Ka Wehewehe ʻana i ke Kumumanaʻo o Einstein no ka Relativity
ʻO nā kumumanaʻo o Albert Einstein no ka relativity, nona ka Special Theory of Relativity (1905) a me ka General Theory of Relativity (1915), ua hoʻololi i ko mākou ʻike i ka lewa, ka manawa, a me ke koʻikoʻi. ʻO kēia mau kumumanaʻo he mau pou o ka physics hou, e hoʻohuli ana i nā ʻano like ʻole mai ka cosmology a i ka mechanics quantum. Ma kēia ʻatikala, e ʻimi mākou i nā kumu o kēia mau kumumanaʻo, ko lākou hopena, a me kā lākou hōʻoia hoʻokolohua.
### Manaʻo Kūikawā o ka Relativity
ʻO ke Kumumanaʻo Kūikawā o Einstein no ka Relativity e pili ana i nā mea e neʻe ana i nā wikiwiki mau—nā kiʻina kuhikuhi inertial. Ua hoʻokumu ʻia ma luna o ʻelua mau postulate:
1. Ke Kumumanaʻo o ka Relativity: Ua like nā kānāwai o ke kino ma nā kiʻina kuhikuhi inertial āpau. ʻO ke ʻano o kēia, ʻaʻohe hoʻokolohua e hiki ke hoʻokaʻawale i kekahi kiʻina inertial mai kekahi.
2. Ke kūpaʻa o ka wikiwiki o ka mālamalama: ʻO ka wikiwiki o ka mālamalama i loko o kahi hakahaka he mau no nā mea nānā a pau, me ka nānā ʻole i kā lākou neʻe pili a i ʻole ka neʻe ʻana o ke kumu mālamalama.
Ua alakaʻi kēia ʻōnaehana i kekahi mau hopena koʻikoʻi:
#### Hoʻonui Manawa
ʻO kekahi o nā hopena kupaianaha loa, ʻo ia ka hoʻonui ʻana o ka manawa. Wahi a ka Relativity Kūikawā, pili ka hala ʻana o ka manawa a hilinaʻi ia i ka wikiwiki o ka mea nānā. ʻOi aku ka lohi o ka uaki e neʻe ana i ka hoʻohālikelike ʻia me ka uaki paʻa. Ma ke ʻano makemakika, ʻo ke ʻano hoʻonui manawa:
\[ \Delta t' = \Delta t / \sqrt{1 – v^2/c^2} \]
Maanei, ʻo \( \Delta t' \) ka manawa i ana ʻia e kahi mea nānā e neʻe ana, ʻo \( \Delta t \) ka manawa i ana ʻia e kahi mea nānā paʻa, ʻo \( v \) ka wikiwiki o ka mea nānā e neʻe ana, a ʻo \( c \) ka wikiwiki o ka mālamalama.
#### Ka Lōʻihi o ka Hoʻemi ʻana
Ua wānana pū ke kumumanaʻo i ka hoʻemi ʻana o ka lōʻihi: neʻe pōkole nā mea ma ke kuhikuhi o kā lākou neʻe ʻana. Hāʻawi ʻia ka hoʻemi ʻana e:
\[ L' = L \sqrt{1 – v^2/c^2} \]
ʻO \(L' \) ka lōʻihi i ana ʻia e ka mea nānā e neʻe ana, a ʻo \(L \) ka lōʻihi ma ke kiʻikuhi hoʻomaha o ka mea.
#### Pilina o ka Hoʻohālikelike ʻana
ʻAʻole paʻa ka Simultaneity i ka Special Relativity. ʻO nā hanana i manaʻo ʻia he like no kekahi mea nānā, ʻaʻole paha ia no kekahi i ka neʻe pili. Hoʻopilikia kēia i ko mākou ʻike kuʻuna o kahi "i kēia manawa" honua.
#### Ka like ʻana o ka nuipaʻa-ikehu
Ua kū mai ke kaulike kaulana a Einstein \(E = mc^2 \) mai ke Kumumanaʻo Kūikawā o ka Relativity, e ʻōlelo ana he hiki ke hoʻololi ʻia ka nuipa a me ka ikehu. Hiki ke hoʻololi ʻia kahi nuipa liʻiliʻi i kahi nui o ka ikehu, he ʻike koʻikoʻi no ka physics nukelea.
### Kumumanaʻo Laulā o ka Relativity
Hoʻonui ka Relativity Laulā i ka Relativity Kūikawā e hoʻokomo i ka umekaumaha a me ka wikiwiki. Ma mua o Einstein, ua hoʻomaopopo ʻia ka umekaumaha ma o ke kānāwai o Newton no ka umekaumaha honua, e hōʻike ana iā ia he ikaika ma waena o nā nui. Ua noʻonoʻo hou ʻo Einstein i ka umekaumaha ʻaʻole ma ke ʻano he ikaika akā ʻo ke kūlou ʻana o ka spacetime i hoʻokumu ʻia e ka nuipa a me ka ikehu.
#### Ke kūlou ʻana o ka manawa ākea
Ma ka General Relativity, hoʻoulu nā mea nui i kahi piʻo i loko o ka lole spacetime ʻehā-dimensional. Neʻe nā mea ma nā ala piʻo i loko o kēia spacetime, i manaʻo ʻia he huki umekaumaha. ʻO kahi hoʻohālikelike maʻalahi he pōpō kaumaha i kau ʻia ma luna o kahi pepa laholio, e piʻo ana ka pepa. ʻO nā pōpō liʻiliʻi i ʻōwili ʻia ma kahi kokoke e hahai maoli i nā ala piʻo i ka pōpō kaumaha.
ʻO ke kaulike kumu e hoʻomalu ana i kēia curvature ʻo ia ka Einstein's Field Equation:
\[ R_{\mu \nu} – \frac{1}{2} R g_{\mu \nu} + \Lambda g_{\mu \nu} = \frac{8 \pi G}{c^4} T_{\mu \nu} \]
Maanei, ʻo \( R_{\mu \nu} \) ka tensor curvature Ricci, ʻo \( R \) ka curvature scalar, ʻo \( g_{\mu \nu} \) ka tensor metric, ʻo \( \Lambda \) ke kūpaʻa cosmological, ʻo \( G \) ke kūpaʻa umekaumaha, a ʻo \( T_{\mu \nu} \) ka tensor stress-energy.
#### Nā Manaʻo o ka Relativity Laulā
1. Hoʻonui ʻia ka manawa umekaumaha: Holo mālie ka manawa ma nā kahua umekaumaha ikaika. Ua hōʻoia ʻia kēia e ka hoʻokolohua Pound-Rebka (1959) a he mea nui ia no ka pololei o ka GPS, pono e helu i nā ʻokoʻa manawa i hoʻokumu ʻia e ka umekaumaha o ka Honua.
2. Ke kūlou ʻana o ke kukui: Hele ka mālamalama ma kahi kokoke i kahi mea nui ma hope o ke ala kūlou. Ua ʻike mua ʻia kēia i ka wā o ka eclipse o ka lā o 1919 e Arthur Eddington, e hōʻoia ana i ke kumumanaʻo.
3. Nā Nalu Umekaumaha: Ua wānana ka General Relativity i nā ʻale i ka manawa ākea i hoʻokumu ʻia e ka wikiwiki ʻana o nā mea nui, e like me ka hui ʻana o nā lua ʻeleʻele. Ua ʻike mua ʻia kēia mau nalu e LIGO i ka makahiki 2015, e wehe ana i kahi puka makani nānā hou i ke ao holoʻokoʻa.
4. Nā Lua ʻEleʻele: Hoʻoholo nā hoʻonā i nā kaulike kahua i nā wahi kahi e hana ai ke kūlou ʻana o ka spacetime i kahi ʻaoʻao hanana ma waho o kahi mea hiki ʻole ke pakele, i ʻike ʻia he mau lua ʻeleʻele. Kākoʻo nā hōʻike nānā, e like me ka ʻaoʻao hanana i kiʻi ʻia e ka Event Horizon Telescope i ka makahiki 2019, i ko lākou ola ʻana.
### Hōʻoia Hoʻokolohua
Ua hoʻāʻo pono ʻia a ua hōʻoia ʻia nā kumumanaʻo o Einstein ma o nā hoʻokolohua a me nā nānā ʻana he nui:
– Ka Hoʻonui ʻana i ka Manawa: Ua hōʻoia ʻia ma o nā ola o nā ʻāpana i loko o nā mea hoʻolalelale a me nā ana pololei o ka uaki atomika i loko o nā mokulele a me nā satelite.
– Ke kūlou ʻana o ka mālamalama: ʻIke pinepine ʻia i ka wā o nā eclipse o ka lā a ma o ka lensing umekaumaha, kahi e kūlou ai ka mālamalama mai nā hōkū mamao a puni nā galaxies nui.
– Ka Hoʻololi ʻUlaʻula o ka Gravity: Ua hōʻoia ʻia ma ka nānā ʻana i ka hoʻololi ʻana o ke alapine (frequency) o ka mālamalama mai nā hōkū a ma o nā hoʻokolohua pololei e like me Gravity Probe A.
### Ka hopena
Ua hoʻololi nui nā kumumanaʻo relativity a Einstein i ko mākou ʻike i ke ao holoʻokoʻa. Ua wehewehe hou ʻo Special Relativity i ka manawa a me ka hakahaka, e hoʻokumu ana i ko lākou hilinaʻi like ʻana a me ka loli me ka neʻe ʻana. Ua hoʻolauna ia i ke kaulike o ka nuipa-ikehu, he mea nui i nā hopena nukelea a me ka physics particle. Ua pani ʻo General Relativity i ke kumumanaʻo umekaumaha o Newton, e wehewehe ana i ka umekaumaha ma ke ʻano he curvature spacetime a me ka wānana ʻana i nā hanana e like me nā nalu umekaumaha a me nā lua ʻeleʻele, i hōʻoia ʻia e ka astronomy hou a me ka cosmology.
ʻOi aku ka hana a Einstein ma mua o ke kumumanaʻo ʻepekema; ua hoʻololi hou ia i ka ʻike akeakamai, e paipai ana i ke kanaka e noʻonoʻo hou i nā manaʻo o ka ʻoiaʻiʻo a me ke ʻano o ka cosmos. Ke mau nei kona hoʻoilina i ka noiʻi e hoʻomau nei e ʻimi ana i ka hohonu o ke ao holoʻokoʻa, mai ka umekaumaha quantum a i nā hiʻohiʻona cosmological, i hoʻokele ʻia e nā loina āna i noʻonoʻo mua ai ma mua o hoʻokahi kenekulia i hala.
