Հեղափոխություն ֆիզիկայում. Այնշտայնի հարաբերականության տեսությունը

Ներածություն

20-րդ դարի սկզբին մի երիտասարդ ֆիզիկոս՝ Ալբերտ Այնշտայնը, հեղափոխություն կատարեց գիտության մեջ: Նրա առաջարկած հարաբերականության տեսությունը վերափոխեց մեր պատկերացումները տիեզերքի, ժամանակի և տարածության մասին:

1.Պատմական համատեքստ

Այնշտայնի տեսությունը բաղկացած է երկու մասից՝ հատուկ հարաբերականություն և ընդհանուր հարաբերականություն:

19-րդ դարի վերջին ֆիզիկայի մեջ կային մի շարք անհամապատասխանություններ: Մաքսվելի էլեկտրամագնիսական տեսությունը հակասում էր Նյուտոնի մեխանիկային: Մայքելսոն-Մորլիի փորձը ցույց տվեց, որ լույսի արագությունը հաստատուն է: Այս հակասությունները լուծելու համար Այնշտայնը մշակեց իր հեղափոխական տեսությունը:

2.Հատուկ հարաբերականության տեսություն

Հատուկ հարաբերականությունը հիմնված է երկու պարզ, բայց հեղափոխական գաղափարների վրա. առաջին՝ ֆիզիկայի օրենքները նույնն են բոլոր իներցիալ համակարգերում, և երկրորդ՝ լույսի արագությունը հաստատուն է վակուումում՝ անկախ դիտորդի շարժումից:

Այս գաղափարները հանգեցրին զարմանալի եզրակացությունների: Օրինակ՝ ժամանակը դադարեց բացարձակ հասկացություն լինելուց: Պարզվեց, որ արագ շարժվող օբյեկտների համար ժամանակն ավելի դանդաղ է անցնում, քան անշարժ օբյեկտների համար: Սա կոչվում է ժամանակի դիլատացիա:

Հատուկ հարաբերականությունը նաև բացահայտեց, որ երկարությունը հարաբերական է: Արագ շարժվող օբյեկտները կարճանում են շարժման ուղղությամբ: Զանգվածը նույնպես կախված է արագությունից. այն մեծանում է արագության աճի հետ: Այս էֆեկտները դառնում են նկատելի միայն լույսի արագությանը մոտ արագությունների դեպքում:

---

3.Ընդհանուր հարաբերականության տեսություն

Ընդհանուր հարաբերականության տեսությունը գնաց ավելի հեռու: Այն բացատրեց գրավիտացիան որպես տարածա-ժամանակի կորություն: Պատկերացրեք մի հսկայական ռետինե թաղանթ: Եթե դրա վրա դնեք ծանր գունդ, թաղանթը կծռվի: Նույն կերպ, ծանր մարմինները՝ ինչպիսիք են աստղերն ու մոլորակները, ծռում են իրենց շուրջը գտնվող տարածա-ժամանակը:

Այս տեսությունը բացատրեց մի շարք երևույթներ, որոնք նախկինում անհասկանալի էին: Օրինակ՝ այն կանխատեսեց լույսի ճառագայթների շեղումը հզոր գրավիտացիոն դաշտերում, ինչը հետագայում հաստատվեց արեգակի խավարման ժամանակ կատարված դիտարկումներով:

Ընդհանուր հարաբերականությունը նաև բացատրեց Մերկուրիի պերիհելիոնի տեղաշարժը: Տեսությունը կանխատեսեց գրավիտացիոն ալիքների գոյությունը, որոնք հայտնաբերվեցին 2015-ին:Այն հիմք դրեց ժամանակակից տիեզերագիտությանը: Ընդհանուր հարաբերականությունը օգտագործվում է նաև սև խոռոչների ուսումնասիրման համար:

---

4․ E=mc² բանաձևը

Հատուկ հարաբերականության մեկ այլ կարևոր արդյունք է հայտնի E=mc² բանաձևը: Այն ցույց է տալիս, որ էներգիան և զանգվածը փոխկապակցված են: Այս բանաձևը բացատրում է, թե ինչպես են աստղերը արտադրում էներգիա և հիմք է հանդիսացել միջուկային էներգիայի զարգացման համար:

E=mc² բանաձևը հեղափոխություն առաջացրեց էներգիայի մասին մեր պատկերացումներում: Այն ցույց տվեց, որ նույնիսկ փոքր զանգվածը կարող է վերածվել հսկայական էներգիայի: Բանաձևը բացատրում է աստղերի էներգիայի աղբյուրը՝ ջրածնի սինթեզը հելիումի: Այն նաև հիմք հանդիսացավ  միջուկային էլեկտրակայանների ստեղծման համար:

5.Տեսության ազդեցությունը և կիրառությունները

Հարաբերականության տեսությունն ունի բազմաթիվ գործնական կիրառություններ: Օրինակ՝ GPS համակարգերը հաշվի են առնում ժամանակի դիլատացիան, որպեսզի ճշգրիտ տեղորոշում ապահովեն: Առանց այս ճշգրտման, GPS-ը կսխալվեր օրական մոտ 10 կիլոմետրով:

Հարաբերականության տեսությունն օգտագործվում է նաև արագացուցիչներում մասնիկների շարժումը հաշվարկելիս: Այն կիրառվում է ժամանակակից աստղագիտության մեջ՝ հեռավոր գալակտիկաների հեռավորությունը չափելու համար: Տեսությունը հիմնարար է քվանտային դաշտի տեսության համար, որը նկարագրում է տարրական մասնիկները: Հարաբերականությունը կարևոր դեր է խաղում նաև ժամանակակից կոսմոլոգիայում և տիեզերքի ընդլայնման ուսումնասիրման մեջ:

---