Այնշտայնի հարաբերականության տեսությունը. անտեսանելի աշխարհի ուսումնասիրությունը
20-րդ դարի սկզբին Ալբերտ Այնշտայն անունով երիտասարդ գիտնականը ցնցեց ֆիզիկայի աշխարհը իր հեղափոխական տեսությամբ, որը հայտնի է որպես Հարաբերականության տեսություն: Այս տեսությունը ոչ միայն փոխեց մեր տիեզերքի մասին պատկերացումները, այլև բացեց դռներ մեզ համար այսօր վայելող բազմաթիվ տեխնոլոգիական հայտնագործությունների համար: Այս հոդվածը կուսումնասիրի տեսության երկու հիմնական մասերը՝ հատուկ հարաբերականության տեսությունը և ընդհանուր հարաբերականության տեսությունը, և դրանց ազդեցությունը գիտության և տեխնոլոգիայի վրա:
Հատուկ հարաբերականություն
Այնշտայնն առաջին անգամ ներկայացրեց հատուկ հարաբերականության տեսությունը 1905 թվականին՝ «Շարժվող մարմինների էլեկտրադինամիկայի մասին» վերնագրով հոդվածում։ Տեսության հիմնական գաղափարն այն է, որ ֆիզիկայի օրենքները նույնն են բոլոր իներցիոն հենակետային համակարգերում, և որ լույսի արագությունը վակուումում հաստատուն է և անկախ աղբյուրի կամ դիտորդի շարժումից։
Հիմնական հասկացություններ
1. Իներցիալ հաշվարկման համակարգ. Սա հաշվարկման համակարգ է, որտեղ մարմինները չեն արագանում: Ֆիզիկայի օրենքները նույն կերպ են գործում բոլոր իներցիալ հաշվարկման համակարգերում, ինչը հակասում է դասական տեսակետին, որտեղ ժամանակն ու տարածությունը համարվում են բացարձակ:
2. Լույսի արագության հաստատուն. Լույսի արագությունը (c) վակուումում միշտ նույնն է, որը կազմում է մոտավորապես 299,792 կմ վայրկյան, անկախ դիտորդի արագությունից կամ լույսի աղբյուրից։
Հարաբերականության հատուկ տեսության հետևանքները
1. Ժամանակի դանդաղում. անշարժ դիտորդի նկատմամբ շարժվող մարմնի համար ժամանակն ավելի դանդաղ է ընթանում: Սա ապացուցվել է այնպիսի փորձերի միջոցով, ինչպիսիք են ատոմային ժամացույցները, որոնք ցույց են տվել, որ արագ թռչող ինքնաթիռում ժամանակն ավելի դանդաղ է ընթանում:
2. Երկարության կծկում. Շարժվող մարմինը իր շարժման ուղղությամբ ավելի կարճ կերևա, երբ այն դիտարկվում է անշարժ հաշվարկման համակարգից։
3. Զանգված-էներգիա համարժեքություն (E=mc²): Սա հատուկ հարաբերականության տեսությունից ստացված ամենահայտնի բանաձևերից մեկն է: Այն նշում է, որ զանգվածն ու էներգիան նույն նյութի երկու ձևերն են և կարող են փոխակերպվել միմյանց:
Ընդհանուր հարաբերականություն
Հարաբերականության հատուկ տեսությունը ներկայացնելուց տասը տարի անց Այնշտայնը ընդլայնեց իր տեսությունը՝ ներառելով նաև ձգողականության տեսությունը, որը հայտնի դարձավ որպես Հարաբերականության ընդհանուր տեսություն: Հրապարակվելով 1915 թվականին՝ այս տեսությունը փոխարինեց Նյուտոնի ձգողականության օրենքին և տվեց ձգողականության գործողության նոր ըմբռնում:
Հիմնական սկզբունքներ
1. Համարժեքության սկզբունք. Գրավիտացիոն ուժը և արագացումը համարժեք են և չեն կարող տարբերակվել միմյանցից: Օրինակ, ազատ անկման մեջ գտնվող դիտորդը չի կարող տարբերակել՝ գտնվում է գրավիտացիոն դաշտում, թե ոչ:
2. Տարածաժամանակի երկրաչափություն. Այնշտայնը գրավիտացիան նկարագրել է ոչ թե որպես ուժ, այլ որպես տարածաժամանակի կորություն, որն առաջանում է զանգվածի և էներգիայի ազդեցությամբ։ Մարմինները շարժվում են այս կորության հետևանքով առաջացած հետագծերով։
Ապացույցներ և հետևանքներ
1. Գրավիտացիոն ոսպնյակավորում. Լույսի կորությունը գրավիտացիայի ազդեցությամբ կարելի է դիտարկել գրավիտացիոն ոսպնյակավորում կոչվող երևույթի միջոցով, երբ հեռավոր մարմնից եկող լույսը կորանում է զանգվածեղ մարմնի շուրջը: Սա հաստատվել է աստղագիտական դիտարկումների միջոցով:
2. Մերկուրիի ուղեծրի պրեցեսիան. Մերկուրիի ուղեծիրը ցուցաբերում է աննշան պրեցեսիա, որը չի կարող բացատրվել միայն Նյուտոնի օրենքներով: Ընդհանուր հարաբերականությունը հաջողությամբ ճշգրիտ բացատրություն է տալիս այս անոմալիայի համար:
3. Սև խոռոչներ. Ընդհանուր հարաբերականության տեսության մեկ այլ կանխատեսում է այնպիսի ուժեղ ձգողականություն ունեցող մարմինների գոյությունը, որոնք նույնիսկ լույսը չի կարող դուրս գալ դրանցից, և որոնք հայտնի են որպես սև խոռոչներ: Սև խոռոչների գոյության առաջին ուղղակի ապացույցը ստացվել է 2019 թվականին՝ «Event Horizon» աստղադիտակի պատկերների միջոցով:
Ազդեցությունը ժամանակակից աշխարհի վրա
Այնշտայնի հարաբերականության տեսությունը խոր ազդեցություն է ունեցել տարբեր ոլորտների վրա: Տեխնոլոգիայի ոլորտում Գլոբալ դիրքորոշման համակարգը (GPS) դրա վառ օրինակն է: GPS արբանյակները պետք է հաշվի առնեն հատուկ հարաբերականության տեսությամբ կանխատեսված ժամանակի դանդաղման հետևանքները և ընդհանուր հարաբերականության տեսությամբ բացատրված ձգողականության պատճառով առաջացած ժամանակային տարբերությունները: Առանց այս ուղղումների GPS-ը այնքան ճշգրիտ չէր լինի, որքան մենք այսօր վայելում ենք:
Բժշկության մեջ Այնշտայնի հարաբերականության տեսությունը նպաստեց մագնիսական ռեզոնանսային պատկերման (ՄՌՏ) տեխնոլոգիայի զարգացմանը, որը լայնորեն կիրառվում է բժշկական ախտորոշման մեջ: Հարաբերականության սկզբունքները ազդում են այս սարքերի նախագծման և շահագործման վրա:
Տեխնոլոգիայից զատ, Այնշտայնի հարաբերականության տեսությունը խոր ազդեցություն ունեցավ նաև փիլիսոփայության և տիեզերագիտության վրա։ Այն վերափոխեց տիեզերքի մասին մեր պատկերացումները՝ տարածության և ժամանակի բացարձակ հասկացություններից մինչև ավելի դինամիկ և փոխազդող։ Այն նաև խթան հանդիսացավ տիեզերքի ծագման և վերջնական ճակատագրի վերաբերյալ հետագա հետազոտությունների համար, ներառյալ Մեծ պայթյունի տեսությունը և խորհրդավոր մութ էներգիայի ու մութ նյութի որոնումները։
Մարտահրավերներ և զարգացում
Այնշտայնի հարաբերականության տեսությունը՝ թե՛ հատուկ, թե՛ ընդհանուր, ենթարկվել է եռանդուն փորձարարական և դիտողական փորձարկումների։ Այնուամենայնիվ, դրանք չեն կարողացել պատասխանել տիեզերքի բոլոր հանելուկներին։ Ամենամեծ մարտահրավերներից մեկը ընդհանուր հարաբերականության տեսության և քվանտային մեխանիկայի համատեղումն է՝ Քվանտային Ձգողականության Տեսություն ստանալու համար, որը կարող է բացատրել ենթաատոմային և տիեզերաբանական մասշտաբների երևույթները մեկ հետևողական շրջանակներում։
Այս խնդիրը լուծելու համար առաջարկվում են մի քանի մոտեցումներ, ինչպիսիք են լարերի տեսությունը և օղակաձև քվանտային ձգողականությունը։ Չնայած վերջնական արդյունքների դեռևս չեն հասել, այս ջանքերը ցույց են տալիս, որ Այնշտայնի տեսությունը դեռևս հետաքրքրություն է առաջացնում և հետագա հետազոտություններ է իրականացնում։
Penutup
Այնշտայնի հարաբերականության տեսությունը պարզապես գիտական տեսություն չէ, այլ մտավոր ցատկ, որը վերափոխեց մեր պատկերացումները տիեզերքի մասին: Պարզ փորձերից մինչև առաջադեմ տեխնոլոգիաներ, այս տեսությունը անջնջելի հետք է թողել մեր կյանքի տարբեր ասպեկտների վրա: Եվ չնայած այս տեսությունը բացատրել է բազմաթիվ երևույթներ, շատ առեղծվածներ դեռ սպասում են լուծման: Մի բան հաստատ է. Ալբերտ Այնշտայնի ժառանգությունը կշարունակի ոգեշնչել ապագա գիտնականներին՝ ավելի լավ հասկանալու մեր բնակեցված տիեզերքի հրաշքները:
