කාලයේ සාපේක්ෂතාව යනු කුමක්ද?
අපි බොහෝ විට කාලය නිරපේක්ෂ යැයි සිතමු: ජකර්තාහි තත්පරයක් ලන්ඩනයේ තත්පරයකට සමාන වන අතර ඕනෑම ඔරලෝසුවක් සෑම තැනකම එකම ආකාරයකින් "ධාවනය" වේ. කෙසේ වෙතත්, නූතන භෞතික විද්‍යාව පෙන්නුම් කරන්නේ මෙම උපකල්පනය සම්පූර්ණයෙන්ම සත්‍ය නොවන බවයි. ඇතැම් තත්වයන් යටතේ, වේගය සහ ගුරුත්වාකර්ෂණය මත පදනම්ව කාලය සෙමින් හෝ වේගයෙන් "ධාවනය" කළ හැකිය. මෙම අදහස කාලයේ සාපේක්ෂතාව ලෙස හැඳින්වේ - මිනිසුන් විශ්වය තේරුම් ගන්නා ආකාරය වෙනස් කළ ඇල්බට් අයින්ස්ටයින්ගේ සාපේක්ෂතාවාදයේ ප්‍රධාන සංකල්පයකි.
කාලය: නිරපේක්ෂ හෝ සාපේක්ෂ?
අයින්ස්ටයින්ට පෙර, භෞතික විද්‍යාවේ (විශේෂයෙන් නිව්ටෝනියානු භෞතික විද්‍යාවේ) ප්‍රමුඛ දෘෂ්ටිය වූයේ කාලය විශ්වීය බවත් සියලු නිරීක්ෂකයින්ට සමාන බවත්ය. මෙයින් අදහස් කළේ දෙදෙනෙකු එකම සිදුවීම නිරීක්ෂණය කළහොත්, එයට කොපමණ කාලයක් ගතවේද යන්න පිළිබඳව ඔවුන් එකඟ වන බවයි.
අයින්ස්ටයින් මෙම උපකල්පනය අවලංගු කළේය. කාලය මැනීම නිරීක්ෂකයාගේ තත්වයන් මත රඳා පවතින බව ඔහු පෙන්වා දුන්නේය - විශේෂයෙන්, නිරීක්ෂකයාගේ සාපේක්ෂ වේගය සහ නිරීක්ෂකයා පිහිටා ඇති ගුරුත්වාකර්ෂණ ක්ෂේත්‍රය. වෙනත් වචන වලින් කිවහොත්, මුළු විශ්වයටම ඒකාකාරව යෙදෙන "කොස්මික් ඔරලෝසුවක්" නොමැත. පවතින්නේ එක් එක් නිරීක්ෂකයාගේ ඔරලෝසුවෙන් මනිනු ලබන කාලයයි, එය බොහෝ විට නිසි කාලය ලෙස හැඳින්වේ.
විශේෂ සාපේක්ෂතාවාදය: වේගය නිසා කාලය මන්දගාමී වේ.
කාලයේ සාපේක්ෂතාව මුලින්ම ක්‍රමානුකූලව පැහැදිලි කරන ලද්දේ විශේෂ සාපේක්ෂතාවාදයේ (1905) ය. මෙම න්‍යාය අදාළ වන්නේ නියත ප්‍රවේගයෙන් (ත්වරණය නොවී) චලනය වන නිරීක්ෂකයින් සලකා බලන විට සහ ගුරුත්වාකර්ෂණය සෘජුවම සම්බන්ධ නොවන විටය.
අයින්ස්ටයින් වැදගත් උපකල්පන දෙකකින් ආරම්භ කළේය:
1. භෞතික විද්‍යාවේ නියමයන් සරල රේඛාවක නියත වේගයකින් ගමන් කරන සියලුම නිරීක්ෂකයින්ට සමාන වේ.
2. ආලෝක ප්‍රභවය හෝ නිරීක්ෂකයා කොතරම් වේගයෙන් ගමන් කළත්, රික්තයක ආලෝකයේ වේගය සෑම නිරීක්ෂකයෙකුටම සෑම විටම නියත වේ (ආසන්න වශයෙන් 299.792.458 m/s).
මෙම උපකල්පන දෙක පුදුම සහගත ප්‍රතිවිපාකයකට මග පාදයි: ආලෝකයේ වේගය සෑම කෙනෙකුටම එක හා සමානව පැවතිය යුතු නම්, අවකාශයේ සහ කාලයේ මානයන් "ගැලපීමට" සිදුවේ. වඩාත් ප්‍රසිද්ධ බලපෑම්වලින් එකක් වන්නේ කාල ප්‍රසාරණයයි, එහිදී චලනය වන නිරීක්ෂකයෙකු විසින් මනිනු ලබන කාලය ස්ථාවර නිරීක්ෂකයෙකු විසින් මනිනු ලබන කාලයට වඩා සෙමින් ගෙවී යන බව පෙනේ.
සරලව කිවහොත්, පුද්ගලයෙකු ආලෝකයේ වේගයට ළඟා වෙමින් ඉතා වේගයෙන් ගමන් කරන්නේ නම්, ඔහුගේ ඔරලෝසුව නිශ්චල පුද්ගලයෙකුගේ ඔරලෝසුවකට වඩා සෙමින් ටික් වේ. අපගේ වේගය ආලෝකයේ වේගයෙන් බොහෝ දුරස් බැවින් මෙම බලපෑම එදිනෙදා ජීවිතයේදී ඉතා කුඩා වේ, නමුත් එය ඉතා ඉහළ වේගයකින් සැලකිය යුතු වේ.
බුද්ධිමය උදාහරණය: නිවුන් විරුද්ධාභාසය
කාලයේ සාපේක්ෂතාව තේරුම් ගැනීමට ජනප්‍රිය ක්‍රමයක් වන්නේ නිවුන් විරුද්ධාභාසයයි. නිවුන් දරුවන් දෙදෙනෙකු ගැන සිතන්න. එක් අයෙක් පෘථිවියේ රැඳී සිටින අතර, අනෙකා ආලෝකයේ වේගයට ආසන්නව ගමන් කරන අභ්‍යවකාශ යානයකට ගොඩ වී පෘථිවියට නැවත පැමිණේ. විශේෂ සාපේක්ෂතාවාදයට අනුව, ගමන් කළ නිවුන් දරුවන්ට අඩු කාලයක් අත්විඳිය හැකිය - එනම් නැවත පැමිණෙන විට ඔහු හෝ ඇය පෘථිවියේ රැඳී සිටි තැනැත්තාට වඩා තරුණ වනු ඇත.
එය "විරුද්ධාගමික" ලෙස හඳුන්වනු ලබන්නේ එය ප්‍රතිවිරුද්ධ බුද්ධිමය ලෙස පෙනෙන බැවිනි: එක් එක් පුද්ගලයා තමන් විවේකයෙන් සිටින බවත් අනෙකා චලනය වන බවත් සැලකිය යුතු නොවේද? විසඳුමට ඇතුළත් වන්නේ ගමන් කරන නිවුන් දරුවන් දිශාව ආපසු හැරවීමේදී ත්වරණය අත්විඳින බවයි, එබැවින් ඔවුන්ගේ යොමු රාමුව සැමවිටම අවස්ථිති නොවේ (සෑම විටම නියත වේගයකින් සරල රේඛාවක චලනය නොවේ ). අවසාන ප්‍රතිඵලය: වයස් පරතරය පවතී.
සාමාන්‍ය සාපේක්ෂතාව: ගුරුත්වාකර්ෂණය කාලයට ද බලපායි
විශේෂ සාපේක්ෂතාවාදයෙන් වසර දහයකට පසු, අයින්ස්ටයින් තම න්‍යාය සාමාන්‍ය සාපේක්ෂතාවාදය දක්වා පුළුල් කළේය (1915). මෙම න්‍යාය ගුරුත්වාකර්ෂණය පැහැදිලි කරන්නේ නිව්ටන්හි මෙන් බලයක් ලෙස නොව, ස්කන්ධය හා ශක්තිය මගින් අවකාශ කාලය වක්‍ර වීමේ ප්‍රතිඵලයක් ලෙසය.
සාමාන්‍ය සාපේක්ෂතාවාදයේ දී, කාලය ද සාපේක්ෂ වේ - නමුත් මෙවර ගුරුත්වාකර්ෂණය නිසා ය. ගුරුත්වාකර්ෂණ ක්ෂේත්‍රය ශක්තිමත් වන තරමට (උදාහරණයක් ලෙස, ඔබ ග්‍රහලෝකයක්, තාරකාවක් හෝ කළු කුහරයක් වැනි දැවැන්ත වස්තුවකට සමීප වන තරමට), ගුරුත්වාකර්ෂණය දුර්වල ස්ථාන හා සසඳන විට කාලය මන්දගාමී වේ.
මෙම සංසිද්ධිය ගුරුත්වාකර්ෂණ කාල විස්තාරණය ලෙස හැඳින්වේ. ඇඟවුම් කුතුහලය දනවන සුළුය: පෘථිවි පෘෂ්ඨයේ සිටින කෙනෙකුට (ශක්තිමත් ගුරුත්වාකර්ෂණය) ඉහළ කක්ෂයක සිටින කෙනෙකුට (දුර්වල ගුරුත්වාකර්ෂණය) වඩා තරමක් මන්දගාමීව කාලය අත්විඳිය හැකිය. මෙම වෙනස කුඩා නමුත් එය ඉතා නිවැරදි පරමාණුක ඔරලෝසු භාවිතයෙන් මැනිය හැකිය.
සැබෑ සාක්ෂි: GPS සහ පරමාණුක ඔරලෝසු
කාලයේ සාපේක්ෂතාව යනු වියුක්ත න්‍යායක් පමණක් නොවේ. වඩාත්ම ප්‍රායෝගික උදාහරණවලින් එකක් වන්නේ ගෝලීය ස්ථානගත කිරීමේ පද්ධතිය (GPS) ය. GPS චන්ද්‍රිකා පෘථිවිය වටා කිලෝමීටර 20.000 ක් පමණ උන්නතාංශයක අධික වේගයෙන් කක්ෂගත වන අතර පෘථිවි පෘෂ්ඨයට වඩා දුර්වල ගුරුත්වාකර්ෂණ ක්ෂේත්‍රයක පිහිටා ඇත. බලපෑම් දෙකක් එකවර සිදු වේ:
– චන්ද්‍රිකාව වේගයෙන් ගමන් කරන නිසා, විශේෂ සාපේක්ෂතාවාදය චන්ද්‍රිකාවේ ඔරලෝසුව මන්දගාමී කරයි.
– චන්ද්‍රිකාව දුර්වල ගුරුත්වාකර්ෂණයකින් යුක්ත බැවින්, සාමාන්‍ය සාපේක්ෂතාවාදය චන්ද්‍රිකාවේ ඔරලෝසුව වේගයෙන් ක්‍රියාත්මක කරයි.
නිවැරදි නොකළහොත්, මෙම කුඩා කාල වෙනස්කම් සමුච්චය වී දිනකට කිලෝමීටර කිහිපයක් දක්වා ළඟා විය හැකි GPS ස්ථාන දෝෂ ඇති කරයි. යථාර්ථයේ දී, නිවැරදි සංචාලනය පවත්වා ගැනීම සඳහා GPS පද්ධති සාපේක්ෂතාවාදී නිවැරදි කිරීම් ඇතුළත් කරයි. නවීන තාක්ෂණයේ සාපේක්ෂතාව ඉටු කරන කාර්යභාරය පිළිබඳ මෙය ප්‍රබල උදාහරණයකි.
මෙයින් අදහස් කරන්නේ "කාල චාරිකාව" කළ හැකිද?
කාලය වෙනස් ලෙස ගලා යා හැකි බව මිනිසුන්ට ඇසෙන විට, බොහෝ විට පැන නගින ප්‍රශ්නය වන්නේ කාල ගමන් පිළිබඳවයි. යම් දුරකට, "අනාගතයට ගමන් කිරීම" භෞතිකව කළ හැකි ය: ඔබ ඉතා වේගයෙන් ගමන් කරන්නේ නම් හෝ ආන්තික ගුරුත්වාකර්ෂණ ක්ෂේත්‍රයක් අසල සිටින්නේ නම්, ඔබට වෙනත් කෙනෙකුට වඩා අඩු කාලයක් අත්විඳිය හැකි අතර, පසුව ඔවුන් අනාගතයේ දී තවත් ඉදිරියට යන බව සොයා ගැනීමට ආපසු පැමිණිය හැකිය.
කෙසේ වෙතත්, කාල චාරිකාව වඩාත් සංකීර්ණ වන අතර එය සමපේක්ෂන ක්ෂේත්‍රයක් ලෙස පවතී. සාමාන්‍ය සාපේක්ෂතාවාදයේ සමහර ගණිතමය විසඳුම් "අමුතු" අවකාශ-කාල ව්‍යුහයන් ( සමහර wormholes වැනි ) සඳහා ඉඩ සලසයි, නමුත් ඒවා ස්වභාවයෙන්ම කළ හැකිද, ස්ථාවරද සහ අනෙකුත් භෞතික මූලධර්ම උල්ලංඝනය නොකරන්නේද යන්න තවමත් පැහැදිලි නැත. මේ අනුව, කාලයේ සාපේක්ෂතාව කාල චාරිකාව පිළිබඳ සාකච්ඡා සඳහා දොර විවර කරන අතර, විද්‍යා ප්‍රබන්ධවල ඇති ඒවා මෙන් කාල යන්ත්‍රයක හැකියාව එය ස්වයංක්‍රීයව ඇඟවුම් නොකරයි.
කාලයේ සාපේක්ෂතාව ඇතිවන්නේ ඇයි?
කාලයේ සාපේක්ෂතාවයේ සාරය නම් අවකාශය සහ කාලය ස්ථිතික අවධීන් නොවන බවයි. ඒවා තනි වස්තුවක් සාදයි: අවකාශ-කාලය. ඔබ වේගයෙන් ගමන් කරන විට, ඔබ අවකාශ-කාලය වෙනස් ආකාරයකින් "ගවේෂණය" කරයි. ඔබ ශක්තිමත් ගුරුත්වාකර්ෂණයක සිටින විට, අවකාශ-කාලයේ රෙදි විකෘති වී, කාල අනුපාතය වෙනස් කරයි.
සරලව කිවහොත්, විවිධ නිරීක්ෂකයින් විසින් අවකාශය සහ කාලය මනිනු ලබන ආකාරය "හුවමාරු කිරීම" මගින් විශ්වය භෞතික විද්‍යාවේ නීතිවල අනුකූලතාව (උදා: ආලෝකයේ නියත වේගය) පවත්වා ගනී. අපගේ බුද්ධිය කොස්මික් පරිමාණයන් මත නොව අඩු වේගයකින් සහ මධ්‍යස්ථ ගුරුත්වාකර්ෂණයකින් වර්ධනය වූ නිසා බලපෑම අමුතු ලෙස පෙනේ.
වසා දැමීම
කාලයේ සාපේක්ෂතාව යනු කාලය සෑම කෙනෙකුටම සෑම විටම එක හා සමාන නොවන බවට ඇති අදහසයි. එය වේගය සහ ගුරුත්වාකර්ෂණය මත රඳා පවතී. මෙම සංකල්පය අයින්ස්ටයින්ගේ විශේෂ සහ සාමාන්‍ය සාපේක්ෂතා න්‍යායන්ගෙන් පැන නගින අතර, අත්හදා බැලීම් සහ GPS වැනි තාක්ෂණික යෙදුම් හරහා ඔප්පු කර ඇත. කාලයේ සාපේක්ෂතාව අපට මතක් කර දෙන්නේ භෞතික යථාර්ථය බොහෝ විට අප අපේක්ෂා කළ හැකි ප්‍රමාණයට වඩා අමුතු බවයි - සහ විද්‍යාත්මක අවබෝධය අපට පෙනෙන මූලිකම දෙය වෙනස් කළ හැකිය: කාල ප්‍රවාහයම.
ඔබට අවශ්‍ය නම්, මට මෙම ලිපියේ වඩාත් ජනප්‍රිය (අනියම් විලාස) අනුවාදයක් හෝ කාල ප්‍රසාරණය සූත්‍ර සහ ගණනය කිරීමේ උදාහරණ සහිත වඩාත් විද්‍යාත්මක අනුවාදයක් ද සෑදිය හැකිය.
