Ìbáṣepọ̀: Lílóye Ìmọ̀ nípa Ààyè àti Àkókò nínú Físíìsì
Ìbáramu jẹ́ ọ̀kan lára àwọn èrò pàtàkì jùlọ nínú ìmọ̀-ẹ̀rọ fisiksi òde-òní, ó ń yí ọ̀nà tí a gbà lóye àgbáyé padà. Albert Einstein ló gbé ẹ̀kọ́ náà kalẹ̀ ní ìbẹ̀rẹ̀ ọ̀rúndún ogún, a pín ẹ̀kọ́ ìbáramu sí apá méjì pàtàkì: ìbáramu pàtàkì àti ìbáramu gbogbogbò. Àwọn méjèèjì ló ń fúnni ní òye jíjinlẹ̀ nípa ààyè, àkókò, àti agbára.
1. Ìtàn Kúkúrú nípa Ìbátan
Nígbà tí ó fi máa di ìparí ọ̀rúndún kọkàndínlógún, físíìsì àgbáyé, tí Isaac Newton ṣe àgbékalẹ̀ rẹ̀, ti pèsè ìpìlẹ̀ tó lágbára fún ọ̀pọ̀lọpọ̀ ẹ̀ka físíìsì. Síbẹ̀síbẹ̀, àwọn ìṣẹ̀lẹ̀ kan kò ṣeé ṣàlàyé nípasẹ̀ ẹ̀kọ́ Newtonian. Ọ̀kan lára àwọn ìpèníjà tó tóbi jùlọ ni àìbáramu láàárín àwọn onímọ̀ nípa Newtonian àti oníná mànàmáná, tí James Clerk Maxwell ṣe àgbékalẹ̀ rẹ̀. A kò lè ṣàlàyé bí iyàrá ìmọ́lẹ̀ ṣe dúró ṣinṣin tí Maxwell dámọ̀ràn nínú ètò àwọn onímọ̀ nípa Newtonian, èyí tí ó gba àkókò àti ààyè pípé.
Ní ọdún 1905, Albert Einstein tẹ ìwé kan jáde tó ń ṣe àgbékalẹ̀ ẹ̀kọ́ pàtàkì nípa ìbáṣepọ̀. Ẹ̀kọ́ yìí so àwọn èrò nípa ààyè àti àkókò pọ̀ sínú ohun kan ṣoṣo tí a ń pè ní ààyè-ààyè, ó sì fihàn pé iyàrá ìmọ́lẹ̀ dúró ṣinṣin nínú gbogbo àwọn fírémù ìtọ́kasí aláìlópin. Ní ọdún mẹ́wàá lẹ́yìn náà, ní ọdún 1915, Einstein ṣe àgbékalẹ̀ ẹ̀kọ́ gbogbogbòò rẹ̀ nípa ìbáṣepọ̀, èyí tí ó fẹ̀ sí àwọn èrò nípa ìbáṣepọ̀ pàtàkì láti ní agbára òòfà, ó sì rọ́pò èrò Newtonian nípa agbára òòfà pẹ̀lú èrò àwọn ìyípadà nínú ìyípo ti ààyè-ààyè nípasẹ̀ ìwọ̀n àti agbára.
2. Ìbátan Pàtàkì
Àwọn Ìlànà Pàtàkì
Ìlànà pàtàkì ti ìbáṣepọ̀ dá lórí àwọn ìlànà pàtàkì méjì:
1. Àwọn òfin fisiksi jọra ní gbogbo àwọn ètò ìtọ́kasí aláìlópin.
2. Iyara ina ninu afẹfẹ jẹ deede ati laisi išipopada ti oluwoye tabi orisun ina.
Àwọn Àbájáde Ìbátan Pàtàkì
Láti inú àwọn ìlànà méjì yìí, àwọn àbájáde ìyanu kan máa ń yọjú tí ó lòdì sí èrò ojoojúmọ́:
– Ìfọ́pọ̀ Àkókò: Àkókò ń lọ lọ́ra díẹ̀díẹ̀ fún àwọn nǹkan tí ń gbéra ní ìbámu pẹ̀lú olùwòran. A ti fihàn ìṣẹ̀lẹ̀ yìí nínú onírúurú àyẹ̀wò, bíi àkíyèsí àwọn èròjà atomiki tí ń rìn nítòsí iyára ìmọ́lẹ̀ àti lílo àwọn aago atomiki nínú àwọn ọkọ̀ òfúrufú.
– Ìfàsẹ́yìn Gígùn: Ohun tí ó ń gbéra ní ìbámu pẹ̀lú olùwòran yóò dàbí ẹni pé ó kúrú. Ìṣẹ̀lẹ̀ yìí máa ń ṣẹlẹ̀ ní ìbámu pẹ̀lú ìtọ́sọ́nà ìṣípo ohun náà.
– Ìbáramu Ibi-ìwọ̀n: Ibi-ìwọ̀n máa ń pọ̀ sí i pẹ̀lú iyára. Bí ohun kan bá ń sún mọ́ iyára ìmọ́lẹ̀, iyára rẹ̀ máa ń sún mọ́ àìlópin, èyí tí ó túmọ̀ sí wípé yóò nílò agbára àìlópin láti mú un yára sí i.
Ọ̀kan lára àwọn fọ́ọ̀mù tó gbajúmọ̀ jùlọ tí a rí láti inú ìbáṣepọ̀ pàtàkì ni ìbáṣepọ̀ E=mc², èyí tó fi ìbáṣepọ̀ láàrín ibi-ìwọ̀n (m) àti agbára (E) hàn pẹ̀lú iyàrá ìdúró ìmọ́lẹ̀ (c) gẹ́gẹ́ bí ìlọ́po-ọ̀pọ̀.
Àwọn Àbájáde Ìmọ̀-ẹ̀rọ
Ìbáramu pàtàkì ní ìtumọ̀ kankan fún ìmọ̀-ẹ̀rọ àti ìmọ̀-ẹ̀rọ òde-òní pẹ̀lú. Àpẹẹrẹ kan ni Ètò Ìgbékalẹ̀ Àgbáyé (GPS), èyí tí ó nílò àtúnṣe ìbáramu sí àwọn àmì rẹ̀ láti pèsè ipò tí ó péye.
3. Ìbáramu Gbogbogbò
Àwọn Ìlànà Pàtàkì
Ìbáramu gbogbogbo gbooro sii awọn imọran ti ibatan pataki lati pẹlu agbara ina gẹgẹbi jiometirika ti akoko aaye-aaye. Awọn ipilẹ rẹ ni:
1. Agbara walẹ kii ṣe agbara bi o ti wa ni Newtonian, ṣugbọn dipo iyipo tabi iyipo ti akoko-aaye ti o jẹyọ nipasẹ ibi-pupọ ati agbara.
2. Ìwọ̀n àti agbára máa ń yí ìwọ̀n àkókò ààyè padà, èyí tí ó ní ipa lórí àwọn ipa ọ̀nà tí ó kúrú jùlọ tí àwọn nǹkan tẹ̀lé ní àkókò ààyè náà.
Ìrísí-àkókò Ààyè
Ní gbogbogbòò, àwọn ohun ńláńlá bí ìràwọ̀ àti pílánẹ́ẹ̀tì máa ń yí àkókò àlàfo tí ó yí wọn ká. Geodesics, tàbí àwọn ipa ọ̀nà tí ó kúrú jùlọ, nínú àkókò àlàfo tí ó tẹ̀ yìí ló ń fa ìṣẹ̀lẹ̀ tí a mọ̀ sí agbára òòfà. A lè fojú inú wo èrò yìí nípa ríronú nípa lílo àkókò àlàfo gẹ́gẹ́ bí aṣọ rọ́bà tí ó ń tẹ̀ nígbà tí a bá gbé bọ́ọ̀lù tí ó wúwo sí i.
Àwọn Ìṣẹ̀lẹ̀ Pàtàkì
Ìbáramu gbogbogbo ṣalaye oniruuru awọn iṣẹlẹ ti awọn oniṣegun Newtonian ko le ṣalaye, gẹgẹbi:
– Lẹ́ǹsì Ìfàmọ́ra: Ìmọ́lẹ̀ láti àwọn ìràwọ̀ tàbí àwọn ìràwọ̀ jíjìnnà lè yí padà nípasẹ̀ agbára ìwúwo àwọn ohun ńláńlá, bí àwọn ìràwọ̀ tàbí àwọn ihò dúdú, tí ń mú àwọn àwòrán tí a gbéga tàbí tí a yí padà.
– Redshift ti ina: Igbagbogbo ti ina ti n jade lati inu ohun nla kan dinku (pupa) nitori ipa ti ina ti o lagbara.
– Àwọn Ìgbì Wíwàlé: Àwọn ìyípadà nínú ìyípo àkókò ààyè tí ó jẹ́yọ láti inú ìṣípo kíákíá ti ìwọ̀n, bí àwọn ihò dúdú méjì tí wọ́n para pọ̀. Àwọn ìgbì wọ̀nyí ni a kọ́kọ́ ṣàwárí ní tààrà nípasẹ̀ àwọn ìgbì LIGO ní ọdún 2015.
Idanwo Ibatan Gbogbogbo
Ọ̀kan lára àwọn ìdánwò àkọ́kọ́ ti ìbáṣepọ̀ gbogbogbò ni àkíyèsí Sir Arthur Eddington nípa ìyípadà perihelion ti Mercury àti ìṣúpọ́ oòrùn ti ọdún 1919. Ìṣúpọ́ oòrùn yìí gba àkíyèsí ìyípadà ìmọ́lẹ̀ kúrò lára àwọn ìràwọ̀ nítòsí oòrùn, ní ìbámu pẹ̀lú àwọn àsọtẹ́lẹ̀ ìbáṣepọ̀ gbogbogbò.
4. Àyíká Àgbáyé
Ìbáramu gbogbogbo tun ni ipilẹ̀ ìwádìí ayé òde òní, ìwádìí ìmọ̀ sáyẹ́ǹsì nípa ìpilẹ̀ṣẹ̀, ìdàgbàsókè, àti ìṣètò àgbáyé. Àwọn àpẹẹrẹ àgbáyé tí ó ń gbòòrò sí i, títí kan àpẹẹrẹ Big Bang, da lórí àwọn ìṣètò pápá Einstein tí a rí láti inú ìbáramu gbogbogbòò.
Ìfẹ̀sí Àgbáyé
Òfin Hubble, èyí tó fi hàn pé àwọn ìràwọ̀ ayé ń lọ kúrò lọ́dọ̀ ara wọn, jẹ́ ọ̀kan lára àwọn ẹ̀rí tó lágbára jùlọ fún ìfẹ̀sí àgbáyé. Èyí ni a lè ṣàlàyé nínú ìlànà ìbáṣepọ̀ gbogbogbòò.
Ohun Dúdú àti Agbára Dúdú
Ìbáramu gbogbogbo tun sọ àsọtẹ́lẹ̀ nípa wíwà àwọn ohun tí a kò lè rí tí a ń pè ní ohun dúdú àti agbára dúdú. Ohun dúdú, tí a rò pé ó wà ní ọ̀pọ̀lọpọ̀, kì í tú ìmọ́lẹ̀ jáde tàbí kí ó ṣàfihàn, ṣùgbọ́n wíwà rẹ̀ ni a lè rí láti inú ipa òòfà rẹ̀ lórí ohun tí a lè rí. Agbára dúdú, ní ọwọ́ kejì ẹ̀wẹ̀, ni a rò pé ó fa ìfẹ̀síwájú kíákíá ti àgbáyé.
5. Ọjọ́ iwájú Ìwádìí Ìbáṣepọ̀
Títí di òní, ìbáramu gbogbogbo àti pàtàkì ṣì ń ṣiṣẹ́ gẹ́gẹ́ bí òpó nínú ìmọ̀ físíìsì àti ìwádìí. Síbẹ̀síbẹ̀, ọ̀pọ̀lọpọ̀ àwọn agbègbè ìwádìí ló ń yọjú:
Ìmọ̀ nípa Kuatomu Field àti Ìwọ̀n Ìwọ̀n Ìwọ̀n Ìwọ̀n
Pípọ̀ ìbáramu gbogbogbo ati awọn ilana imọ-ẹrọ kuatomu, awọn imọran meji ti o ṣe aṣeyọri julọ ninu fisiksi, jẹ ipenija pataki kan. Awọn igbiyanju lati ṣe agbekalẹ awọn imọran ti agbara kuatomu, gẹgẹbi imọran okun ati agbara kuatomu kuatomu, ni ero lati so àlàfo yii pọ.
Àǹfààní tó ga jùlọ
Ìkẹ́kọ̀ọ́ nípa àwọn halos tó yí àwọn ihò dúdú ká, ìtànṣán Hawking, àti àwọn singularity tó wà láàárín àwọn ihò dúdú jẹ́ àwọn agbègbè ìwádìí tó ń ṣiṣẹ́ tí àwọn onímọ̀ sáyẹ́ǹsì ń sọ̀rọ̀ nípa rẹ̀.
Ipari
Ìbáramu, àti pàtàkì àti gbogbogbòò, ti yí ojú ìwòye wa nípa ààyè, àkókò, àti agbára ìwalẹ̀ padà pátápátá. Lílóye àwọn ẹ̀kọ́ rẹ̀ kò ti mú kí ìmọ̀ sáyẹ́ǹsì wa sunwọ̀n síi nìkan, ṣùgbọ́n ó tún ti pèsè àwọn àǹfààní tó wúlò nínú ọ̀pọ̀lọpọ̀ ìmọ̀ ẹ̀rọ òde òní. Ìwádìí tó ń bá a lọ ní pápá yìí àti ìsapá láti so agbára ìwalẹ̀ pọ̀ mọ́ àwọn onímọ̀ ẹ̀rọ kuantum ń ṣèlérí àwọn òye tuntun síwájú sí i ní ọjọ́ iwájú. Ní kúkúrú, ìbáramu ń ràn wá lọ́wọ́ láti lóye àgbáyé ní ọ̀nà tó péye àti tó jinlẹ̀.
