స్ సిస్టమ్స్‌లో కాంతి వేగాన్ని కొలవడానికి సంబంధించినది, గెలీలియో యొక్క సాపేక్షత సూత్రం పని చేయడం మానేసినప్పుడు - కాంతి వేగంతో కదులుతున్నప్పుడు అటువంటి వ్యవస్థల పరస్పర చర్య యొక్క గణిత నమూనా విద్యుదయస్కాంత తరంగాల అదృశ్యానికి దారితీసింది.

అదనంగా, కణాలు మరియు తరంగాలు, స్థూల మరియు మైక్రోకోజమ్ యొక్క ఏకకాల ఉనికిని పునరుద్దరించాల్సిన ఈథర్, గుర్తింపుకు లొంగలేదు. 1887లో ఆల్బర్ట్ మిచెల్‌సన్ మరియు ఎడ్వర్డ్ మోర్లే చేత నిర్వహించబడిన ఈ ప్రయోగం "ఎథేరియల్ విండ్"ని గుర్తించడం లక్ష్యంగా పెట్టుకుంది, ఇది అనివార్యంగా ఒక ప్రత్యేకమైన పరికరం - ఇంటర్‌ఫెరోమీటర్ ద్వారా రికార్డ్ చేయవలసి వచ్చింది. ప్రయోగం మొత్తం సంవత్సరం కొనసాగింది - సూర్యుని చుట్టూ భూమి యొక్క పూర్తి విప్లవం సమయం. గ్రహం అర్ధ సంవత్సరం పాటు ఈథర్ ప్రవాహానికి వ్యతిరేకంగా కదలవలసి వచ్చింది, ఈథర్ అర్ధ సంవత్సరం పాటు భూమి యొక్క "సెయిల్స్‌లోకి ఊదవలసి వచ్చింది", కానీ ఫలితం శూన్యం: ఈథర్ ప్రభావంతో కాంతి తరంగాల స్థానభ్రంశం లేదు. కనుగొనబడింది, ఇది ఈథర్ యొక్క ఉనికిపై సందేహాన్ని కలిగిస్తుంది.

లోరెంజ్ మరియు పాయింకరే

భౌతిక శాస్త్రవేత్తలు ఈథర్‌ను గుర్తించే ప్రయోగాల ఫలితాల కోసం వివరణను కనుగొనడానికి ప్రయత్నించారు. హెండ్రిక్ లోరెంజ్ (1853-1928) తన గణిత నమూనాను ప్రతిపాదించాడు. ఇది స్థలం యొక్క అంతరిక్ష పూరకాన్ని తిరిగి జీవం పోసింది, కానీ చాలా షరతులతో కూడిన మరియు కృత్రిమమైన ఊహ ప్రకారం మాత్రమే ఈథర్ ద్వారా కదిలేటప్పుడు, వస్తువులు కదలిక దిశలో సంకోచించగలవు. ఈ నమూనాను గొప్ప హెన్రీ పాయింకారే (1854-1912) ఖరారు చేశారు.

ఈ ఇద్దరు శాస్త్రవేత్తల రచనలలో, మొదటిసారిగా, అనేక అంశాలలో సాపేక్షత సిద్ధాంతం యొక్క ప్రధాన పోస్టులేట్‌లను కలిగి ఉన్న భావనలు కనిపించాయి మరియు ఇది ఐన్స్టీన్ యొక్క దోపిడీ ఆరోపణలను తగ్గించడానికి అనుమతించదు. వీటిలో ఏకకాల భావన యొక్క షరతులు, కాంతి వేగం యొక్క స్థిరత్వం యొక్క పరికల్పన ఉన్నాయి. అధిక వేగంతో న్యూటన్ యొక్క మెకానిక్స్ నియమాలకు పునర్నిర్మాణం అవసరమని Poincaré ఒప్పుకున్నాడు, అతను చలనం యొక్క సాపేక్షత గురించి ఒక తీర్మానం చేసాడు, కానీ ఈథరీల్ సిద్ధాంతానికి అన్వయిస్తూ.

ప్రత్యేక సాపేక్షత - SRT

విద్యుదయస్కాంత ప్రక్రియల యొక్క సరైన వర్ణన యొక్క సమస్యలు సైద్ధాంతిక అభివృద్ధి కోసం ఒక అంశాన్ని ఎంచుకోవడానికి ప్రేరణగా మారాయి మరియు 1905లో ప్రచురించబడిన ఐన్స్టీన్ యొక్క కథనాలు ఒక నిర్దిష్ట సందర్భంలో - ఏకరీతి మరియు రెక్టిలినియర్ మోషన్ యొక్క వివరణను కలిగి ఉన్నాయి. 1915 నాటికి, సాపేక్షత యొక్క సాధారణ సిద్ధాంతం ఏర్పడింది, ఇది పరస్పర చర్యలు మరియు గురుత్వాకర్షణ పరస్పర చర్యలను వివరించింది, అయితే మొదటిది ప్రత్యేకమైనది అని పిలువబడే సిద్ధాంతం.

ఐన్‌స్టీన్ యొక్క ప్రత్యేక సాపేక్ష సిద్ధాంతాన్ని రెండు ప్రాథమిక సూత్రాలలో సంగ్రహించవచ్చు. మొదటిది గెలీలియో యొక్క సాపేక్షత సూత్రం యొక్క ప్రభావాన్ని యాంత్రిక ప్రక్రియలకు మాత్రమే కాకుండా అన్ని భౌతిక దృగ్విషయాలకు విస్తరించింది. మరింత సాధారణ రూపంలో, ఇది ఇలా చెబుతోంది: అన్ని భౌతిక చట్టాలు అన్ని జడత్వం (ఒకేలా రెక్టిలినియర్‌గా లేదా విశ్రాంతిగా కదులుతున్న) రిఫరెన్స్ ఫ్రేమ్‌లకు ఒకే విధంగా ఉంటాయి.

ప్రత్యేక సాపేక్ష సిద్ధాంతాన్ని కలిగి ఉన్న రెండవ ప్రకటన: అన్ని జడత్వ ఫ్రేమ్‌ల రిఫరెన్స్‌ల కోసం వాక్యూమ్‌లో కాంతి వ్యాప్తి వేగం ఒకేలా ఉంటుంది. ఇంకా, మరింత ప్రపంచ ముగింపు చేయబడింది: కాంతి వేగం అనేది ప్రకృతిలో పరస్పర చర్యల ప్రసార రేటు యొక్క గరిష్ట విలువ.

SRT యొక్క గణిత గణనలలో, E=mc² ఫార్ములా ఇవ్వబడింది, ఇది ఇంతకు ముందు భౌతిక ప్రచురణలలో కనిపించింది, అయితే ఇది సైన్స్ చరిత్రలో అత్యంత ప్రసిద్ధమైనది మరియు ప్రజాదరణ పొందడం ఐన్‌స్టీన్‌కు కృతజ్ఞతలు. ద్రవ్యరాశి మరియు శక్తి యొక్క సమానత్వం గురించి ముగింపు సాపేక్షత సిద్ధాంతం యొక్క అత్యంత విప్లవాత్మక సూత్రం. ద్రవ్యరాశి ఉన్న ఏదైనా వస్తువు భారీ మొత్తంలో శక్తిని కలిగి ఉంటుందనే భావన అణుశక్తి వినియోగంలో పరిణామాలకు ఆధారమైంది మరియు అన్నింటికంటే అణు బాంబు రూపానికి దారితీసింది.

ప్రత్యేక సాపేక్షత యొక్క ప్రభావాలు

SRT నుండి అనేక పరిణామాలు అనుసరిస్తాయి, వీటిని సాపేక్ష (సాపేక్షత ఆంగ్లం - సాపేక్షత) ప్రభావాలు అంటారు. టైం డైలేషన్ అనేది అత్యంత అద్భుతమైన వాటిలో ఒకటి. దీని సారాంశం ఏమిటంటే, రిఫరెన్స్ యొక్క కదిలే ఫ్రేమ్‌లో సమయం మరింత నెమ్మదిగా గడిచిపోతుంది. నక్షత్ర వ్యవస్థ ఆల్ఫా సెంటారీకి మరియు తిరిగి 0.95 సి (సి అనేది కాంతి వేగం) వేగంతో ఊహాజనిత విమానంలో ప్రయాణించిన అంతరిక్ష నౌకలో 7.3 సంవత్సరాలు మరియు భూమిపై - 12 సంవత్సరాలు గడిచిపోతాయని లెక్కలు చూపిస్తున్నాయి. డమ్మీస్ కోసం సాపేక్షత సిద్ధాంతాన్ని, అలాగే సంబంధిత జంట పారడాక్స్‌ను వివరించేటప్పుడు ఇటువంటి ఉదాహరణలు తరచుగా ఇవ్వబడతాయి.

మరొక ప్రభావం సరళ పరిమాణాల తగ్గింపు, అంటే, పరిశీలకుడి కోణం నుండి, c కి దగ్గరగా ఉన్న వేగంతో అతనికి సంబంధించి కదిలే వస్తువులు వాటి స్వంత పొడవు కంటే చలన దిశలో చిన్న సరళ కొలతలు కలిగి ఉంటాయి. సాపేక్ష భౌతిక శాస్త్రం అంచనా వేసిన ఈ ప్రభావాన్ని లోరెంజ్ సంకోచం అంటారు.

సాపేక్ష కైనమాటిక్స్ నియమాల ప్రకారం, కదిలే వస్తువు యొక్క ద్రవ్యరాశి మిగిలిన ద్రవ్యరాశి కంటే ఎక్కువగా ఉంటుంది. ప్రాథమిక కణాల అధ్యయనం కోసం సాధనాల అభివృద్ధిలో ఈ ప్రభావం ముఖ్యంగా ముఖ్యమైనది - LHC (లార్జ్ హాడ్రాన్ కొలైడర్) యొక్క పనిని పరిగణనలోకి తీసుకోకుండా ఊహించడం కష్టం.

స్పేస్-టైమ్

SRT యొక్క అతి ముఖ్యమైన భాగాలలో ఒకటి సాపేక్ష కైనమాటిక్స్ యొక్క గ్రాఫికల్ ప్రాతినిధ్యం, ఇది ఒకే స్థల-సమయం యొక్క ప్రత్యేక భావన, దీనిని జర్మన్ గణిత శాస్త్రజ్ఞుడు హెర్మాన్ మింకోవ్స్కీ ప్రతిపాదించారు, అతను ఒకప్పుడు ఆల్బర్ట్ విద్యార్థికి గణిత శాస్త్ర ఉపాధ్యాయుడు. ఐన్స్టీన్.

మింకోవ్స్కీ మోడల్ యొక్క సారాంశం పరస్పర చర్య చేసే వస్తువుల స్థానాన్ని నిర్ణయించడానికి పూర్తిగా కొత్త విధానంలో ఉంది. సమయం యొక్క ప్రత్యేక సాపేక్ష సిద్ధాంతం ప్రత్యేక శ్రద్ధ చూపుతుంది. సమయం అనేది క్లాసికల్ త్రీ-డైమెన్షనల్ కోఆర్డినేట్ సిస్టమ్ యొక్క నాల్గవ కోఆర్డినేట్ మాత్రమే కాదు, సమయం అనేది ఒక సంపూర్ణ విలువ కాదు, కానీ స్థలం యొక్క విడదీయరాని లక్షణం, ఇది స్పేస్-టైమ్ కంటిన్యూమ్ రూపాన్ని తీసుకుంటుంది, గ్రాఫికల్‌గా కోన్‌గా వ్యక్తీకరించబడింది, దీనిలో అన్నీ పరస్పర చర్యలు జరుగుతాయి.

సాపేక్షత సిద్ధాంతంలో అటువంటి స్థలం, మరింత సాధారణ లక్షణానికి దాని అభివృద్ధితో, తరువాత మరింత వక్రతకు లోబడి ఉంది, ఇది గురుత్వాకర్షణ పరస్పర చర్యలను కూడా వివరించడానికి అటువంటి నమూనాను అనుకూలంగా చేసింది.

సిద్ధాంతం యొక్క మరింత అభివృద్ధి

SRT భౌతిక శాస్త్రవేత్తలలో వెంటనే అవగాహనను కనుగొనలేదు, కానీ క్రమంగా ఇది ప్రపంచాన్ని వివరించడానికి ప్రధాన సాధనంగా మారింది, ముఖ్యంగా ప్రాథమిక కణాల ప్రపంచం, ఇది భౌతిక శాస్త్రం యొక్క అధ్యయనం యొక్క ప్రధాన అంశంగా మారింది. కానీ గురుత్వాకర్షణ శక్తుల వివరణతో SRTని భర్తీ చేసే పని చాలా సందర్భోచితంగా ఉంది మరియు ఐన్స్టీన్ పనిని ఆపలేదు, సాధారణ సాపేక్షత సిద్ధాంతం యొక్క సూత్రాలను గౌరవించాడు - GR. ఈ సూత్రాల గణిత ప్రాసెసింగ్ చాలా కాలం పట్టింది - సుమారు 11 సంవత్సరాలు, మరియు భౌతిక శాస్త్రానికి ప్రక్కనే ఉన్న ఖచ్చితమైన శాస్త్రాల రంగాల నిపుణులు ఇందులో పాల్గొన్నారు.

ఈ విధంగా, ఆ సమయంలో ప్రముఖ గణిత శాస్త్రజ్ఞుడు, గురుత్వాకర్షణ క్షేత్రం యొక్క సమీకరణాల సహ రచయితలలో ఒకరైన డేవిడ్ హిల్బర్ట్ (1862-1943) భారీ సహకారం అందించారు. వారు ఒక అందమైన భవనం నిర్మాణంలో చివరి రాయి, దీనికి పేరు వచ్చింది - సాధారణ సాపేక్షత సిద్ధాంతం, లేదా GR.

సాధారణ సాపేక్షత - GR

గురుత్వాకర్షణ క్షేత్రం యొక్క ఆధునిక సిద్ధాంతం, "స్పేస్-టైమ్" నిర్మాణం యొక్క సిద్ధాంతం, "స్పేస్-టైమ్" యొక్క జ్యామితి, నాన్-ఇనర్షియల్ ఫ్రేమ్‌లలోని భౌతిక పరస్పర చర్యల చట్టం - ఇవన్నీ ఆల్బర్ట్ ఐన్‌స్టీన్ యొక్క వివిధ పేర్లు. సాపేక్షత యొక్క సాధారణ సిద్ధాంతం ఇవ్వబడింది.

సార్వత్రిక గురుత్వాకర్షణ సిద్ధాంతం, ఇది గురుత్వాకర్షణపై భౌతిక శాస్త్రం యొక్క అభిప్రాయాలను, వివిధ పరిమాణాల వస్తువులు మరియు క్షేత్రాల పరస్పర చర్యలపై చాలా కాలం పాటు నిర్ణయించింది. విరుద్ధంగా, కానీ దాని ప్రధాన లోపం దాని సారాంశం యొక్క అస్పష్టత, భ్రమ, గణిత స్వభావం. నక్షత్రాలు మరియు గ్రహాల మధ్య శూన్యత ఉంది, ఖగోళ వస్తువుల మధ్య ఆకర్షణ కొన్ని శక్తుల దీర్ఘ-శ్రేణి చర్య మరియు తక్షణమే వివరించబడింది. ఆల్బర్ట్ ఐన్‌స్టీన్ యొక్క సాధారణ సాపేక్షత సిద్ధాంతం భౌతిక కంటెంట్‌తో గురుత్వాకర్షణను నింపింది, దానిని వివిధ భౌతిక వస్తువుల ప్రత్యక్ష సంబంధంగా అందించింది.

గురుత్వాకర్షణ జ్యామితి

ఐన్స్టీన్ గురుత్వాకర్షణ పరస్పర చర్యలను వివరించిన ప్రధాన ఆలోచన చాలా సులభం. అతను గురుత్వాకర్షణ శక్తుల భౌతిక వ్యక్తీకరణను స్పేస్-టైమ్ అని ప్రకటించాడు, ఇది చాలా స్పష్టమైన లక్షణాలతో ఉంటుంది - కొలమానాలు మరియు వైకల్యాలు, అటువంటి వక్రతలు ఏర్పడిన వస్తువు యొక్క ద్రవ్యరాశి ద్వారా ప్రభావితమవుతాయి. ఒక సమయంలో, ఐన్స్టీన్ విశ్వం యొక్క సిద్ధాంతానికి ఈథర్ యొక్క భావనకు తిరిగి రావాలని పిలుపునిచ్చాడు, ఇది ఖాళీని నింపే ఒక సాగే పదార్థ మాధ్యమంగా ఉంది. శూన్యం అని వర్ణించగల అనేక లక్షణాలను కలిగి ఉన్న పదార్థాన్ని పిలవడం కష్టమని కూడా అతను వివరించాడు.

అందువల్ల, గురుత్వాకర్షణ అనేది నాలుగు-డైమెన్షనల్ స్పేస్-టైమ్ యొక్క రేఖాగణిత లక్షణాల యొక్క అభివ్యక్తి, ఇది SRTలో వక్రత లేనిదిగా పేర్కొనబడింది, అయితే సాధారణ సందర్భాల్లో ఇది వక్రతతో ఉంటుంది, ఇది భౌతిక వస్తువుల కదలికను నిర్ణయిస్తుంది, ఇవి ఇవ్వబడ్డాయి ఐన్‌స్టీన్ ప్రకటించిన సమానత్వ సూత్రానికి అనుగుణంగా అదే త్వరణం.

సాపేక్షత సిద్ధాంతం యొక్క ఈ ప్రాథమిక సూత్రం న్యూటోనియన్ సార్వత్రిక గురుత్వాకర్షణ సిద్ధాంతం యొక్క అనేక "అడ్డంకెలను" వివరిస్తుంది: కొన్ని ఖగోళ దృగ్విషయాల సమయంలో భారీ అంతరిక్ష వస్తువుల దగ్గరికి వెళుతున్నప్పుడు గమనించిన కాంతి వక్రత మరియు శరీరాల పతనం యొక్క అదే త్వరణం గమనించబడింది. ప్రాచీనులు, వారి ద్రవ్యరాశితో సంబంధం లేకుండా.

స్థలం యొక్క వక్రతను నమూనా చేయడం

డమ్మీస్ కోసం సాపేక్షత యొక్క సాధారణ సిద్ధాంతాన్ని వివరించే ఒక సాధారణ ఉదాహరణ ట్రామ్పోలిన్ రూపంలో స్పేస్-టైమ్ యొక్క ప్రాతినిధ్యం - ఒక సాగే సన్నని పొర, దానిపై వస్తువులు (చాలా తరచుగా బంతులు) వేయబడి, పరస్పర చర్య చేసే వస్తువులను అనుకరిస్తాయి. భారీ బంతులు పొరను వంచి, వాటి చుట్టూ ఒక గరాటును ఏర్పరుస్తాయి. ఉపరితలంపై ప్రయోగించిన ఒక చిన్న బంతి గురుత్వాకర్షణ నియమాలకు అనుగుణంగా పూర్తిగా కదులుతుంది, క్రమంగా మరింత భారీ వస్తువుల ద్వారా ఏర్పడిన డిప్రెషన్‌లలోకి వెళుతుంది.

కానీ ఈ ఉదాహరణ చాలా ఏకపక్షంగా ఉంది. నిజమైన స్థల-సమయం బహుమితీయమైనది, దాని వక్రత కూడా అంత ప్రాథమికంగా కనిపించదు, అయితే గురుత్వాకర్షణ పరస్పర చర్య యొక్క సూత్రం మరియు సాపేక్షత సిద్ధాంతం యొక్క సారాంశం స్పష్టమవుతుంది. ఏదైనా సందర్భంలో, గురుత్వాకర్షణ సిద్ధాంతాన్ని మరింత తార్కికంగా మరియు పొందికగా వివరించే పరికల్పన ఇంకా ఉనికిలో లేదు.

సత్యం యొక్క రుజువులు

సాధారణ సాపేక్షత త్వరగా ఆధునిక భౌతిక శాస్త్రాన్ని నిర్మించగల శక్తివంతమైన పునాదిగా గుర్తించబడింది. సాపేక్షత యొక్క సిద్ధాంతం ప్రారంభం నుండి దాని సామరస్యం మరియు సామరస్యంతో తాకింది, మరియు నిపుణులు మాత్రమే కాదు, మరియు దాని రూపాన్ని పరిశీలనల ద్వారా ధృవీకరించడం ప్రారంభించిన వెంటనే.

మెర్క్యురీ కక్ష్య యొక్క సూర్యుడికి దగ్గరగా ఉండే బిందువు - పెరిహెలియన్ - సౌర వ్యవస్థలోని ఇతర గ్రహాల కక్ష్యలకు సంబంధించి క్రమంగా మారుతోంది, ఇది 19 వ శతాబ్దం మధ్యలో కనుగొనబడింది. అటువంటి కదలిక - ప్రిసెషన్ - న్యూటన్ యొక్క సార్వత్రిక గురుత్వాకర్షణ సిద్ధాంతం యొక్క చట్రంలో సహేతుకమైన వివరణను కనుగొనలేదు, కానీ సాధారణ సాపేక్షత సిద్ధాంతం ఆధారంగా ఖచ్చితత్వంతో లెక్కించబడింది.

1919లో సంభవించిన సూర్యగ్రహణం సాధారణ సాపేక్షత యొక్క మరొక రుజువుకు అవకాశాన్ని అందించింది. సాపేక్ష సిద్ధాంతం యొక్క ప్రాథమికాలను అర్థం చేసుకున్న ముగ్గురిలో తనను తాను రెండవ వ్యక్తి అని సరదాగా పిలిచిన ఆర్థర్ ఎడింగ్టన్, నక్షత్రం దగ్గర కాంతి ఫోటాన్లు గడిచే సమయంలో ఐన్స్టీన్ అంచనా వేసిన విచలనాలను ధృవీకరించారు: గ్రహణం సమయంలో, మార్పు కొన్ని నక్షత్రాల యొక్క స్పష్టమైన స్థానం గుర్తించదగినదిగా మారింది.

గడియారం మందగమనం లేదా గురుత్వాకర్షణ రెడ్‌షిఫ్ట్‌ని గుర్తించే ప్రయోగం ఐన్‌స్టీన్ స్వయంగా ప్రతిపాదించాడు, సాధారణ సాపేక్షత యొక్క ఇతర రుజువులతో పాటు. చాలా సంవత్సరాల తర్వాత మాత్రమే అవసరమైన ప్రయోగాత్మక పరికరాలను సిద్ధం చేయడం మరియు ఈ ప్రయోగాన్ని నిర్వహించడం సాధ్యమైంది. ఉద్గారిణి మరియు రిసీవర్ నుండి రేడియేషన్ యొక్క గురుత్వాకర్షణ ఫ్రీక్వెన్సీ షిఫ్ట్, ఎత్తులో వేరుగా ఉంటుంది, సాధారణ సాపేక్షత అంచనా వేసిన పరిమితుల్లో ఉన్నట్లు తేలింది మరియు ఈ ప్రయోగాన్ని నిర్వహించిన హార్వర్డ్ భౌతిక శాస్త్రవేత్తలు రాబర్ట్ పౌండ్ మరియు గ్లెన్ రెబ్కా, కొలతల ఖచ్చితత్వాన్ని మరింత పెంచారు. , మరియు సాపేక్షత సిద్ధాంతం యొక్క సూత్రం మళ్లీ సరైనదని తేలింది.

ఐన్స్టీన్ యొక్క సాపేక్షత సిద్ధాంతం ఎల్లప్పుడూ అత్యంత ముఖ్యమైన అంతరిక్ష పరిశోధన ప్రాజెక్టుల సారూప్యతలో ఉంటుంది. క్లుప్తంగా, ఇది నిపుణుల కోసం ఇంజనీరింగ్ సాధనంగా మారిందని మేము చెప్పగలం, ప్రత్యేకించి శాటిలైట్ నావిగేషన్ సిస్టమ్‌లలో పాల్గొన్న వారికి - GPS, GLONASS, మొదలైనవి. సాధారణ సాపేక్షత ద్వారా అంచనా వేయబడిన సంకేతాల మందగింపులను పరిగణనలోకి తీసుకోకుండా, సాపేక్షంగా చిన్న స్థలంలో కూడా అవసరమైన ఖచ్చితత్వంతో ఒక వస్తువు యొక్క కోఆర్డినేట్‌లను లెక్కించడం అసాధ్యం. ప్రత్యేకించి మనం విశ్వ దూరాల ద్వారా వేరుగా ఉన్న వస్తువుల గురించి మాట్లాడుతున్నట్లయితే, నావిగేషన్‌లో లోపం చాలా ఎక్కువగా ఉంటుంది.

సాపేక్షత సిద్ధాంత సృష్టికర్త

ఆల్బర్ట్ ఐన్స్టీన్ సాపేక్షత సిద్ధాంతం యొక్క పునాదులను ప్రచురించినప్పుడు అతను ఇంకా యువకుడే. తదనంతరం, దాని లోపాలు మరియు అసమానతలు అతనికి స్పష్టమయ్యాయి. ప్రత్యేకించి, GR యొక్క అతి ముఖ్యమైన సమస్య క్వాంటం మెకానిక్స్‌గా ఎదగడం అసంభవం, ఎందుకంటే గురుత్వాకర్షణ పరస్పర చర్యల వివరణ ఒకదానికొకటి పూర్తిగా భిన్నమైన సూత్రాలను ఉపయోగిస్తుంది. క్వాంటం మెకానిక్స్‌లో, ఒకే స్థలం-సమయంలో వస్తువుల పరస్పర చర్య పరిగణించబడుతుంది మరియు ఐన్‌స్టీన్ ప్రకారం, ఈ స్థలం గురుత్వాకర్షణను ఏర్పరుస్తుంది.

"ఉన్న ప్రతిదానికీ సూత్రం" - సాధారణ సాపేక్షత మరియు క్వాంటం భౌతిక వైరుధ్యాలను తొలగించే ఏకీకృత క్షేత్ర సిద్ధాంతం రాయడం, ఐన్స్టీన్ యొక్క లక్ష్యం చాలా సంవత్సరాలు, అతను చివరి గంట వరకు ఈ సిద్ధాంతంపై పనిచేశాడు, కానీ విజయం సాధించలేదు. సాధారణ సాపేక్షత యొక్క సమస్యలు ప్రపంచంలోని మరింత ఖచ్చితమైన నమూనాల కోసం అన్వేషణలో చాలా మంది సిద్ధాంతకర్తలకు ఉద్దీపనగా మారాయి. ఈ విధంగా స్ట్రింగ్ సిద్ధాంతాలు, లూప్ క్వాంటం గ్రావిటీ మరియు అనేక ఇతరాలు కనిపించాయి.

సాధారణ సాపేక్షత రచయిత యొక్క వ్యక్తిత్వం సాపేక్షత సిద్ధాంతం యొక్క సైన్స్ యొక్క ప్రాముఖ్యతతో పోల్చదగిన చరిత్రలో ఒక గుర్తును మిగిల్చింది. ఆమె ఇప్పటివరకు ఉదాసీనతను వదలలేదు. భౌతిక శాస్త్రంతో సంబంధం లేని వ్యక్తులు తనపై మరియు అతని పనిపై ఎందుకు ఎక్కువ శ్రద్ధ చూపుతున్నారని ఐన్‌స్టీన్ స్వయంగా ఆశ్చర్యపోయాడు. అతని వ్యక్తిగత లక్షణాలు, ప్రసిద్ధ తెలివి, చురుకైన రాజకీయ స్థానం మరియు వ్యక్తీకరణ రూపానికి ధన్యవాదాలు, ఐన్స్టీన్ భూమిపై అత్యంత ప్రసిద్ధ భౌతిక శాస్త్రవేత్త అయ్యాడు, అనేక పుస్తకాలు, సినిమాలు మరియు కంప్యూటర్ గేమ్స్ యొక్క హీరో.

అతని జీవిత ముగింపు చాలా మంది నాటకీయంగా వర్ణించబడింది: అతను ఒంటరిగా ఉన్నాడు, గ్రహం మీద అన్ని జీవితాలకు ముప్పుగా మారిన అత్యంత భయంకరమైన ఆయుధం కనిపించడానికి తానే కారణమని భావించాడు, అతని ఏకీకృత క్షేత్ర సిద్ధాంతం అవాస్తవ కలగా మిగిలిపోయింది, అయితే ఐన్స్టీన్ మాటలు, అతని మరణానికి కొంతకాలం ముందు మాట్లాడటం ఉత్తమ ఫలితంగా పరిగణించబడుతుంది, అతను భూమిపై తన పనిని నెరవేర్చాడు. దీనితో వాదించడం కష్టం.

సాధారణ సాపేక్ష సిద్ధాంతం(GR) అనేది 1915-1916లో ఆల్బర్ట్ ఐన్‌స్టీన్ ప్రచురించిన గురుత్వాకర్షణ యొక్క రేఖాగణిత సిద్ధాంతం. ప్రత్యేక సాపేక్షత సిద్ధాంతం యొక్క మరింత అభివృద్ధి అయిన ఈ సిద్ధాంతం యొక్క చట్రంలో, గురుత్వాకర్షణ ప్రభావాలు అంతరిక్ష-సమయంలో ఉన్న శరీరాలు మరియు క్షేత్రాల శక్తి పరస్పర చర్య వల్ల కాకుండా స్థల-సమయం యొక్క వైకల్యం వల్ల సంభవిస్తాయని సూచించబడింది. దానికదే, ఇది ప్రత్యేకంగా, ద్రవ్యరాశి-శక్తి ఉనికితో ముడిపడి ఉంటుంది. అందువలన, సాధారణ సాపేక్షతలో, ఇతర మెట్రిక్ సిద్ధాంతాలలో వలె, గురుత్వాకర్షణ శక్తి పరస్పర చర్య కాదు. సాధారణ సాపేక్షత అనేది ఐన్స్టీన్ యొక్క సమీకరణాలను ఉపయోగించడం ద్వారా అంతరిక్షంలో ఉన్న పదార్థానికి స్పేస్‌టైమ్ యొక్క వక్రతను వివరించడం ద్వారా గురుత్వాకర్షణ యొక్క ఇతర మెట్రిక్ సిద్ధాంతాల నుండి భిన్నంగా ఉంటుంది.

సాధారణ సాపేక్షత ప్రస్తుతం అత్యంత విజయవంతమైన గురుత్వాకర్షణ సిద్ధాంతం, ఇది పరిశీలనల ద్వారా బాగా మద్దతు ఇస్తుంది. సాధారణ సాపేక్షత యొక్క మొదటి విజయం మెర్క్యురీ పెరిహెలియన్ యొక్క క్రమరహిత పూర్వస్థితిని వివరించడం. అప్పుడు, 1919లో, ఆర్థర్ ఎడింగ్టన్ సంపూర్ణ గ్రహణం సమయంలో సూర్యుని దగ్గర కాంతి విక్షేపం గమనించినట్లు నివేదించారు, ఇది సాధారణ సాపేక్షత యొక్క అంచనాలను ధృవీకరించింది.

అప్పటి నుండి, అనేక ఇతర పరిశీలనలు మరియు ప్రయోగాలు గురుత్వాకర్షణ సమయ విస్తరణ, గురుత్వాకర్షణ రెడ్‌షిఫ్ట్, గురుత్వాకర్షణ క్షేత్రంలో సిగ్నల్ ఆలస్యం మరియు ఇప్పటివరకు పరోక్షంగా మాత్రమే గురుత్వాకర్షణ రేడియేషన్‌తో సహా గణనీయమైన సంఖ్యలో సిద్ధాంత అంచనాలను నిర్ధారించాయి. అదనంగా, అనేక పరిశీలనలు సాధారణ సాపేక్షత సిద్ధాంతం యొక్క అత్యంత రహస్యమైన మరియు అన్యదేశ అంచనాలలో ఒకదాని యొక్క నిర్ధారణగా వివరించబడ్డాయి - కాల రంధ్రాల ఉనికి.

సాధారణ సాపేక్షత యొక్క అఖండ విజయం ఉన్నప్పటికీ, సాధారణంగా కాల రంధ్రాలు మరియు స్థల-సమయ ఏకవచనాలను పరిగణనలోకి తీసుకున్నప్పుడు తొలగించలేని గణిత వైవిధ్యాలు కనిపించడం వల్ల క్వాంటం సిద్ధాంతం యొక్క శాస్త్రీయ పరిమితిగా దీనిని పునర్నిర్మించలేమని శాస్త్రీయ సమాజంలో అసౌకర్యం ఉంది. ఈ సమస్యను పరిష్కరించడానికి అనేక ప్రత్యామ్నాయ సిద్ధాంతాలు ప్రతిపాదించబడ్డాయి. ప్రస్తుత ప్రయోగాత్మక సాక్ష్యం సాధారణ సాపేక్షత నుండి ఏ రకమైన విచలనం అయినా చాలా చిన్నదిగా ఉండాలని సూచిస్తుంది.

సాధారణ సాపేక్షత యొక్క ప్రాథమిక సూత్రాలు

న్యూటన్ యొక్క గురుత్వాకర్షణ సిద్ధాంతం గురుత్వాకర్షణ భావనపై ఆధారపడింది, ఇది దీర్ఘ-శ్రేణి శక్తి: ఇది ఏ దూరంలో ఉన్నా తక్షణమే పనిచేస్తుంది. చర్య యొక్క ఈ తక్షణ స్వభావం ఆధునిక భౌతిక శాస్త్రం యొక్క క్షేత్ర నమూనాతో మరియు ప్రత్యేకించి, ఐన్స్టీన్చే 1905లో సృష్టించబడిన ప్రత్యేక సాపేక్షత సిద్ధాంతంతో, పాయింకేర్ మరియు లోరెంజ్ యొక్క పని ద్వారా ప్రేరణ పొందింది. ఐన్స్టీన్ సిద్ధాంతంలో, శూన్యంలో కాంతి వేగం కంటే ఏ సమాచారం వేగంగా ప్రయాణించదు.

గణితశాస్త్రపరంగా, న్యూటన్ యొక్క గురుత్వాకర్షణ శక్తి గురుత్వాకర్షణ క్షేత్రంలో శరీరం యొక్క సంభావ్య శక్తి నుండి ఉద్భవించింది. ఈ సంభావ్య శక్తికి సంబంధించిన గురుత్వాకర్షణ సంభావ్యత పాయిసన్ సమీకరణానికి లోబడి ఉంటుంది, ఇది లోరెంజ్ పరివర్తనల క్రింద మార్పులేనిది కాదు. అస్థిరతకు కారణం ఏమిటంటే, ప్రత్యేక సాపేక్షత సిద్ధాంతంలోని శక్తి స్కేలార్ పరిమాణం కాదు, కానీ 4-వెక్టార్ యొక్క సమయ భాగంలోకి వెళుతుంది. గురుత్వాకర్షణ యొక్క వెక్టర్ సిద్ధాంతం మాక్స్వెల్ యొక్క విద్యుదయస్కాంత క్షేత్రం యొక్క సిద్ధాంతం వలె మారుతుంది మరియు గురుత్వాకర్షణ తరంగాల యొక్క ప్రతికూల శక్తికి దారితీస్తుంది, ఇది పరస్పర చర్య యొక్క స్వభావంతో ముడిపడి ఉంటుంది: గురుత్వాకర్షణలో ఛార్జీలు (ద్రవ్యరాశి) వంటివి ఆకర్షించబడతాయి, తిప్పికొట్టబడవు. విద్యుదయస్కాంతత్వంలో. అందువల్ల, న్యూటన్ యొక్క గురుత్వాకర్షణ సిద్ధాంతం ప్రత్యేక సాపేక్ష సిద్ధాంతం యొక్క ప్రాథమిక సూత్రానికి విరుద్ధంగా ఉంది - ఏదైనా జడత్వ సూచన ఫ్రేమ్‌లో ప్రకృతి నియమాల మార్పులేనిది మరియు న్యూటన్ సిద్ధాంతం యొక్క ప్రత్యక్ష వెక్టర్ సాధారణీకరణ, 1905లో మొదటిసారిగా పాయిన్‌కేరే ప్రతిపాదించాడు. పని "ఆన్ ది డైనమిక్స్ ఆఫ్ ది ఎలక్ట్రాన్", భౌతికంగా అసంతృప్తికరమైన ఫలితాలకు దారి తీస్తుంది.

ఐన్‌స్టీన్ గురుత్వాకర్షణ సిద్ధాంతం కోసం వెతకడం ప్రారంభించాడు, ఇది ఏదైనా ఫ్రేమ్ ఆఫ్ రిఫరెన్స్‌కు సంబంధించి ప్రకృతి నియమాల మార్పులేని సూత్రానికి అనుగుణంగా ఉంటుంది. ఈ శోధన యొక్క ఫలితం గురుత్వాకర్షణ మరియు జడత్వ ద్రవ్యరాశి యొక్క గుర్తింపు సూత్రం ఆధారంగా సాపేక్షత యొక్క సాధారణ సిద్ధాంతం.

గురుత్వాకర్షణ మరియు జడత్వ ద్రవ్యరాశి సమానత్వం యొక్క సూత్రం

క్లాసికల్ న్యూటోనియన్ మెకానిక్స్‌లో, ద్రవ్యరాశి యొక్క రెండు భావనలు ఉన్నాయి: మొదటిది న్యూటన్ యొక్క రెండవ నియమాన్ని మరియు రెండవది సార్వత్రిక గురుత్వాకర్షణ నియమాన్ని సూచిస్తుంది. మొదటి ద్రవ్యరాశి - జడత్వం (లేదా జడత్వం) - శరీరంపై పనిచేసే గురుత్వాకర్షణేతర శక్తి దాని త్వరణానికి నిష్పత్తి. రెండవ ద్రవ్యరాశి - గురుత్వాకర్షణ (లేదా, దీనిని కొన్నిసార్లు పిలుస్తారు, భారీ) - ఇతర శరీరాల ద్వారా శరీరం యొక్క ఆకర్షణ శక్తిని మరియు దాని స్వంత ఆకర్షణ శక్తిని నిర్ణయిస్తుంది. సాధారణంగా చెప్పాలంటే, ఈ రెండు ద్రవ్యరాశులు వేర్వేరు ప్రయోగాలలో వివరణ నుండి చూడవచ్చు, కాబట్టి అవి ఒకదానికొకటి అనుపాతంలో ఉండవలసిన అవసరం లేదు. వారి కఠినమైన అనుపాతత గురుత్వాకర్షణ మరియు గురుత్వాకర్షణ పరస్పర చర్యలలో ఒకే శరీర ద్రవ్యరాశి గురించి మాట్లాడటానికి అనుమతిస్తుంది. యూనిట్ల యొక్క తగిన ఎంపిక ద్వారా, ఈ ద్రవ్యరాశిని ఒకదానికొకటి సమానంగా చేయవచ్చు. ఈ సూత్రాన్ని ఐజాక్ న్యూటన్ ముందుకు తెచ్చారు మరియు ద్రవ్యరాశి సమానత్వం 10?3 సాపేక్ష ఖచ్చితత్వంతో ప్రయోగాత్మకంగా ధృవీకరించబడింది. 19వ శతాబ్దం చివరలో, Eötvös మరింత సూక్ష్మమైన ప్రయోగాలను నిర్వహించి, సూత్రం యొక్క ధృవీకరణ యొక్క ఖచ్చితత్వాన్ని 10?9కి తీసుకువచ్చారు. 20వ శతాబ్దంలో, ప్రయోగాత్మక పద్ధతులు 10x12-10x13 (బ్రాగిన్స్కీ, డిక్, మొదలైనవి) యొక్క సాపేక్ష ఖచ్చితత్వంతో మాస్ యొక్క సమానత్వాన్ని నిర్ధారించడం సాధ్యం చేశాయి. కొన్నిసార్లు గురుత్వాకర్షణ మరియు జడత్వ ద్రవ్యరాశి సమానత్వం యొక్క సూత్రాన్ని సమానత్వం యొక్క బలహీన సూత్రం అంటారు. ఆల్బర్ట్ ఐన్‌స్టీన్ దీనిని సాధారణ సాపేక్షత సిద్ధాంతం ఆధారంగా ఉంచారు.

జియోడెసిక్ లైన్ల వెంట కదలిక సూత్రం

గురుత్వాకర్షణ ద్రవ్యరాశి ఖచ్చితంగా జడత్వ ద్రవ్యరాశికి సమానంగా ఉంటే, గురుత్వాకర్షణ శక్తులు మాత్రమే పనిచేసే శరీరం యొక్క త్వరణం కోసం వ్యక్తీకరణలో, రెండు ద్రవ్యరాశిలు రద్దు చేయబడతాయి. అందువల్ల, శరీరం యొక్క త్వరణం మరియు దాని పథం, శరీరం యొక్క ద్రవ్యరాశి మరియు అంతర్గత నిర్మాణంపై ఆధారపడి ఉండదు. అంతరిక్షంలో ఒకే బిందువు వద్ద ఉన్న అన్ని శరీరాలు ఒకే త్వరణాన్ని పొందినట్లయితే, ఈ త్వరణం శరీరాల లక్షణాలతో కాకుండా, ఈ సమయంలో ఉన్న స్థలం యొక్క లక్షణాలతో అనుబంధించబడుతుంది.

అందువల్ల, శరీరాల మధ్య గురుత్వాకర్షణ పరస్పర చర్య యొక్క వివరణను శరీరాలు కదిలే స్థల-సమయం యొక్క వివరణగా తగ్గించవచ్చు. ఐన్‌స్టీన్ చేసినట్లుగా, శరీరాలు జడత్వంతో కదులుతాయని, అంటే వాటి స్వంత రిఫరెన్స్ ఫ్రేమ్‌లో వాటి త్వరణం సున్నాగా ఉంటుందని ఊహించడం సహజం. శరీరాల పథాలు అప్పుడు జియోడెసిక్ లైన్లుగా ఉంటాయి, దీని సిద్ధాంతాన్ని 19వ శతాబ్దంలో గణిత శాస్త్రవేత్తలు అభివృద్ధి చేశారు.

రెండు సంఘటనల మధ్య దూరం యొక్క అనలాగ్‌ను స్పేస్-టైమ్‌లో పేర్కొనడం ద్వారా జియోడెసిక్ లైన్‌లను కనుగొనవచ్చు, దీనిని సాంప్రదాయకంగా విరామం లేదా ప్రపంచ విధి అని పిలుస్తారు. త్రీ-డైమెన్షనల్ స్పేస్ మరియు వన్-డైమెన్షనల్ టైమ్‌లో విరామం (మరో మాటలో చెప్పాలంటే, నాలుగు-డైమెన్షనల్ స్పేస్-టైమ్) మెట్రిక్ టెన్సర్ యొక్క 10 స్వతంత్ర భాగాల ద్వారా ఇవ్వబడుతుంది. ఈ 10 సంఖ్యలు స్పేస్ మెట్రిక్‌ను ఏర్పరుస్తాయి. ఇది వేర్వేరు దిశల్లో స్పేస్-టైమ్ యొక్క రెండు అనంతమైన సన్నిహిత బిందువుల మధ్య "దూరాన్ని" నిర్వచిస్తుంది. కాంతి వేగం కంటే తక్కువ వేగం ఉన్న భౌతిక శరీరాల ప్రపంచ రేఖలకు సంబంధించిన జియోడెసిక్ పంక్తులు గొప్ప సరైన సమయం యొక్క రేఖలుగా మారుతాయి, అంటే, ఈ పథాన్ని అనుసరించే శరీరానికి కఠినంగా బిగించిన గడియారం ద్వారా కొలవబడిన సమయం. ఆధునిక ప్రయోగాలు గురుత్వాకర్షణ మరియు జడత్వ ద్రవ్యరాశి సమానత్వంతో సమానమైన ఖచ్చితత్వంతో జియోడెసిక్ లైన్ల వెంట శరీరాల కదలికను నిర్ధారిస్తాయి.

స్పేస్-టైమ్ యొక్క వక్రత

రెండు శరీరాలు ఒకదానికొకటి సమాంతరంగా ఉన్న రెండు సన్నిహిత బిందువుల నుండి ప్రయోగించబడితే, గురుత్వాకర్షణ క్షేత్రంలో అవి క్రమంగా ఒకదానికొకటి చేరుకుంటాయి లేదా దూరంగా ఉంటాయి. ఈ ప్రభావాన్ని జియోడెసిక్ లైన్ల విచలనం అంటారు. ఒక రబ్బరు పొరపై ఒకదానికొకటి సమాంతరంగా రెండు బంతులను ప్రయోగించినట్లయితే, అదే విధమైన ప్రభావాన్ని నేరుగా గమనించవచ్చు, దానిపై ఒక భారీ వస్తువు మధ్యలో ఉంచబడుతుంది. బంతులు చెదరగొట్టబడతాయి: పొర గుండా నెట్టబడిన వస్తువుకు దగ్గరగా ఉన్నది మరింత సుదూర బంతి కంటే మరింత బలంగా మధ్యలో ఉంటుంది. ఈ వ్యత్యాసం (విచలనం) పొర యొక్క వక్రత కారణంగా ఉంటుంది. అదేవిధంగా, స్పేస్-టైమ్‌లో, జియోడెసిక్స్ యొక్క విచలనం (శరీరాల పథాల వైవిధ్యం) దాని వక్రతతో సంబంధం కలిగి ఉంటుంది. స్పేస్-టైమ్ యొక్క వక్రత దాని మెట్రిక్ - మెట్రిక్ టెన్సర్ ద్వారా ప్రత్యేకంగా నిర్ణయించబడుతుంది. సాధారణ సాపేక్షత సిద్ధాంతం మరియు గురుత్వాకర్షణ యొక్క ప్రత్యామ్నాయ సిద్ధాంతాల మధ్య వ్యత్యాసం చాలా సందర్భాలలో ఖచ్చితంగా పదార్థం (గురుత్వాకర్షణ క్షేత్రాన్ని సృష్టించే గురుత్వాకర్షణ రహిత స్వభావం యొక్క శరీరాలు మరియు క్షేత్రాలు) మరియు స్పేస్-టైమ్ యొక్క మెట్రిక్ లక్షణాల మధ్య కనెక్షన్ మార్గంలో నిర్ణయించబడుతుంది. .

స్పేస్-టైమ్ GR మరియు బలమైన సమానత్వ సూత్రం

సాపేక్షత యొక్క సాధారణ సిద్ధాంతం యొక్క ఆధారం గురుత్వాకర్షణ మరియు జడత్వ క్షేత్రాల సమానత్వం యొక్క సూత్రం అని తరచుగా తప్పుగా పరిగణించబడుతుంది, దీనిని ఈ క్రింది విధంగా రూపొందించవచ్చు:
గురుత్వాకర్షణ క్షేత్రంలో ఉన్న తగినంత చిన్న స్థానిక భౌతిక వ్యవస్థ, ప్రత్యేక సాపేక్షత యొక్క ఫ్లాట్ స్పేస్-టైమ్‌లో మునిగిపోయిన వేగవంతమైన (ఇనర్షియల్ రిఫరెన్స్ ఫ్రేమ్‌కి సంబంధించి) రిఫరెన్స్ ఫ్రేమ్‌లో ఉన్న అదే వ్యవస్థ నుండి ప్రవర్తనలో వేరు చేయలేనిది.

కొన్నిసార్లు అదే సూత్రం "ప్రత్యేక సాపేక్షత యొక్క స్థానిక చెల్లుబాటు" లేదా "బలమైన సమానత్వ సూత్రం"గా సూచించబడుతుంది.

చారిత్రాత్మకంగా, ఈ సూత్రం నిజంగా సాపేక్షత యొక్క సాధారణ సిద్ధాంతం అభివృద్ధిలో పెద్ద పాత్ర పోషించింది మరియు ఐన్స్టీన్ దాని అభివృద్ధిలో ఉపయోగించబడింది. ఏది ఏమైనప్పటికీ, సిద్ధాంతం యొక్క అత్యంత ఆఖరి రూపంలో, వాస్తవానికి, అది కలిగి ఉండదు, ఎందుకంటే ప్రత్యేక సాపేక్షత సిద్ధాంతంలో త్వరిత మరియు ప్రారంభ సూచన ఫ్రేమ్‌లో స్పేస్-టైమ్ అస్పష్టంగా ఉంటుంది - ఫ్లాట్, మరియు సాధారణంగా సాపేక్షత సిద్ధాంతం ఇది ఏదైనా శరీరం ద్వారా వక్రంగా ఉంటుంది మరియు ఖచ్చితంగా దాని వక్రత శరీరాల గురుత్వాకర్షణ ఆకర్షణకు కారణమవుతుంది.

సాధారణ సాపేక్షత సిద్ధాంతం యొక్క స్పేస్-టైమ్ మరియు ప్రత్యేక సాపేక్ష సిద్ధాంతం యొక్క స్పేస్-టైమ్ మధ్య ప్రధాన వ్యత్యాసం దాని వక్రత అని గమనించడం ముఖ్యం, ఇది టెన్సర్ పరిమాణం - వక్రత టెన్సర్ ద్వారా వ్యక్తీకరించబడుతుంది. ప్రత్యేక సాపేక్షత యొక్క స్పేస్-టైమ్‌లో, ఈ టెన్సర్ సున్నాకి సమానంగా ఉంటుంది మరియు స్పేస్-టైమ్ ఫ్లాట్‌గా ఉంటుంది.

ఈ కారణంగా, "సాధారణ సాపేక్షత" అనే పేరు పూర్తిగా సరైనది కాదు. ఈ సిద్ధాంతం ప్రస్తుతం భౌతిక శాస్త్రవేత్తలచే పరిగణించబడుతున్న అనేక గురుత్వాకర్షణ సిద్ధాంతాలలో ఒకటి మాత్రమే, అయితే ప్రత్యేక సాపేక్షత సిద్ధాంతం (మరింత ఖచ్చితంగా, దాని స్పేస్-టైమ్ మెట్రిసిటీ సూత్రం) సాధారణంగా శాస్త్రీయ సమాజంచే ఆమోదించబడింది మరియు ఆధారం యొక్క మూలస్తంభాన్ని ఏర్పరుస్తుంది. ఆధునిక భౌతికశాస్త్రం. ఏది ఏమైనప్పటికీ, సాధారణ సాపేక్షత మినహా ఇతర అభివృద్ధి చెందిన గురుత్వాకర్షణ సిద్ధాంతాలు ఏవీ సమయం మరియు ప్రయోగానికి పరీక్షగా నిలబడలేదని గమనించాలి.

సాధారణ సాపేక్షత యొక్క ప్రధాన పరిణామాలు

కరస్పాండెన్స్ సూత్రం ప్రకారం, బలహీనమైన గురుత్వాకర్షణ క్షేత్రాలలో, సాధారణ సాపేక్షత యొక్క అంచనాలు న్యూటన్ యొక్క సార్వత్రిక గురుత్వాకర్షణ నియమాన్ని వర్తింపజేసే ఫలితాలతో సమానంగా ఉంటాయి, ఇవి క్షేత్ర బలం పెరిగేకొద్దీ పెరుగుతాయి.

సాధారణ సాపేక్షత యొక్క మొదటి అంచనా మరియు ధృవీకరించబడిన ప్రయోగాత్మక పరిణామాలు మూడు శాస్త్రీయ ప్రభావాలు, వాటి మొదటి ధృవీకరణ యొక్క కాలక్రమానుసారం క్రింద జాబితా చేయబడ్డాయి:
1. న్యూటోనియన్ మెకానిక్స్ అంచనాలతో పోలిస్తే మెర్క్యురీ కక్ష్య యొక్క పెరిహెలియన్ యొక్క అదనపు షిఫ్ట్.
2. సూర్యుని గురుత్వాకర్షణ క్షేత్రంలో కాంతి పుంజం యొక్క విచలనం.
3. గురుత్వాకర్షణ రెడ్‌షిఫ్ట్, లేదా గురుత్వాకర్షణ క్షేత్రంలో సమయ విస్తరణ.

ప్రయోగాత్మకంగా ధృవీకరించబడే అనేక ఇతర ప్రభావాలు ఉన్నాయి. వాటిలో, సూర్యుడు మరియు బృహస్పతి యొక్క గురుత్వాకర్షణ క్షేత్రంలో విద్యుదయస్కాంత తరంగాల విచలనం మరియు ఆలస్యం (షాపిరో ప్రభావం), లెన్స్-థిరింగ్ ఎఫెక్ట్ (భ్రమణం చేసే శరీరం దగ్గర గైరోస్కోప్ యొక్క ప్రిసెషన్), నలుపు ఉనికికి ఖగోళ భౌతిక ఆధారాలను పేర్కొనవచ్చు. రంధ్రాలు, బైనరీ నక్షత్రాల దగ్గరి వ్యవస్థలు మరియు విశ్వం యొక్క విస్తరణ ద్వారా గురుత్వాకర్షణ తరంగాల ఉద్గారానికి ఆధారాలు.

ఇప్పటివరకు, సాధారణ సాపేక్షతను తిరస్కరించే నమ్మకమైన ప్రయోగాత్మక ఆధారాలు కనుగొనబడలేదు. సాధారణ సాపేక్షత ద్వారా అంచనా వేయబడిన వాటి నుండి ప్రభావాల యొక్క కొలిచిన విలువల విచలనాలు 0.1% మించవు (పై మూడు సాంప్రదాయ దృగ్విషయాలకు). అయినప్పటికీ, వివిధ కారణాల వల్ల, సిద్ధాంతకర్తలు గురుత్వాకర్షణ యొక్క కనీసం 30 ప్రత్యామ్నాయ సిద్ధాంతాలను అభివృద్ధి చేశారు మరియు వాటిలో కొన్ని సిద్ధాంతంలో చేర్చబడిన పారామితుల యొక్క సంబంధిత విలువల కోసం సాధారణ సాపేక్షతకు ఏకపక్షంగా ఫలితాలను పొందడం సాధ్యం చేస్తాయి.

100 ఆర్మొదటి ఆర్డర్ బోనస్

పని రకాన్ని ఎంచుకోండి గ్రాడ్యుయేషన్ వర్క్ టర్మ్ పేపర్ వియుక్త మాస్టర్స్ థీసిస్ రిపోర్ట్ ఆన్ ప్రాక్టీస్ ఆర్టికల్ రిపోర్ట్ రివ్యూ టెస్ట్ వర్క్ మోనోగ్రాఫ్ సమస్య పరిష్కారం వ్యాపార ప్రణాళిక ప్రశ్నలకు సమాధానాలు క్రియేటివ్ వర్క్ ఎస్సే డ్రాయింగ్ కంపోజిషన్‌లు అనువాద ప్రెజెంటేషన్‌లు టైప్ చేయడం ఇతరత్రా టెక్స్ట్ యొక్క ప్రత్యేకతను పెంపొందించడం అభ్యర్ధుల సహాయం థీసిస్‌పై ప్రయోగశాల పని. లైన్

ధర కోసం అడగండి

20వ శతాబ్దం ప్రారంభంలో G. A. లోరెంజ్, A. Poincaré మరియు A. ఐన్‌స్టీన్‌ల కృషితో ప్రత్యేక సాపేక్ష సిద్ధాంతం అభివృద్ధి చేయబడింది.

ఐన్స్టీన్ యొక్క ప్రతిపాదనలు

SRT పూర్తిగా రెండు పోస్టులేట్‌ల (ఊహలు) నుండి భౌతిక స్థాయిలో కఠినంగా తీసుకోబడింది:

ఐన్స్టీన్ సాపేక్షత సూత్రం చెల్లుతుంది - గెలీలియో సాపేక్షత సూత్రం యొక్క పొడిగింపు.

కాంతి వేగం అన్ని జడత్వ సూచన ఫ్రేమ్‌లలో మూలం యొక్క వేగంపై ఆధారపడి ఉండదు.

SRT పోస్ట్యులేట్‌ల యొక్క ప్రయోగాత్మక ధృవీకరణ ఒక తాత్విక స్వభావం యొక్క సమస్యలతో కొంతవరకు ఆటంకం కలిగిస్తుంది: ఏదైనా సిద్ధాంతం యొక్క సమీకరణాలను దాని భౌతిక కంటెంట్‌తో సంబంధం లేకుండా మార్పులేని రూపంలో వ్రాసే అవకాశం మరియు "పొడవు" యొక్క భావనలను వివరించడంలో సంక్లిష్టత. , సాపేక్ష ప్రభావాల పరిస్థితుల్లో "సమయం" మరియు "ఇనర్షియల్ ఫ్రేమ్ ఆఫ్ రిఫరెన్స్".

SRT యొక్క సారాంశం

SRT యొక్క పోస్ట్యులేట్ల యొక్క పరిణామాలు లోరెంజ్ పరివర్తనలు, ఇవి సాపేక్షత లేని, "క్లాసికల్" చలనం కోసం గెలీలియన్ పరివర్తనలను భర్తీ చేస్తాయి. ఈ పరివర్తనలు వేర్వేరు జడత్వ ఫ్రేమ్‌ల సూచనల నుండి గమనించిన అదే ఈవెంట్‌ల కోఆర్డినేట్‌లు మరియు సమయాలను లింక్ చేస్తాయి.

కాల గమనాన్ని మందగించడం మరియు వేగంగా కదిలే శరీరాల పొడవును తగ్గించడం, శరీరం యొక్క పరిమితి వేగం (ఇది కాంతి వేగం), ఏకకాల భావన యొక్క సాపేక్షత వంటి ప్రసిద్ధ ప్రభావాలను వర్ణించే వారు. (ఒక రిఫరెన్స్ ఫ్రేమ్‌లోని గడియారాల ప్రకారం రెండు సంఘటనలు ఏకకాలంలో జరుగుతాయి, కానీ మరొక రిఫరెన్స్ సిస్టమ్‌లోని గంటల ప్రకారం వేర్వేరు సమయాల్లో).

ప్రత్యేక సాపేక్షత సిద్ధాంతం అనేక ప్రయోగాత్మక నిర్ధారణలను పొందింది మరియు నిస్సందేహంగా దాని వర్తించే రంగంలో సరైన సిద్ధాంతం. సాపేక్షత యొక్క ప్రత్యేక సిద్ధాంతం మొత్తం విశ్వం యొక్క స్కేల్‌పై పనిచేయడం మానేస్తుంది, అలాగే బలమైన గురుత్వాకర్షణ క్షేత్రాల సందర్భాలలో, ఇది మరింత సాధారణ సిద్ధాంతంతో భర్తీ చేయబడుతుంది - సాధారణ సాపేక్షత సిద్ధాంతం. ప్రత్యేక సాపేక్షత సిద్ధాంతం మైక్రోకోజమ్‌లో కూడా వర్తిస్తుంది, క్వాంటం మెకానిక్స్‌తో దాని సంశ్లేషణ క్వాంటం ఫీల్డ్ థియరీ.

వ్యాఖ్యలు

క్వాంటం మెకానిక్స్ విషయంలో వలె, సాపేక్షత సిద్ధాంతం యొక్క అనేక అంచనాలు ప్రతికూలమైనవి, నమ్మశక్యం కానివి మరియు అసాధ్యమైనవి. అయితే, సాపేక్ష సిద్ధాంతం తప్పు అని దీని అర్థం కాదు. వాస్తవానికి, మన చుట్టూ ఉన్న ప్రపంచాన్ని మనం ఎలా చూస్తామో (లేదా చూడాలనుకుంటున్నాము) మరియు వాస్తవానికి అది ఎలా ఉంటుందో చాలా భిన్నంగా ఉండవచ్చు. ఒక శతాబ్దానికి పైగా, ప్రపంచవ్యాప్తంగా ఉన్న శాస్త్రవేత్తలు SRTని తిరస్కరించడానికి ప్రయత్నిస్తున్నారు. ఈ ప్రయత్నాలలో ఏదీ సిద్ధాంతంలో స్వల్పమైన లోపాన్ని కనుగొనలేకపోయింది. సిద్ధాంతం గణితశాస్త్రపరంగా సరైనదనే వాస్తవం కఠినమైన గణిత రూపం మరియు అన్ని సూత్రీకరణల స్పష్టత ద్వారా రుజువు చేయబడింది. SRT నిజంగా మన ప్రపంచాన్ని వివరిస్తుందనే వాస్తవం భారీ ప్రయోగాత్మక అనుభవం ద్వారా రుజువు చేయబడింది. ఈ సిద్ధాంతం యొక్క అనేక పరిణామాలు ఆచరణలో ఉపయోగించబడతాయి. "SRTని తిరస్కరించే" అన్ని ప్రయత్నాలూ విఫలమవుతాయని స్పష్టంగా తెలుస్తుంది, ఎందుకంటే ఈ సిద్ధాంతం గెలీలియో యొక్క మూడు పోస్టులేట్‌లపై ఆధారపడి ఉంటుంది (కొంతవరకు విస్తరించబడింది), దీని ఆధారంగా న్యూటోనియన్ మెకానిక్స్ నిర్మించబడింది, అలాగే అదనపు పోస్టిలేట్ ఆధారంగా రిఫరెన్స్ యొక్క అన్ని ఫ్రేమ్‌లలో కాంతి వేగం యొక్క స్థిరత్వం. నలుగురూ ఆధునిక కొలతల గరిష్ట ఖచ్చితత్వంలో ఎటువంటి సందేహాన్ని లేవనెత్తరు: 10 - 12 కంటే మెరుగ్గా, మరియు కొన్ని అంశాలలో - 10 - 15 వరకు. అంతేకాకుండా, వాటి ధృవీకరణ యొక్క ఖచ్చితత్వం కాంతి వేగం యొక్క స్థిరత్వం చాలా ఎక్కువగా ఉంటుంది. మీటర్ యొక్క నిర్వచనం ఆధారంగా ఉంచబడుతుంది - పొడవు యూనిట్లు, దీని ఫలితంగా మెట్రాలాజికల్ అవసరాలకు అనుగుణంగా కొలతలు నిర్వహించబడితే కాంతి వేగం స్వయంచాలకంగా స్థిరంగా మారుతుంది.

SRT గురుత్వాకర్షణ రహిత భౌతిక దృగ్విషయాలను చాలా ఎక్కువ ఖచ్చితత్వంతో వివరిస్తుంది. కానీ ఇది దాని స్పష్టీకరణ మరియు జోడింపు యొక్క అవకాశాన్ని మినహాయించదు. ఉదాహరణకు, సాధారణ సాపేక్షత సిద్ధాంతం SRT యొక్క శుద్ధీకరణ, ఇది గురుత్వాకర్షణ దృగ్విషయాన్ని పరిగణనలోకి తీసుకుంటుంది. క్వాంటం సిద్ధాంతం యొక్క అభివృద్ధి ఇంకా కొనసాగుతూనే ఉంది మరియు చాలా మంది భౌతిక శాస్త్రవేత్తలు భవిష్యత్ పూర్తి సిద్ధాంతం భౌతిక అర్థాన్ని కలిగి ఉన్న అన్ని ప్రశ్నలకు సమాధానమిస్తుందని మరియు పరిమితుల్లో క్వాంటం ఫీల్డ్ థియరీ మరియు సాధారణ సాపేక్షతతో కలిపి SRT రెండింటినీ ఇస్తుందని నమ్ముతారు. చాలా మటుకు, SRT న్యూటన్ యొక్క మెకానిక్స్ వలె అదే విధిని ఎదుర్కొంటుంది - దాని వర్తించే పరిమితులు ఖచ్చితంగా వివరించబడతాయి. అదే సమయంలో, అటువంటి గరిష్టంగా సాధారణ సిద్ధాంతం ఇప్పటికీ చాలా సుదూర అవకాశంగా ఉంది మరియు అన్ని శాస్త్రవేత్తలు దాని నిర్మాణం కూడా సాధ్యమేనని నమ్మరు.

సాధారణ సాపేక్ష సిద్ధాంతం

సాధారణ సాపేక్షత ప్రస్తుతం (2007) అత్యంత విజయవంతమైన గురుత్వాకర్షణ సిద్ధాంతం, పరిశీలనల ద్వారా బాగా ధృవీకరించబడింది. సాధారణ సాపేక్షత యొక్క మొదటి విజయం మెర్క్యురీ పెరిహెలియన్ యొక్క క్రమరహిత పూర్వస్థితిని వివరించడం. అప్పుడు, 1919లో, ఆర్థర్ ఎడింగ్టన్ సంపూర్ణ గ్రహణం సమయంలో సూర్యుని దగ్గర కాంతి విక్షేపణను గమనించినట్లు నివేదించారు, ఇది సాధారణ సాపేక్షత యొక్క అంచనాలను ధృవీకరించింది.అంతేకాకుండా, అనేక పరిశీలనలు సాధారణ సాపేక్షత యొక్క అత్యంత రహస్యమైన మరియు అన్యదేశ అంచనాలలో ఒకటిగా నిర్ధారించబడ్డాయి - బ్లాక్ హోల్స్ ఉనికి.

గురుత్వాకర్షణ మరియు జడత్వ ద్రవ్యరాశి సమానత్వం యొక్క సూత్రం

జియోడెసిక్ లైన్ల వెంట కదలిక సూత్రం

ఆధునిక ప్రయోగాలు గురుత్వాకర్షణ మరియు జడత్వ ద్రవ్యరాశి సమానత్వంతో సమానమైన ఖచ్చితత్వంతో జియోడెసిక్ లైన్ల వెంట శరీరాల కదలికను నిర్ధారిస్తాయి.

స్పేస్-టైమ్ యొక్క వక్రత

సాధారణ సాపేక్షత యొక్క ప్రధాన పరిణామాలు

సాధారణ సాపేక్షత యొక్క మొదటి అంచనా మరియు ధృవీకరించబడిన ప్రయోగాత్మక పరిణామాలు మూడు శాస్త్రీయ ప్రభావాలు, వాటి మొదటి ధృవీకరణ యొక్క కాలక్రమానుసారం క్రింద జాబితా చేయబడ్డాయి:

న్యూటోనియన్ మెకానిక్స్ యొక్క అంచనాలతో పోలిస్తే మెర్క్యురీ కక్ష్య యొక్క పెరిహెలియన్‌లో అదనపు మార్పు.
సూర్యుని గురుత్వాకర్షణ క్షేత్రంలో కాంతి పుంజం యొక్క విక్షేపం.
గురుత్వాకర్షణ రెడ్‌షిఫ్ట్, లేదా గురుత్వాకర్షణ క్షేత్రంలో సమయ విస్తరణ.

సాధారణ సాపేక్షత ఇప్పటికే అన్ని ఫ్రేమ్‌ల రిఫరెన్స్‌లకు వర్తించబడుతుంది (మరియు ఒకదానికొకటి సాపేక్షంగా స్థిరమైన వేగంతో కదిలే వాటికి మాత్రమే కాదు) మరియు గణితశాస్త్రపరంగా ప్రత్యేకమైన దానికంటే చాలా క్లిష్టంగా కనిపిస్తుంది (ఇది వాటి ప్రచురణ మధ్య పదకొండు సంవత్సరాల అంతరాన్ని వివరిస్తుంది). ఇది ఒక ప్రత్యేక సందర్భంలో ప్రత్యేక సాపేక్ష సిద్ధాంతాన్ని (అందుకే న్యూటన్ చట్టాలు) కలిగి ఉంటుంది. అదే సమయంలో, సాధారణ సాపేక్షత సిద్ధాంతం దాని పూర్వీకుల కంటే చాలా ఎక్కువ. ముఖ్యంగా, ఇది గురుత్వాకర్షణకు కొత్త వివరణ ఇస్తుంది.

సాపేక్షత యొక్క సాధారణ సిద్ధాంతం ప్రపంచాన్ని నాలుగు డైమెన్షనల్‌గా చేస్తుంది: సమయం మూడు ప్రాదేశిక పరిమాణాలకు జోడించబడింది. నాలుగు కోణాలు విడదీయరానివి, కాబట్టి త్రిమితీయ ప్రపంచంలో మాదిరిగానే మేము ఇకపై రెండు వస్తువుల మధ్య ప్రాదేశిక దూరం గురించి మాట్లాడటం లేదు, కానీ ఒకదానికొకటి వాటి దూరాన్ని ఏకం చేసే సంఘటనల మధ్య ఖాళీ-సమయ విరామాల గురించి - రెండింటిలోనూ సమయం మరియు ప్రదేశంలో. అంటే, స్థలం మరియు సమయం నాలుగు-డైమెన్షనల్ స్పేస్-టైమ్ కంటిన్యూమ్ లేదా, కేవలం, స్పేస్-టైమ్‌గా పరిగణించబడతాయి. ఈ కంటిన్యూమ్‌లో, ఒకదానికొకటి సాపేక్షంగా కదులుతున్న పరిశీలకులు రెండు సంఘటనలు ఒకే సమయంలో జరిగాయా లేదా ఒకటి మరొకదాని కంటే ముందు జరిగిందా అనే విషయంలో కూడా విభేదించవచ్చు. అదృష్టవశాత్తూ మన పేద మనస్సు కోసం, ఇది కారణ సంబంధాల ఉల్లంఘనకు రాదు - అంటే, రెండు సంఘటనలు ఏకకాలంలో జరగని మరియు భిన్నమైన క్రమంలో, సాధారణ సాపేక్షత సిద్ధాంతం కూడా అనుమతించని సమన్వయ వ్యవస్థల ఉనికి.

క్లాసికల్ ఫిజిక్స్ అనేక సహజ శక్తులలో (విద్యుత్, అయస్కాంత, మొదలైనవి) గురుత్వాకర్షణను సాధారణ శక్తిగా పరిగణించింది. గురుత్వాకర్షణ "సుదీర్ఘ-శ్రేణి చర్య" ("శూన్యం ద్వారా" చొచ్చుకుపోవటం) మరియు వివిధ ద్రవ్యరాశికి సమానమైన త్వరణాన్ని అందించే అద్భుతమైన సామర్ధ్యం సూచించబడింది.

న్యూటన్ యొక్క సార్వత్రిక గురుత్వాకర్షణ నియమం విశ్వంలో ఏదైనా రెండు శరీరాల మధ్య పరస్పర ఆకర్షణ శక్తి ఉంటుందని చెబుతుంది. ఈ దృక్కోణం నుండి, భూమి సూర్యుని చుట్టూ తిరుగుతుంది, ఎందుకంటే వాటి మధ్య పరస్పర ఆకర్షణ శక్తులు ఉన్నాయి.

సాధారణ సాపేక్షత, అయితే, ఈ దృగ్విషయాన్ని భిన్నంగా చూసేలా చేస్తుంది. ఈ సిద్ధాంతం ప్రకారం, గురుత్వాకర్షణ అనేది ద్రవ్యరాశి ప్రభావంతో స్పేస్-టైమ్ యొక్క సాగే ఫాబ్రిక్ యొక్క వైకల్యం ("వక్రత") యొక్క పరిణామం (ఈ సందర్భంలో, శరీరం బరువుగా ఉంటుంది, ఉదాహరణకు సూర్యుడు, ఎక్కువ స్పేస్-టైమ్ దాని కింద "వంగి" మరియు, తదనుగుణంగా, దాని గురుత్వాకర్షణ క్షేత్రం బలంగా ఉంటుంది). గట్టిగా విస్తరించిన కాన్వాస్‌ను (ఒక రకమైన ట్రామ్పోలిన్) ఊహించండి, దానిపై భారీ బంతిని ఉంచారు. కాన్వాస్ బంతి బరువు కింద వికృతమవుతుంది మరియు దాని చుట్టూ గరాటు ఆకారపు మాంద్యం ఏర్పడుతుంది. సాధారణ సాపేక్షత సిద్ధాంతం ప్రకారం, భూమి సూర్యుని చుట్టూ ఒక భారీ బంతిని "గుద్దడం" ఫలితంగా ఏర్పడిన గరాటు యొక్క కోన్ చుట్టూ చుట్టబడిన చిన్న బంతిలా తిరుగుతుంది - సూర్యుడు. మరియు వాస్తవానికి, గురుత్వాకర్షణ శక్తి మనకు కనిపించేది, వాస్తవానికి, స్థల-సమయం యొక్క వక్రత యొక్క పూర్తిగా బాహ్య అభివ్యక్తి, మరియు న్యూటోనియన్ కోణంలో శక్తి కాదు. ఈ రోజు వరకు, సాధారణ సాపేక్షత సిద్ధాంతం కంటే గురుత్వాకర్షణ స్వభావం గురించి మెరుగైన వివరణ కనుగొనబడలేదు.

మొదట, వివిధ ద్రవ్యరాశి యొక్క శరీరాల కోసం ఉచిత పతనం యొక్క త్వరణం యొక్క సమానత్వం చర్చించబడింది (భారీ కీ మరియు తేలికపాటి మ్యాచ్ టేబుల్ నుండి నేల వరకు సమానంగా త్వరగా వస్తాయి). ఐన్స్టీన్ గుర్తించినట్లుగా, ఈ ప్రత్యేక లక్షణం గురుత్వాకర్షణను జడత్వంతో సమానంగా చేస్తుంది.

వాస్తవానికి, కీ మరియు మ్యాచ్ జడత్వం ద్వారా బరువులేని స్థితిలో కదులుతున్నట్లుగా ప్రవర్తిస్తాయి మరియు గది యొక్క అంతస్తు త్వరణంతో వారి వైపు కదులుతుంది. కీ మరియు మ్యాచ్‌కు చేరుకున్నప్పుడు, నేల వారి ప్రభావాన్ని అనుభవిస్తుంది, ఆపై ఒత్తిడి, ఎందుకంటే. కీ మరియు మ్యాచ్ యొక్క జడత్వం ఫ్లోర్ యొక్క మరింత త్వరణాన్ని ప్రభావితం చేస్తుంది.

ఈ ఒత్తిడి (వ్యోమగాములు చెప్పేది - "ఓవర్‌లోడ్") జడత్వం యొక్క శక్తి అంటారు. ఇదే విధమైన శక్తి ఎల్లప్పుడూ వేగవంతమైన సూచన ఫ్రేమ్‌లలోని శరీరాలకు వర్తించబడుతుంది.

భూమి యొక్క ఉపరితలంపై (9.81 మీ/సె) ఉచిత పతనం త్వరణానికి సమానమైన త్వరణంతో రాకెట్ ఎగిరితే, అప్పుడు జడత్వం శక్తి కీ మరియు మ్యాచ్ యొక్క బరువు యొక్క పాత్రను పోషిస్తుంది. వారి "కృత్రిమ" గురుత్వాకర్షణ భూమి యొక్క ఉపరితలంపై ఉన్న సహజమైన దానితో సమానంగా ఉంటుంది. దీని అర్థం రిఫరెన్స్ ఫ్రేమ్ యొక్క త్వరణం గురుత్వాకర్షణకు సమానమైన దృగ్విషయం.

దీనికి విరుద్ధంగా, ఫ్రీ-ఫాలింగ్ ఎలివేటర్‌లో, క్యాబిన్ రిఫరెన్స్ సిస్టమ్ యొక్క వేగవంతమైన కదలిక ద్వారా సహజ గురుత్వాకర్షణ అనేది కీ మరియు మ్యాచ్‌ను "చేజింగ్" చేయడం ద్వారా తొలగించబడుతుంది. అయితే, క్లాసికల్ ఫిజిక్స్ ఈ ఉదాహరణలలో గురుత్వాకర్షణ యొక్క నిజమైన ఆవిర్భావం మరియు అదృశ్యం చూడలేదు. గురుత్వాకర్షణ అనేది త్వరణం ద్వారా మాత్రమే అనుకరించబడుతుంది లేదా భర్తీ చేయబడుతుంది. కానీ సాధారణ సాపేక్షతలో, జడత్వం మరియు గురుత్వాకర్షణ మధ్య సారూప్యత చాలా లోతైనదిగా గుర్తించబడింది.

ఐన్స్టీన్ జడత్వం మరియు గురుత్వాకర్షణ సమానత్వం యొక్క స్థానిక సూత్రాన్ని ముందుకు తెచ్చాడు, దూరాలు మరియు వ్యవధుల యొక్క తగినంత చిన్న ప్రమాణాలపై, ఒక దృగ్విషయాన్ని ఏ ప్రయోగం ద్వారా మరొక దాని నుండి వేరు చేయలేము. అందువలన, సాధారణ సాపేక్షత ప్రపంచం యొక్క శాస్త్రీయ అవగాహనను మరింత లోతుగా మార్చింది. న్యూటోనియన్ డైనమిక్స్ యొక్క మొదటి నియమం దాని సార్వత్రికతను కోల్పోయింది - జడత్వం ద్వారా కదలిక వక్రంగా మరియు వేగవంతం కాగలదని తేలింది. భారీ మాస్ అనే కాన్సెప్ట్ అవసరం లేకుండా పోయింది. విశ్వం యొక్క జ్యామితి మార్చబడింది: ప్రత్యక్ష యూక్లిడియన్ స్థలం మరియు ఏకరీతి సమయానికి బదులుగా, వక్ర స్థల సమయం, వక్ర ప్రపంచం కనిపించింది. విశ్వం యొక్క భౌతిక ప్రాథమిక సూత్రాలపై వీక్షణల యొక్క అటువంటి పదునైన పునర్నిర్మాణం సైన్స్ చరిత్రకు ఎప్పుడూ తెలియదు.

సాధారణ సాపేక్షతను పరీక్షించడం చాలా కష్టం, ఎందుకంటే సాధారణ ప్రయోగశాల పరిస్థితులలో, దాని ఫలితాలు న్యూటన్ యొక్క సార్వత్రిక గురుత్వాకర్షణ నియమం ద్వారా అంచనా వేసిన వాటికి దాదాపు సమానంగా ఉంటాయి. అయినప్పటికీ, అనేక ముఖ్యమైన ప్రయోగాలు జరిగాయి, మరియు వాటి ఫలితాలు ధృవీకరించబడిన సిద్ధాంతాన్ని పరిగణనలోకి తీసుకోవడానికి మాకు అనుమతిస్తాయి. అదనంగా, సాధారణ సాపేక్షత అంతరిక్షంలో మనం గమనించే దృగ్విషయాలను వివరించడానికి సహాయపడుతుంది, ఒక ఉదాహరణ సూర్యుని సమీపంలో ప్రయాణిస్తున్న కాంతి పుంజం. న్యూటోనియన్ మెకానిక్స్ మరియు సాధారణ సాపేక్షత రెండూ అది సూర్యుని (పతనం) వైపు తప్పక తప్పదని గుర్తించాయి. అయినప్పటికీ, సాధారణ సాపేక్షత బీమ్ షిఫ్ట్ కంటే రెండు రెట్లు అంచనా వేస్తుంది. సూర్య గ్రహణాల సమయంలో జరిగిన పరిశీలనలు ఐన్‌స్టీన్ అంచనా సరైనదని నిరూపించాయి. మరొక ఉదాహరణ. సూర్యుడికి దగ్గరగా ఉన్న మెర్క్యురీ గ్రహం స్థిరమైన కక్ష్య నుండి స్వల్ప వ్యత్యాసాలను కలిగి ఉంది, ఇది క్లాసికల్ న్యూటోనియన్ మెకానిక్స్ యొక్క కోణం నుండి వివరించలేనిది. కానీ అటువంటి కక్ష్య GR సూత్రాల ద్వారా గణన ద్వారా ఇవ్వబడుతుంది. బలమైన గురుత్వాకర్షణ క్షేత్రంలో సమయం మందగించడం అనేది తెల్ల మరగుజ్జుల రేడియేషన్‌లో కాంతి డోలనాల ఫ్రీక్వెన్సీలో తగ్గుదలని వివరిస్తుంది - చాలా ఎక్కువ సాంద్రత కలిగిన నక్షత్రాలు. మరియు ఇటీవలి సంవత్సరాలలో, ఈ ప్రభావం ప్రయోగశాల పరిస్థితులలో నమోదు చేయబడింది. చివరగా, ఆధునిక విశ్వోద్భవ శాస్త్రంలో సాధారణ సాపేక్షత పాత్ర, మొత్తం విశ్వం యొక్క నిర్మాణం మరియు చరిత్ర యొక్క శాస్త్రం చాలా ముఖ్యమైనది. ఈ విజ్ఞాన రంగంలో ఐన్‌స్టీన్ గురుత్వాకర్షణ సిద్ధాంతానికి సంబంధించిన అనేక రుజువులు కూడా కనుగొనబడ్డాయి. వాస్తవానికి, సాధారణ సాపేక్షత ద్వారా అంచనా వేయబడిన ఫలితాలు కేవలం సూపర్ స్ట్రాంగ్ గ్రావిటేషనల్ ఫీల్డ్‌ల సమక్షంలో మాత్రమే న్యూటన్ చట్టాల ద్వారా అంచనా వేయబడిన ఫలితాల నుండి గమనించదగ్గ విధంగా విభిన్నంగా ఉంటాయి. దీనర్థం సాధారణ సాపేక్షత సిద్ధాంతం యొక్క పూర్తి పరీక్షకు చాలా భారీ వస్తువులు లేదా బ్లాక్ హోల్స్ యొక్క అతి-నిర్దిష్ట కొలతలు అవసరం, వీటికి మన సాధారణ సహజమైన ఆలోచనలు ఏవీ వర్తించవు. కాబట్టి సాపేక్షత సిద్ధాంతాన్ని పరీక్షించడానికి కొత్త ప్రయోగాత్మక పద్ధతుల అభివృద్ధి అనేది ప్రయోగాత్మక భౌతికశాస్త్రం యొక్క అత్యంత ముఖ్యమైన పనులలో ఒకటిగా మిగిలిపోయింది.

సాపేక్షత సిద్ధాంతం అనేది ఏదైనా భౌతిక ప్రక్రియలకు చెల్లుబాటు అయ్యే స్పేస్-టైమ్ రెగ్యులిటీలను పరిగణించే భౌతిక సిద్ధాంతం. స్పేస్-టైమ్ యొక్క అత్యంత సాధారణ సిద్ధాంతాన్ని సాధారణ సాపేక్షత (GR) లేదా గురుత్వాకర్షణ సిద్ధాంతం అంటారు. ప్రైవేట్ (లేదా ప్రత్యేక) సాపేక్షత సిద్ధాంతం (SRT)లో, స్పేస్-టైమ్ యొక్క లక్షణాలు అధ్యయనం చేయబడతాయి, ఇవి గురుత్వాకర్షణ చర్యను నిర్లక్ష్యం చేయగల ఖచ్చితత్వంతో చెల్లుతాయి. (ఫిజికల్ ఎన్‌సైక్లోపెడిక్ డిక్షనరీ, 1995)

సమయం మరియు ద్రవ్యరాశి A శరీరం కాంతి వేగాన్ని సమీపిస్తున్నప్పుడు దాని చలన అక్షం వెంట సంకోచిస్తుంది

పరమాణు క్షయం కొత్త పరమాణువుల పరమాణు ద్రవ్యరాశి మరియు ఏర్పడిన చలన శక్తి మొత్తం అసలు పరమాణువు ద్రవ్యరాశికి సమానం

19వ శతాబ్దం చివరలో, న్యూటన్ కనుగొన్న చలనం మరియు గురుత్వాకర్షణ నియమాలు గణనల కోసం విస్తృతంగా ఉపయోగించబడ్డాయి మరియు మరిన్ని ప్రయోగాత్మక ఆధారాలను కనుగొన్నాయి. ఏదీ ఈ ప్రాంతంలో విప్లవానికి నాంది పలికినట్లు అనిపించలేదు. అయితే, ఈ విషయం ఇకపై మెకానిక్స్‌కు మాత్రమే పరిమితం కాలేదు: విద్యుత్ మరియు అయస్కాంతత్వం రంగంలో చాలా మంది శాస్త్రవేత్తల ప్రయోగాత్మక కార్యకలాపాల ఫలితంగా, మాక్స్వెల్ సమీకరణాలు కనిపించాయి. ఇక్కడే భౌతిక శాస్త్ర నియమాలకు సంబంధించిన సమస్యలు మొదలయ్యాయి. మాక్స్‌వెల్ సమీకరణాలు విద్యుత్, అయస్కాంతత్వం మరియు కాంతిని ఒకచోట చేర్చాయి. కాంతి తరంగాలతో సహా విద్యుదయస్కాంత తరంగాల వేగం ఉద్గారిణి యొక్క కదలికపై ఆధారపడి ఉండదు మరియు శూన్యంలో సుమారు 300 వేల కిమీ / సెకనుకు సమానం అని వారి నుండి ఇది అనుసరిస్తుంది. ఇది న్యూటన్ మరియు గెలీలియో యొక్క మెకానిక్స్‌తో ఏ విధంగానూ స్థిరంగా లేదు. ఒక బెలూన్ 100,000 km/s వేగంతో భూమికి సంబంధించి ఎగురుతుందని అనుకుందాం. లైట్ బుల్లెట్‌తో లైట్ గన్ నుండి ముందుకు షూట్ చేద్దాం, దీని వేగం సెకనుకు 300 వేల కిమీ. అప్పుడు, గెలీలియో సూత్రాల ప్రకారం, వేగాన్ని జోడించాలి, అంటే బుల్లెట్ భూమికి సంబంధించి 400 వేల కిమీ / సె వేగంతో ఎగురుతుంది. కాంతి వేగం యొక్క స్థిరత్వం పొందబడలేదు!

ఉద్గారిణి కదులుతున్నప్పుడు కాంతి వేగంలో మార్పును గుర్తించడానికి చాలా ప్రయత్నాలు జరిగాయి, కానీ తెలివిగల ప్రయోగాలు ఏవీ విజయవంతం కాలేదు. వాటిలో చాలా ఖచ్చితమైనది కూడా, మిచెల్సన్-మోర్లే ప్రయోగం ప్రతికూల ఫలితాన్ని ఇచ్చింది. కాబట్టి మాక్స్‌వెల్ సమీకరణాల్లో ఏదో లోపం ఉందా? కానీ అవి అన్ని విద్యుత్ మరియు అయస్కాంత దృగ్విషయాలను సంపూర్ణంగా వివరిస్తాయి. ఆపై హెన్రీ పాయింకారే పాయింట్ ఇప్పటికీ సమీకరణాలలో లేదని, సాపేక్షత సూత్రంలో ఉందని సూచించాడు: న్యూటన్ లాగా యాంత్రికంగా మాత్రమే కాకుండా ఎలక్ట్రికల్ కూడా అన్ని భౌతిక చట్టాలు ఒకదానికొకటి సాపేక్షంగా ఒకదానికొకటి సాపేక్షంగా ఒకే విధంగా ఉండాలి మరియు నిటారుగా. 1904లో, డేన్ హెండ్రిక్ ఆంటోన్ లోరెంజ్, ప్రత్యేకంగా మాక్స్‌వెల్ సమీకరణాల కోసం, స్థిరమైన వ్యవస్థకు సంబంధించి కదిలే వ్యవస్థ యొక్క కోఆర్డినేట్‌లను తిరిగి లెక్కించడానికి కొత్త సూత్రాలను పొందాడు మరియు దీనికి విరుద్ధంగా. కానీ ఇది పాక్షికంగా మాత్రమే సహాయపడింది: న్యూటన్ యొక్క చట్టాల కోసం ఒకరు కొన్ని పరివర్తనలను ఉపయోగించాలి మరియు మాక్స్వెల్ యొక్క సమీకరణాల కోసం ఇతరులను ఉపయోగించాలి. ప్రశ్న తెరిచి ఉంది.

ప్రత్యేక సాపేక్ష సిద్ధాంతం

లోరెంజ్ ప్రతిపాదించిన రూపాంతరాలు రెండు ముఖ్యమైన చిక్కులను కలిగి ఉన్నాయి. ఒక సిస్టమ్ నుండి మరొక వ్యవస్థకు పరివర్తన సమయంలో, కోఆర్డినేట్‌లను మాత్రమే కాకుండా, పరివర్తనలకు కూడా సమయం కేటాయించాల్సిన అవసరం ఉందని తేలింది. అంతేకాకుండా, లోరెంజ్ సూత్రాల ప్రకారం లెక్కించబడిన కదిలే శరీరం యొక్క పరిమాణం మార్చబడింది - ఇది కదలిక దిశలో చిన్నదిగా మారింది! అందువల్ల, కాంతి వేగాన్ని మించిన వేగం అన్ని భౌతిక అర్థాలను కోల్పోయింది, ఎందుకంటే ఈ సందర్భంలో శరీరాలు సున్నా కొలతలకు కుదించబడ్డాయి. లోరెంజ్‌తో సహా చాలా మంది భౌతిక శాస్త్రవేత్తలు ఈ తీర్మానాలను కేవలం గణిత సంఘటనగా భావించారు. ఐన్‌స్టీన్ బాధ్యతలు స్వీకరించే వరకు.

సాపేక్షత సూత్రాన్ని పాయిన్‌కేర్ రూపొందించినట్లయితే, కాంతి వేగం యొక్క స్థిరత్వాన్ని మాక్స్‌వెల్ ద్వారా తగ్గించి, కోఆర్డినేట్‌లను మార్చే నియమాలను లోరెంజ్ కనుగొన్నట్లయితే, ఐన్‌స్టీన్ పేరు మీద సాపేక్ష సిద్ధాంతానికి ఎందుకు పేరు పెట్టారు? అన్నింటిలో మొదటిది, మనం ఇప్పటివరకు మాట్లాడిన ప్రతిదీ "ప్రత్యేక సాపేక్ష సిద్ధాంతం" (SRT) అని పిలవబడేది మాత్రమే అని చెప్పండి. జనాదరణ పొందిన నమ్మకానికి విరుద్ధంగా, ఈ సిద్ధాంతానికి ఐన్స్టీన్ యొక్క సహకారం ఫలితాల యొక్క సాధారణ సాధారణీకరణకు పరిమితం కాదు. మొదట, అతను కేవలం రెండు పోస్టులేట్‌ల ఆధారంగా అన్ని సమీకరణాలను పొందగలిగాడు - సాపేక్షత సూత్రం మరియు కాంతి వేగం యొక్క స్థిరత్వం యొక్క సూత్రం. మరియు రెండవది, న్యూటన్ యొక్క చట్టానికి ఎలాంటి సవరణలు చేయాలో అతను అర్థం చేసుకున్నాడు, తద్వారా ఇది ప్రపంచం యొక్క కొత్త చిత్రం నుండి బయటపడదు మరియు లోరెంజ్ యొక్క పరివర్తనల క్రింద మారదు. ఇది చేయుటకు, క్లాసికల్ మెకానిక్స్ యొక్క గతంలో కదిలించలేని రెండు పునాదులను విమర్శనాత్మకంగా పరిగణించాల్సిన అవసరం ఉంది - సమయం యొక్క సంపూర్ణత మరియు శరీర ద్రవ్యరాశి యొక్క స్థిరత్వం.

సంపూర్ణంగా ఏమీ లేదు

న్యూటోనియన్ మెకానిక్స్‌లో, సైడ్‌రియల్ సమయం నిగూఢంగా సంపూర్ణ సమయంతో గుర్తించబడింది మరియు ఐన్‌స్టీన్ సిద్ధాంతంలో, ప్రతి ఫ్రేమ్ ఆఫ్ రిఫరెన్స్ దాని స్వంత "స్థానిక" సమయానికి అనుగుణంగా ఉంటుంది మరియు మొత్తం విశ్వం కోసం సమయాన్ని కొలిచే గడియారాలు లేవు. కానీ ఎలక్ట్రోడైనమిక్స్ మరియు క్లాసికల్ మెకానిక్స్ మధ్య వైరుధ్యాలను తొలగించడానికి సమయం యొక్క సాపేక్షత గురించి ముగింపులు సరిపోలేదు. మరొక క్లాసికల్ బురుజు పడిపోయినప్పుడు ఈ సమస్య పరిష్కరించబడింది - ద్రవ్యరాశి స్థిరత్వం. ఐన్స్టీన్ న్యూటన్ యొక్క ప్రాథమిక నియమానికి మార్పులను ప్రవేశపెట్టాడు మరియు త్వరణానికి బలం యొక్క అనుపాతత మరియు కాంతి వేగాన్ని చేరుకున్నప్పుడు ద్రవ్యరాశి నిరవధికంగా పెరుగుతుందని కనుగొన్నాడు. నిజానికి, SRT యొక్క సూత్రాల ప్రకారం, కాంతి వేగం కంటే ఎక్కువ వేగానికి భౌతిక అర్థం లేదు, అంటే కాంతి వేగంతో ఇప్పటికే ఎగురుతున్న శరీరం యొక్క వేగాన్ని ఏ శక్తి పెంచదు, అంటే కింద ఈ పరిస్థితులు, శక్తి ఇకపై త్వరణాన్ని కలిగించదు! శరీరం యొక్క ఎక్కువ వేగం, దానిని వేగవంతం చేయడం మరింత కష్టం.

మరియు అనుపాతత యొక్క గుణకం ద్రవ్యరాశి (లేదా జడత్వం) కాబట్టి, పెరుగుతున్న వేగంతో శరీర ద్రవ్యరాశి పెరుగుతుందని ఇది అనుసరిస్తుంది.

ప్రయోగాల ఫలితాలు మరియు న్యూటన్ చట్టాల మధ్య స్పష్టమైన వైరుధ్యాలు మరియు అసమానతలు లేని సమయంలో ఈ తీర్మానం చేయడం విశేషం. సాధారణ పరిస్థితులలో, ద్రవ్యరాశిలో మార్పు చాలా తక్కువగా ఉంటుంది మరియు ఇది కాంతి వేగానికి దగ్గరగా ఉన్న చాలా ఎక్కువ వేగంతో మాత్రమే ప్రయోగాత్మకంగా గుర్తించబడుతుంది. సెకనుకు 8 కి.మీ వేగంతో ఎగిరే ఉపగ్రహానికి కూడా, ద్రవ్యరాశికి సరిదిద్దడం రెండు బిలియన్ల కంటే ఎక్కువ ఉండదు. కానీ ఇప్పటికే 1906 లో, అధిక వేగంతో కదిలే ఎలక్ట్రాన్ల అధ్యయనంలో SRT యొక్క ముగింపులు నిర్ధారించబడ్డాయి: కౌఫ్మాన్ యొక్క ప్రయోగాలలో, ఈ కణాల ద్రవ్యరాశిలో మార్పు నమోదు చేయబడింది. మరియు ఆధునిక యాక్సిలరేటర్లలో, ప్రత్యేక సాపేక్ష సిద్ధాంతాన్ని పరిగణనలోకి తీసుకోకుండా శాస్త్రీయ పద్ధతిలో గణనలను నిర్వహిస్తే కణాలను చెదరగొట్టడం సాధ్యం కాదు.

కానీ ద్రవ్యరాశి యొక్క అస్థిరత మరింత ప్రాథమిక ముగింపును గీయడానికి అనుమతిస్తుంది. వేగం పెరిగితే ద్రవ్యరాశి పెరుగుతుంది, చలన శక్తి పెరుగుతుంది... అదే కదా? గణిత శాస్త్ర గణనలు ద్రవ్యరాశి మరియు శక్తి యొక్క సమానత్వం గురించి ఊహాగానాన్ని ధృవీకరించాయి మరియు 1907లో ఐన్‌స్టీన్ తన ప్రసిద్ధ ఫార్ములా E = mc2ని అందుకున్నాడు. ఇది SRT యొక్క ప్రధాన ముగింపు. ద్రవ్యరాశి మరియు శక్తి ఒకటే మరియు ఒకదానికొకటి రూపాంతరం చెందుతాయి! మరియు కొంత శరీరం (ఉదాహరణకు, యురేనియం యొక్క పరమాణువు) అకస్మాత్తుగా రెండుగా విడిపోయి, మొత్తంగా చిన్న ద్రవ్యరాశిని కలిగి ఉంటే, మిగిలిన ద్రవ్యరాశి చలన శక్తిలోకి వెళుతుంది. ఐన్స్టీన్ స్వయంగా ఊహించిన ప్రకారం, భారీ శక్తి విడుదలలతో మాత్రమే ద్రవ్యరాశిలో మార్పును గమనించడం సాధ్యమవుతుంది, ఎందుకంటే అతను అందుకున్న సూత్రంలో c2 గుణకం చాలా పెద్దది. కానీ ఈ సైద్ధాంతిక పరిశీలనలు మానవజాతిని ఇంత దూరం నడిపిస్తాయని అతను కూడా బహుశా ఊహించి ఉండడు. అణు బాంబు యొక్క సృష్టి ప్రత్యేక సాపేక్ష సిద్ధాంతం యొక్క ప్రామాణికతను నిర్ధారించింది, చాలా ఎక్కువ ధర వద్ద మాత్రమే.

సిద్ధాంతం యొక్క ఖచ్చితత్వాన్ని అనుమానించడానికి ఎటువంటి కారణం లేదని అనిపిస్తుంది. కానీ ఇక్కడ ఐన్‌స్టీన్ మాటలను గుర్తుచేసుకునే సమయం వచ్చింది: “అనుభవం ఒక సిద్ధాంతానికి “అవును” అని ఎప్పటికీ చెప్పదు, కానీ ఉత్తమంగా అది “బహుశా” అని చెబుతుంది, చాలా వరకు అది “లేదు” అని చెబుతుంది. SRT పోస్టులేట్‌లలో ఒకదానిని పరీక్షించడానికి చివరి, అత్యంత ఖచ్చితమైన ప్రయోగం, కాంతి వేగం యొక్క స్థిరత్వం, ఇటీవల 2001లో కాన్‌స్టాంజ్ విశ్వవిద్యాలయం (జర్మనీ)లో నిర్వహించబడింది. ఒక స్టాండింగ్ లేజర్ వేవ్ అల్ట్రాపుర్ నీలమణి యొక్క "పెట్టె"లో ఉంచబడింది, ద్రవ హీలియం యొక్క ఉష్ణోగ్రతకు చల్లబడుతుంది మరియు కాంతి యొక్క ఫ్రీక్వెన్సీలో మార్పును సగం సంవత్సరం పాటు పర్యవేక్షించారు. కాంతి వేగం ప్రయోగశాల వేగంపై ఆధారపడి ఉంటే, భూమి కక్ష్యలో కదులుతున్నప్పుడు ఈ తరంగం యొక్క ఫ్రీక్వెన్సీ మారుతుంది. కానీ ఇప్పటి వరకు ఎలాంటి మార్పులు కనిపించలేదు.

సాధారణ సాపేక్ష సిద్ధాంతం

1905లో, ఐన్‌స్టీన్ తన ప్రసిద్ధ రచన "ఆన్ ది ఎలక్ట్రోడైనమిక్స్ ఆఫ్ మూవింగ్ బాడీస్"ని ప్రచురించినప్పుడు, SRTకి అంకితం చేయబడింది, అతను ముందుకు సాగాడు. STO అనేది ప్రయాణంలో ఒక భాగం మాత్రమే అని అతను నమ్మాడు. సాపేక్షత సూత్రం తప్పనిసరిగా ఏ ఫ్రేమ్ ఆఫ్ రిఫరెన్స్‌లోనైనా చెల్లుబాటు అవుతుంది మరియు ఏకరీతిగా మరియు రెక్టిలీనియర్‌గా కదిలే వాటిలో మాత్రమే కాదు. ఐన్‌స్టీన్ యొక్క ఈ నమ్మకం కేవలం ఒక అంచనా కాదు, ఇది ఒక ప్రయోగాత్మక వాస్తవం, సమానత్వ సూత్రాన్ని పాటించడంపై ఆధారపడింది. అది ఏమిటో వివరిద్దాం. "జడత్వం" అని పిలవబడే ద్రవ్యరాశి చలన నియమాలలో కనిపిస్తుంది, ఇది శరీరాన్ని వేగవంతం చేయడం ఎంత కష్టమో చూపిస్తుంది మరియు గురుత్వాకర్షణ నియమాలలో - శరీరాల మధ్య ఆకర్షణ శక్తిని నిర్ణయించే "భారీ" ద్రవ్యరాశి. సమానత్వ సూత్రం ఈ మాస్‌లు ఒకదానికొకటి సరిగ్గా సమానంగా ఉన్నాయని ఊహిస్తుంది, అయితే ఇది వాస్తవంగా ఉందో లేదో అనుభవం మాత్రమే నిర్ధారించగలదు. అన్ని శరీరాలు ఒకే త్వరణంతో గురుత్వాకర్షణ క్షేత్రంలో కదలాలి అనే సమానత్వ సూత్రం నుండి ఇది అనుసరిస్తుంది. గెలీలియో కూడా ఈ పరిస్థితిని తనిఖీ చేశాడు, పురాణాల ప్రకారం, పిసా వాలు టవర్ నుండి వివిధ శరీరాలను విసిరాడు. అప్పుడు కొలత ఖచ్చితత్వం 1%, న్యూటన్ దానిని 0.1%కి తీసుకువచ్చాడు మరియు 1995 నుండి తాజా డేటా ప్రకారం, సమానత్వ సూత్రం 5 x 10−13 ఖచ్చితత్వంతో నెరవేరుతుందని మేము అనుకోవచ్చు.

సమానత్వం మరియు సాపేక్షత సూత్రాన్ని ప్రాతిపదికగా తీసుకొని, పదేళ్ల కృషి తర్వాత, ఐన్‌స్టీన్ తన గురుత్వాకర్షణ సిద్ధాంతాన్ని లేదా సాధారణ సాపేక్షత సిద్ధాంతాన్ని (GR) సృష్టించాడు, ఈ రోజు వరకు దాని గణితశాస్త్రంతో సిద్ధాంతకర్తలను ఆశ్చర్యపరచడం మానేసింది. అందం. ఐన్స్టీన్ గురుత్వాకర్షణ సిద్ధాంతంలో స్థలం మరియు సమయం అద్భుతమైన రూపాంతరాలకు లోబడి ఉన్నాయి. గురుత్వాకర్షణ క్షేత్రం, ద్రవ్యరాశితో ఉన్న శరీరాల ద్వారా తమ చుట్టూ సృష్టించబడుతుంది, చుట్టుపక్కల ఖాళీని వంగి ఉంటుంది. ట్రామ్పోలిన్ మీద పడి ఉన్న బంతిని ఊహించుకోండి. బంతి బరువుగా ఉంటే, ట్రామ్పోలిన్ మెష్ మరింత వంగి ఉంటుంది. మరియు సమయం, నాల్గవ పరిమాణంలోకి మారుతుంది, పక్కన నిలబడదు: ఎక్కువ గురుత్వాకర్షణ క్షేత్రం, నెమ్మదిగా సమయం ప్రవహిస్తుంది.

సాధారణ సాపేక్షత యొక్క మొదటి ధృవీకరించబడిన అంచనాను 1915లో ఐన్స్టీన్ స్వయంగా చేసాడు. ఇది మెర్క్యురీ యొక్క కదలికకు సంబంధించినది. ఈ గ్రహం యొక్క పెరిహెలియన్ (అంటే, సూర్యునికి దగ్గరగా ఉన్న స్థానం) క్రమంగా దాని స్థానాన్ని మారుస్తుంది. భూమి నుండి వంద సంవత్సరాలకు పైగా పరిశీలనలు, స్థానభ్రంశం 43.1 ఆర్క్ సెకన్లు. సాధారణ సాపేక్షత సిద్ధాంతం మాత్రమే ఈ విలువ యొక్క అద్భుతమైన ఖచ్చితమైన అంచనాను ఇవ్వగలిగింది - 43 ఆర్క్ సెకన్లు. తదుపరి దశ 1919 సంపూర్ణ సూర్యగ్రహణం సమయంలో సూర్యుని గురుత్వాకర్షణ క్షేత్రంలో కాంతి కిరణాల విక్షేపణను గమనించడం. అప్పటి నుండి, ఇటువంటి అనేక ప్రయోగాలు జరిగాయి, మరియు అవన్నీ సాధారణ సాపేక్షతను నిర్ధారిస్తాయి - ఖచ్చితత్వం నిరంతరం పెరుగుతోంది. ఉదాహరణకు, 1984లో ఇది 0.3%, మరియు 1995లో ఇది ఇప్పటికే 0.1% కంటే తక్కువగా ఉంది.

అణు గడియారాలు రావడంతో, అది సమయానికి వచ్చింది. ఒక గడియారాన్ని పర్వతం పైన, మరొకటి దాని పాదాల వద్ద ఉంచడం సరిపోతుంది - మరియు మీరు కాలక్రమేణా తేడాను పట్టుకోవచ్చు! మరియు గ్లోబల్ పొజిషనింగ్ శాటిలైట్ సిస్టమ్స్ రాకతో, సాపేక్షత సిద్ధాంతం చివరకు శాస్త్రీయ వినోదం యొక్క వర్గం నుండి పూర్తిగా ఆచరణాత్మక ప్రాంతానికి మారింది. ఉదాహరణకు, GPS ఉపగ్రహాలు దాదాపు 4 km/s వేగంతో దాదాపు 20,000 km ఎత్తులో ఎగురుతాయి. అవి భూమికి చాలా దూరంలో ఉన్నందున, సాధారణ సాపేక్షత ప్రకారం, వాటిపై ఉన్న గడియారాలు రోజుకు సుమారు 45 మైక్రోసెకన్లు (µs) ముందుకు సాగుతాయి, అయితే అవి అధిక వేగంతో ఎగురుతాయి కాబట్టి, STR కారణంగా, అదే గడియారాలు దాదాపు 7 వెనుకబడి ఉంటాయి. రోజూ µs. ఈ సవరణలను పరిగణలోకి తీసుకోకపోతే, మరికొద్ది రోజుల్లో మొత్తం వ్యవస్థ నిరుపయోగంగా మారుతుంది! కక్ష్యలోకి పంపే ముందు, ఉపగ్రహాలలోని పరమాణు గడియారాలు సర్దుబాటు చేయబడతాయి, తద్వారా అవి రోజుకు దాదాపు 38 మైక్రోసెకన్లు నెమ్మదిగా వెళ్తాయి. మరియు అటువంటి సర్దుబాటు తర్వాత, నా సాధారణ GPS రిసీవర్ ప్రతిరోజూ విశాలమైన భూమి ఉపరితలంపై నా కోఆర్డినేట్‌లను సరిగ్గా చూపుతుంది, ఇది సాపేక్షత సిద్ధాంతంపై నా విశ్వాసాన్ని తీవ్రంగా బలపరుస్తుంది.

ఈ విజయాలన్నీ సాపేక్షత కోసం వేటగాళ్లను మాత్రమే ప్రేరేపించాయి. నేడు, ప్రతి ఆత్మగౌరవ విశ్వవిద్యాలయం గురుత్వాకర్షణ తరంగాలను శోధించడానికి ఒక ప్రయోగశాలను కలిగి ఉంది, ఇది ఐన్‌స్టీన్ గురుత్వాకర్షణ సిద్ధాంతం ప్రకారం, కాంతి వేగంతో ప్రచారం చేయాలి. వాటిని ఇంకా కనుగొనలేకపోయారు. సాధారణ సాపేక్షత మరియు క్వాంటం మెకానిక్స్ మధ్య సంబంధం మరొక అవరోధం. అవి రెండూ ప్రయోగాలతో సంపూర్ణంగా ఏకీభవిస్తాయి, కానీ ఒకదానికొకటి పూర్తిగా అనుకూలంగా లేవు. ఇది 19వ శతాబ్దపు చివరి నాటి క్లాసికల్ మెకానిక్స్ మరియు ఎలెక్ట్రోమాగ్నెటిజమ్‌ని కొంతవరకు గుర్తు చేయలేదా? బహుశా మార్పు కోసం వేచి ఉండటం విలువ.