نسبیت عام انیشتین

[Interstellar]

میدانیم که فرمول بندی نسبیت عام در سال های 1915-1916 صورت گرفت و وی با تفسیر جدید دریچه ای نو به فیزیک گشود . فیزیک کلاسیک کیهان را یک صحنه ای ایستا فرض میکرد که رخدادها در ان اتفاق میافتد اما از دید نسبیت عام کیهان یک صحنه پویا است . تعادل بین ماده و فضا زمان توسط گرانش هندسی انیشتین را نسبیت عام گفته میشود .

پیشبینی های نسبیت عام نکته بسیار جالب و قابل تامل هست. یکی از پیش بینی های نسبیت عام این بود که نور در یک میدان تحت اثر گرانش دچار انحنا خواهد شد این پیشبینی بارها مورد تجربه واقع شده است  . همچنین وی در تئوری خود امواج گرانشی را توصیف و پیش بینی کرد ..

در نسبیت عام گرانش یک نیرو نیست بلکه یک پارامتر هندسی میباشد . یعنی گرانش یک ویژگی هندسی از فضا زمان است . نسبیت یک فضای 4 بعدی را توصیف میکند {سه بعد مکان و یک بعد زمان }

 

دو جرم را تصور کنید در فضای خالی بدون اینکه نیرویی بین انها حاکم باشد کاملا شناور هستند  و حرکت میکنند طبق مکانیک کلاسیک و هچنین نظریه نسبیت عام انیشتین در این باره هر دو هم رای هستند .

تحت این شرایط دوجرم در مستقیم ترین مسیر خود یعنی یک خط راست با شتاب ثابت حرکت میکنند و هیچ گاه یکدیگر را ملاقات نخواهند کرد  .

اگر غیر از این باشد یعنی نیرویی بین انها باشد در دیدگاه نیوتونی گرانش بین انها باعث میشود هر دو به سمت هم سوق پیدا کنند .

نگرش انیشتینی میگوید دو جرم به سمت هم حرکت نمیکنند بلکه در مسیر مستقیم خود به حرکت ادامه میدهد ولی در یک فضای منحنی وار مستقیم ترین مسیری که یک ذره میتواند طی کند را ژئودزیک گویند ..

{یک کره را فرض کنید }

در نگرش انیشتین گرانش باعث پیچ خرودگی فضا میشود . ذرات در مسیر خود حرکت میکنند حتی اگر توسط گرانش نیوتونی شتاب دار شوند . ذرات یا اجرام در یک محیطی که تحت تاثیر یک جرم سنگین قرار گرفته در مسیرشان دچار انحرافاتی میشوند . انها یا به سمت جرم کشیده میشوند یا روی مداری وادار به چرخش میگردند .

گرانش این ذرات را منحرف نمیکند بلکه انها را وادار میکند در مستقیم ترین مسیری که در صحنه خمیده وجود دارد حرکت کنند . {همان ژئودزیک }

در نگرش نسبیت عامی گفته میشود ماده باعث پیچش فضای اطرافش میشود نه تنها به خاطر جرمش بلکه به خواطر تنشهای درونی و فضار و ...

یکی از اولین تست های نسبیت عام در حرکت مدار سیاره تیر یا همان عطارد بود. طبق تفسیر نیوتوناز قوانین حرکت کپلر میگفت سیاره عطارد باید در مسیر بیضوی ثابتی به دور خورشید بچرخد .

خب درسته ! اما انیشتین کمی این مساله رو باز کرد و با نگرش بهتری ان را اصلاح کرد .

از انجا که عطارد سیاره ای است بسیار نزدیک به خورشید نباید نقاط حضیض و اوج ان تغیر محسوسی داشته باشد از انجایی که در منظومه شمسی سیارات زیاد تر دیگری هستند . مساله را پیچیده تر میکند .

مقدار جزئی گرانش از سمت سیارات که همدیگر را میکشند وجود دارد .تغیری که برای مدار عطارد مشاهده شد کمی بیشتر از حد انتظار بود .این مساله را بنام حضیض نسبیتی قلمداد کردند .

 

یکی دیگر از پیشبینی های نسبیت عامی این بود که نور هنگام عبور از کنار اجرام سنگین دچار خمیدگی میشود . اولین تست از این پیشبینی توسط سر ارتور ادینگتن بریتانیایی در سال 1919 صورت گرفت وقتی خورشیدی گرفتگی وجود داشت نور امده از ستاره دور دست پشت خورشید را بررسی کردند دیدند نوری که مشاهده میشود مکانش با مکان واقعی ستاره متفاوت هست و متوجه شدند نور هنگام عبور از کنار خورشید کمی دچار انحراف شده است .

 

پیشبینی دیگر نسبیت عام لنزیک گرانشی بود ستاره شناسان از طریق این پدیده میتوانند یک جسم را در چند تصویر ببینند .

 

پیشبینی بی نظیر دیگر را میتوان به امواج گرانشی ربط داد که پیش تر در مورد ان صحبت کردیم که امواج گرانشی موج هایی در صحفه فضا زمان هستند و میتوانند منابع مختلفی داشته باشند از جمله چرخش دو سیاه چاله یا دو ستاره نوترونی به دور هم یا ابرنواختر ها و ...

در واقع امواج گرانشی که با سرعت نور پراکنده میشووند چین خوردگی هایی در فضا هستند که قاعدتا باید توسط اشکار سازهای ما مورد تشخیص واقع شوند . پیش بینی امواج گرانشی در مورد بیگ بنگ هنوز تایید قطعی نرسیده است .

منبع :

Einstein.online.info