اضافيت: فزڪس ۾ خلا ۽ وقت جي تصور کي سمجهڻ
جديد فزڪس ۾ اضافيت سڀ کان بنيادي تصورن مان هڪ آهي، جيڪو ڪائنات کي سمجهڻ جي طريقي کي تبديل ڪري ٿو. 20 صدي جي شروعات ۾ البرٽ آئن اسٽائن پاران متعارف ڪرايل، اضافيت جي نظريي کي ٻن مکيه حصن ۾ ورهايو ويو آهي: خاص اضافيت ۽ عام اضافيت. ٻئي خلا، وقت ۽ ڪشش ثقل جي گهري سمجھ فراهم ڪن ٿا.
1. نسبت جي مختصر تاريخ
19 صدي جي آخر تائين، آئزڪ نيوٽن پاران ترتيب ڏنل ڪلاسيڪل فزڪس، فزڪس جي ڪيترن ئي پهلوئن لاءِ هڪ مضبوط بنياد فراهم ڪري چڪي هئي. بهرحال، ڪجهه واقعن کي نيوٽنين نظريي ذريعي بيان نه ڪري سگهجي ها. سڀ کان وڏي چئلينج مان هڪ نيوٽنين ميڪينڪس ۽ برقي مقناطيس جي وچ ۾ عدم مطابقت هئي، جيڪا جيمس ڪلارڪ ميڪسويل پاران ترتيب ڏني وئي هئي. ميڪسويل جي روشني جي رفتار جي تجويز ڪيل استحڪام کي نيوٽنين ميڪينڪس جي فريم ورڪ ۾ بيان نه ڪري سگهجي ها، جنهن مطلق وقت ۽ جڳهه کي فرض ڪيو.
1905ع ۾، البرٽ آئن اسٽائن هڪ مقالو شايع ڪيو جنهن ۾ خاص نظريي جي اضافيت کي متعارف ڪرايو ويو. هن نظريي خلا ۽ وقت جي تصورن کي هڪ واحد وجود ۾ متحد ڪيو جنهن کي خلائي وقت سڏيو ويندو آهي ۽ اهو ظاهر ڪيو ته روشني جي رفتار سڀني انرشيل ريفرنس فريم ۾ مستقل آهي. ڏهه سال بعد، 1915ع ۾، آئن اسٽائن پنهنجو عام نظريو اضافيت متعارف ڪرايو، جنهن خاص اضافيت جي تصورن کي ڪشش ثقل کي شامل ڪرڻ لاءِ وڌايو، ڪشش ثقل جي نيوٽنين تصور کي ماس ۽ توانائي ذريعي خلائي وقت جي وکر ۾ تبديلين جي تصور سان تبديل ڪيو.
2. خاص نسبت
بنيادي اصول
خاص اضافيت جو نظريو ٻن مکيه فرضن تي ٻڌل آهي:
1. فزڪس جا قانون سڀني جمود جي حوالي جي فريم ۾ ساڳيا آهن.
2. خلا ۾ روشني جي رفتار مستقل آهي ۽ مبصر يا روشني جي ذريعن جي حرڪت کان آزاد آهي.
خاص اضافيت جا نتيجا
انهن ٻن اصولن مان، ڪجهه حيرت انگيز نتيجا نڪرندا آهن جيڪي روزمره جي وجدان جي خلاف هوندا آهن:
- وقت جي پکيڙ: هڪ مشاهدي ڪندڙ جي نسبت حرڪت ڪندڙ شين لاءِ وقت وڌيڪ سست رفتاري سان هلندو آهي. هي رجحان مختلف تجربن ۾ ظاهر ڪيو ويو آهي، جهڙوڪ روشني جي رفتار جي ويجهو حرڪت ڪندڙ ذيلي ايٽمي ذرڙن جو مشاهدو ۽ هوائي جهازن ۾ ايٽمي گھڙيال جو استعمال.
- ڊيگهه جو سنڪچن: هڪ شيءِ جيڪا مشاهدي ڪندڙ جي نسبت حرڪت ڪري ٿي اها ننڍي نظر ايندي. هي رجحان شيءِ جي حرڪت جي هدايت جي متوازي واقع ٿئي ٿو.
- ماس جي اضافيت: ماس رفتار سان وڌي ٿو. جيئن ڪا شيءِ روشني جي رفتار جي ويجهو ايندي آهي، تيئن ان جو ماس لامحدوديت جي ويجهو ايندو آهي، مطلب ته ان کي وڌيڪ تيز ڪرڻ لاءِ لامحدود توانائي جي ضرورت پوندي.
خاص اضافيت مان نڪتل سڀ کان مشهور فارمولن مان هڪ مساوات E=mc² آهي، جيڪا ماس (m) ۽ توانائي (E) جي وچ ۾ برابري کي ڏيکاري ٿي روشني جي رفتار (c) کي ضرب جي طور تي.
ٽيڪنالاجي جا اثر
خاص اضافيت جا اثر نه رڳو نظريي لاءِ پر جديد ٽيڪنالاجي لاءِ پڻ آهن. هڪ مثال گلوبل پوزيشننگ سسٽم (GPS) آهي، جنهن کي صحيح پوزيشننگ مهيا ڪرڻ لاءِ پنهنجي سگنلن ۾ اضافيت جي اصلاح جي ضرورت آهي.
3. عام اضافيت
بنيادي اصول
جنرل رليٽيوٽي خاص رليٽيوٽي جي تصورن کي وڌائيندي ڪشش ثقل کي خلائي وقت جي جاميٽري طور شامل ڪري ٿي. ان جا بنيادي اصول آهن:
1. ڪشش ثقل نيوٽونين وانگر ڪا قوت ناهي، پر ماس ۽ توانائي جي ڪري پيدا ٿيندڙ خلائي وقت جو هڪ وکر يا وکر آهي.
2. ماس ۽ توانائي خلائي وقت جي ميٽرڪ کي تبديل ڪن ٿا، جيڪو ان خلائي وقت ۾ شين جي پٺيان ايندڙ مختصر ترين رستن کي متاثر ڪري ٿو.
خلائي وقت جي جاميٽري
عام اضافيت ۾، تارا ۽ سيارا جهڙيون وڏيون شيون پنهنجي چوڌاري خلائي وقت کي وکر ڪن ٿيون. جيوڊيسڪس، يا ننڍو رستو، هن وکر خلائي وقت ۾ ان رجحان جو سبب بڻجن ٿا جيڪو اسان ڪشش ثقل جي نالي سان ڄاڻون ٿا. هن تصور کي خلائي وقت کي رٻڙ جي چادر جي طور تي تصور ڪندي تصور ڪري سگهجي ٿو جيڪو موڙي ٿو جڏهن ان تي هڪ ڳرو بال رکيو ويندو آهي.
اهم واقعا
جنرل رليٽيوٽي مختلف واقعن جي وضاحت ڪري ٿي جيڪي نيوٽونين ميڪينڪس ذريعي بيان نه ٿا ڪري سگهجن، جهڙوڪ:
- ڪشش ثقلي لينس: ڏورانهين تارن يا ڪهڪشائن مان ايندڙ روشني وڏين شين، جهڙوڪ ڪهڪشائن يا بليڪ هولز، جي ڪشش ثقل جي ڪري موڙي سگهجي ٿي، جنهن سان وڏيون يا بگڙيل تصويرون پيدا ٿين ٿيون.
- ڪشش ثقل جي ريڊ شفٽ: مضبوط ڪشش ثقل جي اثر جي ڪري ڪنهن وڏي شيءِ مان نڪرندڙ روشني جي فريڪوئنسي گهٽجي ويندي آهي (ڳاڙهي ٿي ويندي آهي).
- ڪشش ثقل جون لهرون: ماس جي تيز حرڪت جي ڪري خلائي وقت جي وکر ۾ اتار چڙهاؤ، جهڙوڪ ٻن بليڪ هولن جو ضم ٿيڻ. اهي لهرون پهريون ڀيرو 2015 ۾ LIGO تجربن ذريعي سڌو سنئون ڳوليون ويون.
عام اضافيت جي جانچ
جنرل رليٽيوٽي جي پهرين تجرباتي تجربن مان هڪ سر آرٿر ايڊنگٽن پاران عطارد جي پيري هيلين شفٽ ۽ 1919 جي سج گرهڻ جو مشاهدو هو. هن سج گرهڻ سج جي ويجهو تارن مان روشني جي انحراف جو مشاهدو ڪرڻ جي اجازت ڏني، جنرل رليٽيوٽي جي اڳڪٿين جي مطابق.
4. ڪائناتي تناظر
عام اضافيت جديد ڪائناتي علم جو بنياد پڻ آهي، جيڪو ڪائنات جي شروعات، ارتقا ۽ بناوت جو سائنسي مطالعو آهي. وڌندڙ ڪائنات جا ماڊل، بشمول بگ بينگ ماڊل، آئن اسٽائن جي فيلڊ مساواتن تي ٻڌل آهن جيڪي عام اضافيت مان نڪتل آهن.
ڪائنات جي توسيع
هبل جو قانون، جيڪو ڏيکاري ٿو ته ڪهڪشائون هڪ ٻئي کان پري ٿي رهيون آهن، ڪائنات جي توسيع جي مضبوط ترين ثبوتن مان هڪ آهي. ان کي صرف عام اضافيت جي فريم ورڪ اندر وضاحت ڪري سگهجي ٿو.
ڊارڪ ميٽر ۽ ڊارڪ انرجي
جنرل رليٽيوٽي پڻ پوشيده وجودن جي موجودگي جي اڳڪٿي ڪري ٿي جن کي اسين ڊارڪ ميٽر ۽ ڊارڪ انرجي سڏين ٿا. ڊارڪ ميٽر، جيڪو وڏي مقدار ۾ موجود سمجهيو ويندو آهي، روشني خارج يا عڪاسي نٿو ڪري، پر ان جي موجودگي جو اندازو نظر ايندڙ مادي تي ان جي ڪشش ثقل جي اثرن مان لڳائي سگهجي ٿو. ٻئي طرف، ڊارڪ انرجي، ڪائنات جي تيز رفتار توسيع جو سبب بڻجندي سمجهيو ويندو آهي.
5. اضافيت جي تحقيق جو مستقبل
اڄ تائين، عام ۽ خاص اضافيت اڃا تائين نظرياتي ۽ تجرباتي فزڪس جي ٿنڀن جي حيثيت سان ڪم ڪري ٿي. جڏهن ته، تحقيق جا ڪيترائي ابھرندڙ شعبا آهن:
ڪوانٽم فيلڊ ٿيوري ۽ ڪوانٽم ڪشش ثقل
فزڪس ۾ ٻہ ڪامياب ترين نظريا، جنرل رليٽيوٽي ۽ ڪوانٽم ميڪينڪس کي گڏ ڪرڻ هڪ وڏو چئلينج آهي. ڪوانٽم گريوٽي جي نظرين کي ترقي ڏيڻ جون ڪوششون، جهڙوڪ اسٽرنگ ٿيوري ۽ لوپ ڪوانٽم گريوٽي، هن خال کي ختم ڪرڻ جو مقصد رکن ٿيون.
انتهائي رجحان
بليڪ هولز جي چوڌاري هالوز جو مطالعو، هاڪنگ ريڊيئيشن، ۽ بليڪ هولز جي مرڪز ۾ سنگولرٽيز تحقيق جا سرگرم علائقا آهن جن تي سائنسدانن ۾ وڏي پيماني تي بحث ڪيو ويندو آهي.
نتيجو
خاص ۽ عام ٻنهي، اضافيت اسان جي خلا، وقت ۽ ڪشش ثقل جي نظريي کي بنيادي طور تي تبديل ڪري ڇڏيو آهي. ان جي نظرين کي سمجهڻ نه رڳو اسان جي سائنسي افق کي مالا مال ڪيو آهي پر جديد ٽيڪنالاجي جي وسيع رينج ۾ عملي فائدا پڻ فراهم ڪيا آهن. هن ميدان ۾ مسلسل تحقيق ۽ ڪشش ثقل کي ڪوانٽم ميڪينڪس سان متحد ڪرڻ جون ڪوششون مستقبل ۾ وڌيڪ نئين بصيرت جو واعدو ڪن ٿيون. مختصر ۾، اضافيت اسان کي ڪائنات کي وڌيڪ جامع ۽ گهري انداز ۾ سمجهڻ ۾ مدد ڪري ٿي.
