The Equivalence Principle
Einstein का प्रारंभिक बिंदु — उनका 'सबसे खुशी का विचार' — समतुल्यता सिद्धांत था: मुक्त पतन में एक व्यक्ति गुरुत्वाकर्षण क्षेत्र में गिरने और खाली अंतरिक्ष में तैरने के बीच अंतर नहीं बता सकता। स्थानीयतः, गुरुत्वाकर्षण और त्वरण समान हैं। इस सरल अवलोकन से, उन्होंने वक्र स्पेसटाइम के गणित को विकसित करने में 8 साल बिताए।
वक्र स्पेसटाइम क्या है?
Newton भौतिकी में, अंतरिक्ष सपाट और त्रि-आयामी है; समय अलग और निरपेक्ष है। सामान्य सापेक्षता में, अंतरिक्ष और समय चार-आयामी स्पेसटाइम में एकीकृत हैं, और विशाल वस्तुएं इस ताने-बाने को मोड़ती हैं। पृथ्वी अपने चारों ओर स्पेसटाइम को मोड़ती है; चंद्रमा इस वक्र स्पेसटाइम के माध्यम से एक वक्र पथ का अनुसरण करता है — जिसे हम कक्षा कहते हैं। कोई गुरुत्वाकर्षण बल नहीं है; केवल वक्र ज्यामिति है।
Einstein क्षेत्र समीकरण
Einstein क्षेत्र समीकरण (Gμν + Λgμν = 8πG/c⁴ Tμν) स्पेसटाइम की वक्रता (बाईं ओर) को ऊर्जा और द्रव्यमान के वितरण (दाईं ओर) से संबंधित करते हैं। John Wheeler ने इसे संक्षेप में कहा: 'स्पेसटाइम द्रव्यमान को कैसे चलना है यह बताता है; द्रव्यमान स्पेसटाइम को कैसे मुड़ना है यह बताता है।' समीकरणें 10 युग्मित, अरैखिक आंशिक अवकल समीकरणें हैं — भौतिकी में सबसे गणितीय रूप से चुनौतीपूर्ण।
Confirmations
Eddington के 1919 सौर ग्रहण के प्रेक्षणों ने पुष्टि की कि तारों का प्रकाश GR की भविष्यवाणी के अनुसार सूर्य के चारों ओर झुकता है। Mercury की कक्षीय पूर्वता (Newton द्वारा अस्पष्ट) GR द्वारा बिल्कुल समझाई गई है। GPS उपग्रहों को GR समय विस्तार के लिए सुधार करना चाहिए — सुधार के बिना, GPS प्रति दिन लगभग 10 किमी से विचलित हो जाएगा। गुरुत्वाकर्षण तरंगें (1916 में भविष्यवाणी की गई) पहली बार 2015 में LIGO द्वारा पता चली थीं। ब्लैक होल, GR की समीकरणों द्वारा भविष्यवाणी की गई, Event Horizon Telescope द्वारा सीधे इमेजिंग की गई थी (2019)।
Frequently Asked Questions
सामान्य सापेक्षता सरल शब्दों में क्या है?
सामान्य सापेक्षता Einstein का सिद्धांत है कि गुरुत्वाकर्षण एक बल नहीं है बल्कि द्रव्यमान और ऊर्जा द्वारा कारित स्पेसटाइम की वक्रता है। विशाल वस्तुएं स्पेसटाइम के ताने-बाने को मोड़ती हैं; अन्य वस्तुएं इन वक्रताओं का अनुसरण करती हैं, जिसे हम गुरुत्वाकर्षण आकर्षण के रूप में अनुभव करते हैं। एक रबर की शीट पर एक बोलिंग बॉल की कल्पना करें जो पास की कांचों को इसकी ओर लुढ़कने के लिए विवश करता है।
सामान्य सापेक्षता की पुष्टि कैसे हुई?
सामान्य सापेक्षता की पुष्टि निम्नलिखित से हुई: Eddington का 1919 का सूर्य ग्रहण के दौरान तारों के प्रकाश के सूर्य के चारों ओर झुकने का अवलोकन; GPS उपग्रहों में समय विस्तार के लिए सुधार (इसके बिना GPS प्रतिदिन लगभग 10 किमी से गलत होगा); LIGO द्वारा गुरुत्वाकर्षण तरंग का पता लगना (2015); और Event Horizon Telescope की ब्लैक होल छवियाँ (2019)। यह भौतिकी के इतिहास में सबसे सटीकता से परीक्षित सिद्धांत है।
विशेष और सामान्य सापेक्षता के बीच क्या अंतर है?
विशेष सापेक्षता (1905) समान गति में प्रेक्षकों पर लागू होती है (कोई त्वरण नहीं) और समय विस्तार, लंबाई संकुचन, और E=mc² से संबंधित है। सामान्य सापेक्षता (1915) इसे गुरुत्वाकर्षण और त्वरण को शामिल करने के लिए विस्तारित करती है, गुरुत्वाकर्षण को स्पेसटाइम वक्रता के रूप में वर्णित करती है। सामान्य सापेक्षता गुरुत्वाकर्षण की अनुपस्थिति में स्थानीयतः विशेष सापेक्षता में कम हो जाती है।
Geniuses.Club पर पूरा लेख पढ़ें