Назарияи нисбии умумӣ ва таъсири он ба астрономия
Назарияи умумии нисбият яке аз бузургтарин дастовардҳо дар таърихи физика аст. Он, ки соли 1915 аз ҷониби Алберт Эйнштейн таҳия шуда буд, дар фаҳмиши мо дар бораи ҷозиба ва фазо-вақт инқилоб кард. Ғайр аз ин, он ба астрономия таъсири амиқ гузошта, роҳро барои кашфиётҳои муҳим ва тағйироти бунёдӣ дар тарзи дидани мо ба коинот ҳамвор кардааст.
Асосҳои назарияи умумии нисбият
Назарияи умумии нисбият фаҳмиши ҷозибаро, ки қонуни ҷозибаи универсалии Исаак Нютон тавсиф кардааст, иваз кард. Ба гуфтаи Нютон, ҷозиба қувваест, ки ду объекти дорои массаи муайянро ҷалб мекунад. Аммо, Эйнштейн консепсияеро пешниҳод кард, ки ҷозиба қувва нест, балки натиҷаи каҷравии фазо-вақт аст, ки аз ҷониби масса ва энергия ба вуҷуд омадааст.
Фазо-вақт мафҳуме аст, ки се андозаи фазо ва як андозаи вақтро ба як кулли чорченака муттаҳид мекунад. Мувофиқи назарияи Эйнштейн, объектҳои азим ба монанди ситорагон ё сайёраҳо фазо-вақтро дар атрофи худ хам мекунанд ва таъсиреро, ки мо ҳамчун ҷозиба мушоҳида мекунем, ба вуҷуд меоранд.
Муодилаҳое, ки инро тавсиф мекунанд, ҳамчун муодилаҳои майдони Эйнштейн маълуманд ва чунин ифода карда мешаванд:
\[ R_{\mu\nu} - \frac{1}{2} Rg_{\mu\nu} + \Lambda g_{\mu\nu} = \frac{8\pi G}{c^4} T_{\mu\nu} \]
Дар ин ҷо, \( R_{\mu\nu} \) тензори каҷравии Риччи аст, \( R \) скаляри каҷравӣ аст, \( g_{\mu\nu} \) тензори метрикӣ аст, \(\Ламбда \) доимии космологӣ аст, \( G \) доимии ҷозибаи Нютон аст, \( c \) суръати рӯшноӣ аст ва \( T_{\mu\nu} \) тензори стресс-энергия аст.
Ин мафҳум моро водор мекунад , ки дар бораи коинот , бахусус дар бораи чӣ гуна ҳаракат кардани объектҳо дар майдони ҷозиба, аз нав фикр кунем.
Таъсири назарияи умумии нисбият ба астрономия
1. Пешгӯӣ ва мушоҳидаи линзаҳои гравитатсионӣ
Яке аз пешгӯиҳои ҷолибтарини нисбияти умумӣ линзасозии ҷозибавӣ мебошад. Вақте ки нур аз объектҳои дурдаст ба монанди ситорагон ё галактикаҳо аз майдони ҷозибавии объекти азим, ки байни онҳо ва нозир аст, мегузарад, масири нур каҷ мешавад. Ин падида ба хам шудани нур аз ҷониби линзаи оптикӣ монанд аст.
Линзаҳои ҷозиба ба астрономҳо имкон медиҳанд, ки объектҳоеро мушоҳида кунанд, ки метавонанд хеле дур ё заиф бошанд ва мустақиман мушоҳида карда нашаванд. Ғайр аз ин, линзаҳои ҷозиба далели қавӣ барои мавҷудияти материяи торикро пешниҳод мекунанд , зеро онҳо ба мо имкон медиҳанд, ки массаи объектҳоеро, ки мустақиман дида намешаванд, аммо таъсири ҷозибаи назаррас доранд, чен кунем.
2. Далелҳои мавҷудияти сӯрохиҳои сиёҳ
Сӯрохиҳои сиёҳ пешгӯии дигари назарияи умумии нисбият мебошанд. Сӯрохиҳои сиёҳ объектҳое мебошанд, ки массаи он қадар бузург ва андозаи он қадар хурд доранд, ки ҳатто рӯшноӣ аз қувваи ҷозибаи онҳо гурехта наметавонад. Кашфи импулсҳои радиоӣ аз ситораҳои дуӣ аз ҷониби Ҷозеф Тейлор ва Рассел Ҳалс далелҳои ғайримустақимро барои мавҷудияти сӯрохиҳои сиёҳ фароҳам овард.
Дар соли 2019, Телескопи Event Horizon (EHT), як шабакаи ҷаҳонии телескопҳои радиоӣ, аввалин акси уфуқи рӯйдодҳои сӯрохи сиёҳро дар галактикаи M87 сабт кард. Ин акс далели равшани мавҷудияти сӯрохиҳои сиёҳ буда, пешгӯиҳои назарияи нисбии умумиро тақвият медиҳад.
Як назарияи нисбатан маъмул мавҷудияти мавҷҳои ҷозибаро пешгӯӣ мекунад, ки мавҷҳо дар фазо-вақт, ки дар натиҷаи рӯйдодҳои бузурги кайҳонӣ, ба монанди якҷояшавии ду сӯрохи сиёҳ ё ситораҳои нейтронӣ ба вуҷуд меоянд, ба вуҷуд меоянд. Дар соли 2015, детекторҳои расадхонаи мавҷи ҷозибаи интерферометрии лазерӣ (LIGO) бори аввал мавҷҳои ҷозибаро аз якҷояшавии ду сӯрохи сиёҳ бомуваффақият муайян карданд.
Ин кашфиёт давраи наверо дар астрономия оғоз мекунад ва ба мо имкон медиҳад, ки ҳодисаҳои кайҳонии қаблан нодидашударо "шунида" тавонем. Мавҷҳои ҷозиба роҳи нави омӯзиши ашё ва рӯйдодҳоеро фароҳам меоранд, ки бо мавҷҳои анъанавии электромагнитӣ мушоҳида кардан мумкин нест.
4. Дарки космология ва васеъшавии коинот
Назарияи нисбии умумӣ инчунин асоси моделҳои муосири космологӣ, ба монанди модели таркиши бузург, фароҳам меорад. Бо истифода аз ин назария, олимоне ба монанди Эдвин Хаббл тавонистанд васеъшавии коинотро чен кунанд. Кашфи дур шудани галактикаҳо аз якдигар нишон медиҳад, ки коинот васеъ мешавад , ки натиҷаи мустақими муодилаҳои майдони Эйнштейн аст.
Доимии космологӣ (\(\Ламбда\)) дар муодилаҳои Эйнштейн аслан аз ҷониби Эйнштейн барои имкон додани коиноти статикӣ муаррифӣ шуда буд. Аммо, пас аз кашфи васеъшавии коинот, ин доимӣ дубора ҳамчун энергияи торик тафсир карда шуд, ки маълум аст, ки васеъшавии коинотро суръат мебахшад.
5. Вақт ва ҷозиба: Сурхшавии ҷозиба ва GPS
Назарияи нисбии умумӣ инчунин нишон медиҳад, ки вақт дар майдонҳои ҷозибаи қавӣ сусттар мегузарад, ки ин таъсир бо номи васеъшавии вақти ҷозиба маълум аст. Ин, масалан, дар технологияи GPS (Системаи мавқеъгирии ҷаҳонӣ), аҳамияти амалӣ дорад. Моҳвораҳои GPS дар муқоиса бо сатҳи Замин дар майдони ҷозибаи заифтар қарор доранд, ки боиси тезтар кор кардани соатҳои онҳо мегардад. Барои таъмини дақиқии ин системаи навигатсионӣ ислоҳот дар асоси нисбии умумӣ заруранд.
Хулоса
Назарияи умумии нисбии Алберт Эйнштейн дар физика ва астрономия инқилоб кард. Бо дидани ҷозиба на ҳамчун қувва, балки ҳамчун каҷравии фазо-вақт, ин назария чаҳорчӯбаи нав ва амиқтарро барои фаҳмидани коиноти мо фароҳам овард. Таъсири он доираи васеи фанҳоро, аз омӯзиши сӯрохиҳои сиёҳ ва мавҷҳои ҷозиба то фаҳмидани космология ва технологияҳои ҳаррӯза ба монанди GPS, фаро мегирад.
Кашфиёте, ки аз ҷониби назарияи умумии нисбият ба даст оварда шудаанд, на танҳо далелҳои бештареро барои эътиборнокии назария фароҳам меоранд, балки роҳро барои омӯзиши минбаъдаи коинот ҳамвор мекунанд ва марзҳои дониши инсонро ба самтҳое, ки қаблан тасаввур нашуда буданд, тела медиҳанд. Тавассути назарияи умумии нисбият, мо ба дарки мураккабӣ ва зебоии бузургтари коиноте, ки дар он зиндагӣ мекунем, наздиктар мешавем.
