सापेक्षता का सामान्य और विशेष सिद्धांत. सापेक्षता का विशेष सिद्धांत

सापेक्षता का विशेष सिद्धांत (एसटीआर) या सापेक्षता का आंशिक सिद्धांत अल्बर्ट आइंस्टीन का एक सिद्धांत है, जो 1905 में "ऑन द इलेक्ट्रोडायनामिक्स ऑफ मूविंग बॉडीज" (अल्बर्ट आइंस्टीन - ज़्यूर इलेक्ट्रोडायनामिक बेवेग्टर कोर्पर। एनालेन डेर फिजिक, IV. फोल्गे) में प्रकाशित हुआ था। 17. सीट 891-921 जून 1905)।

इसने संदर्भ के विभिन्न जड़त्वीय फ़्रेमों के बीच गति या स्थिर गति के साथ एक दूसरे के संबंध में चलने वाले निकायों की गति की व्याख्या की। इस मामले में, किसी भी वस्तु को संदर्भ प्रणाली के रूप में नहीं लिया जाना चाहिए, बल्कि उन्हें एक-दूसरे के सापेक्ष माना जाना चाहिए। एसआरटी केवल 1 मामला प्रदान करता है जब 2 निकाय गति की दिशा नहीं बदलते हैं और समान रूप से चलते हैं।

एसआरटी के नियम तब लागू नहीं होते जब कोई पिंड अपना प्रक्षेप पथ बदलता है या अपनी गति बढ़ाता है। यहां सापेक्षता का सामान्य सिद्धांत (जीटीआर) होता है, जो वस्तुओं की गति की सामान्य व्याख्या देता है।

दो अभिधारणाएँ जिन पर सापेक्षता का सिद्धांत निर्मित है:

1. सापेक्षता का सिद्धांत- उनके अनुसार, सभी मौजूदा संदर्भ प्रणालियों में, जो एक दूसरे के संबंध में स्थिर गति से चलती हैं और दिशा नहीं बदलती हैं, समान कानून लागू होते हैं।
2. प्रकाश की गति सिद्धांत- प्रकाश की गति सभी पर्यवेक्षकों के लिए समान है और यह उनकी गति की गति पर निर्भर नहीं करती है। यह उच्चतम गति है, और प्रकृति में किसी भी चीज़ की गति इससे अधिक नहीं है। प्रकाश की गति 3*10^8 मीटर/सेकेंड है।

अल्बर्ट आइंस्टीन ने सैद्धांतिक डेटा के बजाय प्रयोगात्मक डेटा को आधार के रूप में इस्तेमाल किया। यह उनकी सफलता के घटकों में से एक था। नए प्रयोगात्मक डेटा ने एक नए सिद्धांत के निर्माण के आधार के रूप में कार्य किया।

19वीं शताब्दी के मध्य से, भौतिक विज्ञानी ईथर नामक एक नए रहस्यमय माध्यम की खोज कर रहे हैं। यह माना जाता था कि ईथर सभी वस्तुओं से होकर गुजर सकता है, लेकिन उनकी गति में भाग नहीं लेता है। ईथर के संबंध में मान्यताओं के अनुसार, ईथर के संबंध में दर्शक की गति बदलने से प्रकाश की गति भी बदल जाती है।

आइंस्टीन ने प्रयोगों पर भरोसा करते हुए एक नए ईथर माध्यम की अवधारणा को खारिज कर दिया और माना कि प्रकाश की गति हमेशा स्थिर रहती है और यह किसी भी परिस्थिति पर निर्भर नहीं करती है, जैसे कि स्वयं व्यक्ति की गति।

समय अंतराल, दूरियाँ और उनकी एकरूपता

सापेक्षता का विशेष सिद्धांत समय और स्थान को जोड़ता है। भौतिक ब्रह्माण्ड में अंतरिक्ष में तीन ज्ञात हैं: दाएँ और बाएँ, आगे और पीछे, ऊपर और नीचे। यदि हम उनमें समय नामक एक और आयाम जोड़ दें, तो यह अंतरिक्ष-समय सातत्य का आधार बन जाएगा।

यदि आप धीमी गति से आगे बढ़ रहे हैं, तो आपके अवलोकन उन लोगों के साथ नहीं मिलेंगे जो तेजी से आगे बढ़ रहे हैं।

बाद के प्रयोगों ने पुष्टि की कि समय की तरह अंतरिक्ष को भी उसी तरह नहीं देखा जा सकता है: हमारी धारणा वस्तुओं की गति की गति पर निर्भर करती है।

ऊर्जा को द्रव्यमान से जोड़ना

आइंस्टीन ने एक ऐसा फार्मूला पेश किया जो ऊर्जा को द्रव्यमान के साथ जोड़ता है। यह सूत्र भौतिकी में व्यापक रूप से उपयोग किया जाता है, और यह हर छात्र से परिचित है: ई=एम*सी², जिसमें ई-ऊर्जा; एम - शरीर का द्रव्यमान, सी - गतिप्रकाश का प्रसार.

किसी पिंड का द्रव्यमान प्रकाश की गति में वृद्धि के अनुपात में बढ़ता है। यदि आप प्रकाश की गति तक पहुँचते हैं, तो किसी पिंड का द्रव्यमान और ऊर्जा आयामहीन हो जाती है।

किसी वस्तु का द्रव्यमान बढ़ाने से उसकी गति में वृद्धि प्राप्त करना अधिक कठिन हो जाता है, अर्थात अनंत विशाल भौतिक द्रव्यमान वाले पिंड के लिए अनंत ऊर्जा की आवश्यकता होती है। लेकिन हकीकत में इसे हासिल करना नामुमकिन है.

आइंस्टीन के सिद्धांत ने दो अलग-अलग प्रावधानों को संयोजित किया: द्रव्यमान की स्थिति और ऊर्जा की स्थिति को एक सामान्य कानून में। इससे ऊर्जा को भौतिक द्रव्यमान में परिवर्तित करना संभव हो गया और इसके विपरीत।

न्यूटन का कार्य एक प्रमुख वैज्ञानिक क्रांति का उदाहरण है, प्राकृतिक विज्ञान में लगभग सभी वैज्ञानिक विचारों में आमूल-चूल परिवर्तन। न्यूटन के समय से, शास्त्रीय भौतिकी का प्रतिमान उभरा और लगभग 250 वर्षों तक विज्ञान में विचारों की मुख्य और परिभाषित प्रणाली बन गया।

न्यूटन के अनुयायियों ने उनके द्वारा खोजे गए स्थिरांकों को सार्थक रूप से परिष्कृत करना शुरू कर दिया। धीरे-धीरे, वैज्ञानिक स्कूल बनने लगे, अवलोकन और विश्लेषण के तरीके और विभिन्न प्राकृतिक घटनाओं का वर्गीकरण स्थापित किया गया। औज़ारों और वैज्ञानिक उपकरणों का उत्पादन फ़ैक्टरी तरीके से किया जाने लगा। प्राकृतिक विज्ञान की कई शाखाओं में पत्रिकाएँ प्रकाशित होने लगीं। विज्ञान मानव गतिविधि की सबसे महत्वपूर्ण शाखा बन गई है।

इसलिए, न्यूटोनियन यांत्रिकी और ब्रह्मांड विज्ञान ने खुद को एक नए विश्वदृष्टि के आधार के रूप में स्थापित किया, जिसने अरस्तू की शिक्षा और मध्ययुगीन शैक्षिक निर्माणों की जगह ले ली, जो एक हजार से अधिक वर्षों से हावी थे।

हालाँकि, 19वीं शताब्दी के अंत तक, ऐसे तथ्य सामने आने लगे जो प्रमुख प्रतिमान का खंडन करते थे। और मुख्य विसंगतियाँ फिर से भौतिकी में देखी गईं, जो उस समय का सबसे गतिशील रूप से विकसित होने वाला विज्ञान था।

इस स्थिति का एक उत्कृष्ट उदाहरण लॉर्ड केल्विन (विलियम थॉमसन) का कथन है, जिन्होंने 19वीं शताब्दी के अंत में कहा था कि "उन वर्षों के शास्त्रीय भौतिकी के स्पष्ट और चमकदार आकाश में केवल दो छोटे बादल थे।" उनमें से एक पृथ्वी की पूर्ण गति निर्धारित करने के लिए माइकलसन के प्रयोग के नकारात्मक परिणाम से जुड़ा है, दूसरा पूर्ण काले शरीर के स्पेक्ट्रम में ऊर्जा के वितरण पर सैद्धांतिक और प्रयोगात्मक डेटा के बीच विरोधाभास से जुड़ा है।

केल्विन ने असाधारण अंतर्दृष्टि दिखाई। इन अनसुलझी समस्याओं के कारण आइंस्टीन के सापेक्षता सिद्धांत और क्वांटम सिद्धांत दोनों का उदय हुआ, जिसने एक नए प्राकृतिक विज्ञान प्रतिमान का आधार बनाया।

यह भी ध्यान दिया जा सकता है कि शास्त्रीय न्यूटोनियन भौतिकी के उपयोग ने बुध की कक्षा की सटीक गणना करने की अनुमति नहीं दी, और मैक्सवेल के इलेक्ट्रोडायनामिक्स के समीकरण गति के शास्त्रीय नियमों के अनुरूप नहीं थे।

सापेक्षता के सिद्धांत के निर्माण के लिए पूर्व शर्त पहले से ही उल्लेखित विरोधाभास थे। प्राकृतिक विज्ञान में एक नए सापेक्षतावादी दृष्टिकोण की शुरूआत के साथ उनका समाधान संभव हो गया।

आमतौर पर यह तथ्य स्पष्ट रूप से समझ में नहीं आता है कि भौतिक नियमों के सापेक्ष (या सापेक्ष) दृष्टिकोण की सामान्य इच्छा आधुनिक विज्ञान के विकास के बहुत प्रारंभिक चरण में ही प्रकट होने लगी थी। अरस्तू से शुरुआत करते हुए, वैज्ञानिकों ने पृथ्वी को अंतरिक्ष का केंद्रीय बिंदु माना, और समय के प्रारंभिक क्षण को प्रारंभिक धक्का माना गया जिसने आदिम पदार्थ को गति में स्थापित किया। मध्ययुगीन चेतना में अरस्तू के विचारों को निरपेक्ष के रूप में स्वीकार किया गया था, लेकिन 15वीं शताब्दी के अंत तक वे पहले से ही देखी गई प्राकृतिक घटनाओं के साथ संघर्ष में आ गए थे। विशेषकर खगोल विज्ञान में बहुत सारी विसंगतियाँ जमा हो गई हैं।

विरोधाभासों को हल करने का पहला गंभीर प्रयास कॉपरनिकस द्वारा किया गया था, केवल यह स्वीकार करके कि ग्रह सूर्य के चारों ओर घूमते हैं, न कि पृथ्वी के चारों ओर। यानी पहली बार उसने पृथ्वी को ब्रह्मांड के केंद्र से हटा दिया और उसके शुरुआती बिंदु से अंतरिक्ष छीन लिया। वास्तव में, यह समस्त मानवीय सोच के निर्णायक पुनर्गठन की शुरुआत थी। हालाँकि कॉपरनिकस ने सूर्य को इस केंद्र में रखा, फिर भी उसने यह सुनिश्चित करने की दिशा में एक बड़ा कदम उठाया कि बाद में लोगों को एहसास हुआ कि सूर्य भी कई सितारों में से केवल एक हो सकता है और कोई केंद्र नहीं पाया जा सकता है। फिर, स्वाभाविक रूप से, समय के बारे में एक समान विचार उत्पन्न हुआ, और ब्रह्मांड को अनंत और शाश्वत के रूप में देखा जाने लगा, बिना किसी सृजन के क्षण के और बिना किसी "अंत" के, जिसकी ओर वह बढ़ता है।

यह वह परिवर्तन है जो सापेक्षता के सिद्धांत की उत्पत्ति की ओर ले जाता है। चूंकि अंतरिक्ष में कोई विशेषाधिकार प्राप्त स्थिति और समय में विशेषाधिकार प्राप्त क्षण नहीं हैं, इसलिए भौतिक कानूनों को केंद्र के रूप में लिए गए किसी भी बिंदु पर समान रूप से लागू किया जा सकता है, और उनसे वही निष्कर्ष निकलेंगे। इस संबंध में, स्थिति मौलिक रूप से अरस्तू के सिद्धांत से भिन्न है, जहां, उदाहरण के लिए, पृथ्वी के केंद्र को उस बिंदु के रूप में एक विशेष भूमिका सौंपी गई थी जहां सभी पदार्थ जाते हैं। सापेक्षीकरण की प्रवृत्ति बाद में गैलीलियो और न्यूटन के नियमों में परिलक्षित हुई

गैलीलियो ने यह विचार व्यक्त किया कि गति प्रकृति में सापेक्ष है। अर्थात्, पिंडों की एकसमान और सीधी गति केवल उस वस्तु के सापेक्ष ही निर्धारित की जा सकती है जो ऐसी गति में भाग नहीं लेती है।

आइए मानसिक रूप से कल्पना करें कि एक ट्रेन लगातार गति से और बिना किसी झटके के दूसरी ट्रेन के पास से गुजरती है। इसके अलावा, पर्दे बंद हैं और कुछ भी दिखाई नहीं दे रहा है। क्या यात्री बता सकते हैं कि कौन सी ट्रेन चल रही है और कौन सी स्थिर है? वे केवल सापेक्ष गति का निरीक्षण कर सकते हैं। यह सापेक्षता के शास्त्रीय सिद्धांत का मुख्य विचार है।

गति के सापेक्षता के सिद्धांत की खोज सबसे महान खोजों में से एक है। उनके बिना भौतिकी का विकास असंभव होता। गैलीलियो की परिकल्पना के अनुसार, जड़त्वीय गति और विश्राम भौतिक निकायों पर उनके प्रभाव में अप्रभेद्य हैं। एक गतिशील संदर्भ फ्रेम में घटनाओं के विवरण पर आगे बढ़ने के लिए, समन्वयित परिवर्तनों को अंजाम देना आवश्यक था, जिसे कहा जाता है "गैलीलियो के परिवर्तन", उनके लेखक के नाम पर रखा गया।

आइए, उदाहरण के लिए, कुछ समन्वय प्रणाली लें एक्स, एक निश्चित संदर्भ प्रणाली से संबद्ध। आइए अब कल्पना करें कि कोई वस्तु अपनी धुरी पर घूम रही है एक्सनिरंतर गति से वी. COORDINATES एक्स " , टी", इस वस्तु के सापेक्ष लिया गया, फिर गैलिलियन परिवर्तन द्वारा निर्धारित किया जाता है

एक्स" = एक्स - यूटी
y" = y
z" = z
टी" = टी

तीसरा समीकरण विशेष रूप से उल्लेखनीय है ( टी" = टी) जिसके अनुसार घड़ी की गति सापेक्ष गति पर निर्भर नहीं करती है। संदर्भ के पुराने और नए फ्रेम दोनों में एक ही कानून लागू होता है। यह सापेक्षता का सीमित सिद्धांत है। हम ऐसा इसलिए कहते हैं क्योंकि यांत्रिकी के नियम गैलीलियन परिवर्तनों से जुड़े सभी संदर्भ प्रणालियों में समान संबंधों द्वारा व्यक्त किए जाते हैं।

न्यूटन के अनुसार, जिन्होंने गति की सापेक्षता के बारे में गैलीलियो के विचार को विकसित किया था, एक प्रयोगशाला में किए गए सभी भौतिक प्रयोग समान रूप से और सीधा (संदर्भ का एक जड़त्वीय फ्रेम) चलते हुए वही परिणाम देंगे जैसे कि यह आराम पर था।

जैसा कि पहले उल्लेख किया गया है, उन वर्षों की शास्त्रीय भौतिकी की सफलताओं के बावजूद, कुछ तथ्य जमा हुए हैं जो इसका खंडन करते हैं।

19वीं शताब्दी में खोजे गए इन नए डेटा ने आइंस्टीन की सापेक्षतावादी अवधारणा को जन्म दिया।

रोमर की खोज से भौतिकी में क्रांति शुरू हुई। इससे पता चला कि प्रकाश की गति सीमित है और लगभग 300,000 किमी/सेकंड के बराबर है। ब्रैड्री ने तब तारकीय विपथन की घटना की खोज की। इन खोजों के आधार पर, यह स्थापित किया गया कि निर्वात में प्रकाश की गति स्थिर है और स्रोत और रिसीवर की गति पर निर्भर नहीं करती है।

शून्यता में प्रकाश की विशाल, लेकिन फिर भी अनंत गति नहीं होने के कारण गति की सापेक्षता के सिद्धांत के साथ टकराव हुआ। आइए कल्पना करें कि एक ट्रेन अत्यधिक गति से चल रही है - 240,000 किलोमीटर प्रति सेकंड। आइए हम ट्रेन के सबसे आगे हों और पीछे की ओर एक प्रकाश बल्ब जलता रहे। आइए विचार करें कि ट्रेन के एक छोर से दूसरे छोर तक प्रकाश की यात्रा में लगने वाले समय को मापने के परिणाम क्या हो सकते हैं।

ऐसा प्रतीत होता है कि यह समय विश्राम के समय हमें ट्रेन में मिलने वाले समय से भिन्न होगा। वास्तव में, 240,000 किलोमीटर प्रति सेकंड की गति से चलने वाली ट्रेन के सापेक्ष, प्रकाश की गति (ट्रेन के साथ आगे) केवल 300,000 - 240,000 = 60,000 किलोमीटर प्रति सेकंड होगी। ऐसा प्रतीत होता है कि प्रकाश उससे दूर भाग रही हेड कार की सामने की दीवार को पकड़ रहा है। यदि आप किसी ट्रेन के सिरे पर एक प्रकाश बल्ब लगाएं और प्रकाश को आखिरी डिब्बे तक पहुंचने में लगने वाले समय को मापें, तो ऐसा प्रतीत होगा कि ट्रेन की गति के विपरीत दिशा में प्रकाश की गति 240,000 + होनी चाहिए 300,000 = 540,000 किलोमीटर प्रति सेकंड (प्रकाश और टेल कार एक दूसरे की ओर बढ़ रहे हैं)।

तो, यह पता चलता है कि एक चलती ट्रेन में, प्रकाश को अलग-अलग दिशाओं में अलग-अलग गति से फैलना होगा, जबकि एक स्थिर ट्रेन में यह गति दोनों दिशाओं में समान है।

यही कारण है कि, गैलीलियन परिवर्तनों के तहत, विद्युत चुम्बकीय क्षेत्र के लिए मैक्सवेल के समीकरणों का कोई अपरिवर्तनीय रूप नहीं होता है। वे प्रकाश और अन्य प्रकार के विद्युत चुम्बकीय विकिरण के प्रसार का वर्णन करते हैं जिनकी गति प्रकाश सी की गति के बराबर होती है। शास्त्रीय भौतिकी के ढांचे के भीतर विरोधाभास को हल करने के लिए, संदर्भ का एक विशेषाधिकार प्राप्त फ्रेम ढूंढना आवश्यक था जिसमें मैक्सवेल के समीकरण सटीक होंगे संतुष्ट, और सभी दिशाओं में प्रकाश की गति C के बराबर होगी। इसलिए, 19वीं सदी के भौतिकविदों ने ईथर के अस्तित्व की परिकल्पना की, जिसकी भूमिका वास्तव में संदर्भ के ऐसे विशेषाधिकार प्राप्त फ्रेम के लिए भौतिक आधार बनाने तक सीमित थी।

ईथर के माध्यम से पृथ्वी की गति की गति निर्धारित करने के लिए प्रयोग किए गए (जैसे माइकलसन-मॉर्ले प्रयोग)। ऐसा करने के लिए, एक स्रोत से प्रकाश की एक किरण, एक प्रिज्म से गुजरते हुए, पृथ्वी की गति की दिशा में और उसके लंबवत विभाजित हो गई। विचारों के अनुसार यदि गति समान हो तो दोनों किरणें एक ही समय में प्रिज्म पर पहुंचेंगी और प्रकाश की तीव्रता बढ़ जाएगी। यदि गति भिन्न होगी तो प्रकाश की तीव्रता कमजोर हो जाएगी। प्रयोग का परिणाम शून्य था, ईथर के सापेक्ष पृथ्वी की गति निर्धारित करना असंभव था।

जब प्रयोगों ने इस संदर्भ प्रणाली के गुणों के बारे में ईथर के सरल सिद्धांत की भविष्यवाणियों की पुष्टि नहीं की, तो एच. लोरेंत्ज़ ने फिर से शास्त्रीय भौतिकी को बचाने के लक्ष्य के साथ एक नया सिद्धांत प्रस्तावित किया जिसने ऐसे प्रयोगों के नकारात्मक परिणामों को समझाया। माप उपकरणों में होने वाले परिवर्तनों का परिणाम जब वे ईथर के सापेक्ष गति करते हैं। उन्होंने अवलोकन परिणामों और न्यूटन के नियमों के बीच विसंगति को सी के करीब गति से चलते समय उपकरणों के साथ होने वाले परिवर्तनों से समझाया।

लोरेंत्ज़ ने सुझाव दिया कि प्रकाश की गति के करीब गति से चलते समय, गैलिलियन परिवर्तनों का उपयोग नहीं किया जा सकता है, क्योंकि वे उच्च गति के प्रभाव को ध्यान में नहीं रखते हैं। प्रकाश की गति के करीब गति के लिए उनके परिवर्तनों को "लोरेंत्ज़ परिवर्तन" कहा जाता है। गैलिलियन परिवर्तन कम गति वाले सिस्टम के लिए लोरेंत्ज़ परिवर्तन का एक विशेष मामला है।

लोरेंत्ज़ परिवर्तनों का रूप है:

लोरेंत्ज़ परिवर्तनों के अनुसार, भौतिक मात्राएँ - किसी पिंड का द्रव्यमान, गति की दिशा में उसकी लंबाई और समय निम्नलिखित संबंधों के अनुसार पिंडों की गति की गति पर निर्भर करते हैं:

	कहाँ एम- शरीर का भार	इन लोरेंत्ज़ परिवर्तनों का अर्थ कहता है: प्रकाश के करीब गति से शरीर के वजन में वृद्धि वेग वेक्टर के साथ मेल खाने वाली दिशा में चलते समय शरीर की लंबाई में कमी दो घटनाओं के बीच का समय बढ़ाना, या समय धीमा करना
	कहाँ एल- शारीरिक लम्बाई
	कहाँ ΔT - दो घटनाओं के बीच का समय अंतराल

लोरेंत्ज़ द्वारा खोजे गए पैटर्न के भौतिक अर्थ को खोजने की कोशिश करते हुए, हम यह मान सकते हैं कि x दिशा में, वेग वेक्टर के साथ मेल खाते हुए, सभी पिंड संकुचित होते हैं, और उनकी गति की गति जितनी अधिक होगी। अर्थात्, इलेक्ट्रॉन कक्षाओं के चपटे होने के कारण पिंड संकुचन का अनुभव करते हैं। जब सबलाइट गति तक पहुंच जाती है, तो हम एक चलती प्रणाली में समय के फैलाव के बारे में बात कर सकते हैं। प्रसिद्ध जुड़वां विरोधाभास इसी सिद्धांत पर आधारित है। यदि जुड़वा बच्चों में से कोई एक कम प्रकाश गति वाले जहाज पर पांच साल की अवधि के लिए अंतरिक्ष यात्रा पर जाता है, तो वह पृथ्वी पर तब लौटेगा जब उसका जुड़वा भाई पहले से ही बहुत बूढ़ा हो जाएगा। प्रकाश की गति के करीब गति से चलने वाली वस्तु पर बढ़ते द्रव्यमान के प्रभाव को तेज गति से चलने वाली वस्तु की गतिज ऊर्जा में वृद्धि से समझाया जा सकता है। द्रव्यमान और ऊर्जा की पहचान के बारे में आइंस्टीन के विचारों के अनुसार, गति के दौरान किसी पिंड की गतिज ऊर्जा का हिस्सा उसके द्रव्यमान में परिवर्तित हो जाता है।

यदि हम लोरेंत्ज़ परिवर्तनों को मैक्सवेल के इलेक्ट्रोडायनामिक्स के समीकरणों पर लागू करते हैं, तो यह पता चलता है कि वे ऐसे परिवर्तनों के तहत अपरिवर्तनीय हैं।

आइंस्टीन ने अपने सापेक्षता के सिद्धांत को विकसित करने के लिए लोरेंत्ज़ परिवर्तनों का उपयोग किया।

सापेक्षता के सिद्धांत के निर्माण के लिए एक महत्वपूर्ण शर्त अंतरिक्ष और समय के गुणों के बारे में नए विचार थे।

सामान्य चेतना में, समय क्रमिक घटनाओं के वस्तुनिष्ठ रूप से विद्यमान प्राकृतिक समन्वय से बना होता है। स्थानिक विशेषताएँ दूसरों के सापेक्ष कुछ पिंडों की स्थिति और उनके बीच की दूरी हैं।

न्यूटन की सैद्धांतिक प्रणाली में, एक उद्देश्य, स्वतंत्र इकाई के रूप में समय की पहली वैज्ञानिक अवधारणा स्पष्ट रूप से तैयार की गई थी - समय की पर्याप्त अवधारणा। यह अवधारणा प्राचीन परमाणुवादियों से उत्पन्न हुई है और न्यूटन के निरपेक्ष स्थान और समय के सिद्धांत में विकसित हुई है। न्यूटन के बाद यही अवधारणा बीसवीं सदी की शुरुआत तक भौतिकी में अग्रणी रही। न्यूटन ने समय और स्थान को परिभाषित करने के लिए दोहरा दृष्टिकोण अपनाया। इस दृष्टिकोण के अनुसार, निरपेक्ष और सापेक्ष दोनों समय हैं।

अपने आप में पूर्ण, सत्य और गणितीय समय, किसी भी बाहरी चीज़ से कोई संबंध न रखते हुए, एक समान रूप से प्रवाहित होता है और अवधि कहलाता है।

सापेक्ष, स्पष्ट या साधारण समय गणितीय समय के बजाय रोजमर्रा की जिंदगी में उपयोग की जाने वाली अवधि का एक माप है - यह एक घंटा, महीना, वर्ष, आदि है।

निरपेक्ष समय को उसके प्रवाह में नहीं बदला जा सकता।

रोजमर्रा के स्तर पर, लंबी अवधियों की गिनती के लिए एक प्रणाली संभव है। यदि इसमें वर्ष में दिन गिनने का क्रम दिया गया हो और उसमें युग का संकेत दिया गया हो, तो वह एक कैलेंडर है।

समय की संबंधपरक अवधारणा उतनी ही प्राचीन है जितनी कि सारभूत अवधारणा। इसका विकास प्लेटो और अरस्तू के कार्यों में हुआ था। अरस्तू ने सबसे पहले अपने भौतिकी में समय की इस अवधारणा का विस्तृत विचार दिया था। इस अवधारणा में, समय स्वतंत्र रूप से विद्यमान कोई चीज़ नहीं है, बल्कि एक अधिक मौलिक इकाई से प्राप्त चीज़ है। प्लेटो के लिए, समय ईश्वर द्वारा बनाया गया था, अरस्तू के लिए यह वस्तुनिष्ठ भौतिक गति का परिणाम है। आधुनिक समय के दर्शन में, डेसकार्टेस से शुरू होकर 19वीं सदी के प्रत्यक्षवादियों तक, समय एक संपत्ति या संबंध है जो मानव चेतना की गतिविधि के विभिन्न पहलुओं को व्यक्त करता है।

बारीकी से जांच करने पर जगह की समस्या भी कठिन लगती है। अंतरिक्ष एक तार्किक रूप से बोधगम्य रूप है जो एक माध्यम के रूप में कार्य करता है जिसमें अन्य रूप और कुछ संरचनाएं मौजूद होती हैं। उदाहरण के लिए, प्रारंभिक ज्यामिति में, एक विमान एक ऐसा स्थान है जो एक माध्यम के रूप में कार्य करता है जहां विभिन्न लेकिन सपाट आकृतियों का निर्माण किया जाता है।

न्यूटन के शास्त्रीय यांत्रिकी में, निरपेक्ष स्थान, अपने सार से, किसी भी बाहरी चीज़ की परवाह किए बिना, हमेशा एक समान और गतिहीन रहता है। यह डेमोक्रिटस की शून्यता के एक एनालॉग के रूप में कार्य करता है और भौतिक वस्तुओं की गतिशीलता का क्षेत्र है।

अरस्तू का आइसोट्रोपिक स्पेस का विचार डेमोक्रिटस के स्पेस की एकरूपता और अनंतता से हटकर था। अरस्तू और उनके अनुयायियों के अनुसार, अंतरिक्ष ने एक केंद्र प्राप्त कर लिया - पृथ्वी, जिसके चारों ओर गोले घूमते हैं, सितारों का सबसे दूर का आकाशीय क्षेत्र अंतिम विश्व अंतरिक्ष की सीमा के रूप में कार्य करता है। अरस्तू अंतरिक्ष की अनंतता को अस्वीकार करता है, लेकिन अनंत समय की अवधारणा का पालन करता है। यह अवधारणा ब्रह्मांड के गोलाकार स्थान के उनके विचार में व्यक्त की गई है, जो सीमित होते हुए भी सीमित नहीं है।

शास्त्रीय न्यूटोनियन स्थान इसकी एकरूपता के विचार पर आधारित है। यह शास्त्रीय भौतिकी का मूल विचार है, जो कोपरनिकस, ब्रूनो, गैलीलियो और डेसकार्टेस के कार्यों में लगातार विकसित हुआ है। ब्रूनो ने पहले ही ब्रह्मांड के केंद्र के विचार को त्याग दिया और इसे अनंत और सजातीय घोषित कर दिया। यह विचार न्यूटन के साथ अपनी पूर्णता तक पहुंचा। एक सजातीय अंतरिक्ष में, निरपेक्ष गति का विचार बदल जाता है, अर्थात इसमें शरीर जड़ता के कारण चलता है। त्वरण के अभाव में जड़त्वीय बल उत्पन्न नहीं होते। सीधी और एकसमान गति का अर्थ किसी दिए गए पिंड और मनमाने ढंग से चुने गए संदर्भ पिंड के बीच की दूरी में बदलाव से आता है। सरलरेखीय एवं एकसमान गति सापेक्ष होती है।

ऐतिहासिक रूप से, पहला और सबसे महत्वपूर्ण गणितीय स्थान समतल यूक्लिडियन स्थान है, जो वास्तविक स्थान की एक अमूर्त छवि का प्रतिनिधित्व करता है। इस स्थान के गुणों का वर्णन 5 मुख्य अभिधारणाओं और 9 सिद्धांतों का उपयोग करके किया गया है। यूक्लिड की ज्यामिति में एक कमज़ोर बिंदु था, गैर-प्रतिच्छेदी समानांतर रेखाओं के बारे में तथाकथित पाँचवीं अभिधारणा। प्राचीन एवं आधुनिक काल के गणितज्ञों ने इस स्थिति को सिद्ध करने का असफल प्रयास किया। 18वीं-19वीं शताब्दी में डी. सैकेरी, लैम्बर्ट और ए. लीजेंड्रे ने इस समस्या को हल करने का प्रयास किया। 5वीं अभिधारणा को सिद्ध करने के असफल प्रयासों से बहुत लाभ हुआ। गणितज्ञों ने यूक्लिडियन अंतरिक्ष की ज्यामिति की अवधारणाओं को संशोधित करने का मार्ग अपनाया। सबसे गंभीर संशोधन 19वीं शताब्दी के पूर्वार्द्ध में एन.आई. लोबचेव्स्की (1792 - 1856) द्वारा पेश किया गया था।

वह इस निष्कर्ष पर पहुंचे कि दो समानांतर रेखाओं के स्वयंसिद्ध के बजाय, कोई सीधे विपरीत परिकल्पना को सामने रख सकता है और उसके आधार पर एक सुसंगत ज्यामिति बना सकता है। इस नई ज्यामिति में कुछ कथन अजीब और यहाँ तक कि विरोधाभासी भी लगे। उदाहरण के लिए, यूक्लिडियन अभिगृहीत कहता है: एक समतल में, एक ऐसे बिंदु से होकर जो किसी दी गई रेखा पर नहीं है, पहली के समानांतर एक और केवल एक रेखा खींची जा सकती है। लोबचेव्स्की की ज्यामिति में इस स्वयंसिद्ध को निम्नलिखित द्वारा प्रतिस्थापित किया गया है: एक समतल में, किसी दिए गए रेखा पर नहीं स्थित एक बिंदु से होकर, एक से अधिक सीधी रेखाएं खींची जा सकती हैं जो दिए गए बिंदु को नहीं काटती हैं. इस ज्यामिति में त्रिभुज के कोणों का योग दो सीधी रेखाओं आदि से कम होता है। लेकिन, बाहरी विरोधाभास के बावजूद, तार्किक रूप से ये कथन पूरी तरह से यूक्लिडियन के बराबर हैं। उन्होंने अंतरिक्ष की प्रकृति के बारे में विचारों को मौलिक रूप से बदल दिया। लोबचेव्स्की के साथ लगभग एक साथ, हंगेरियन गणितज्ञ जे. बोल्याई और प्रसिद्ध गणितज्ञ के. गॉस समान निष्कर्ष पर पहुंचे। वैज्ञानिकों के समकालीन इसे कोरी कल्पना मानते हुए गैर-यूक्लिडियन ज्यामिति पर संदेह करते थे। हालाँकि, रोमन गणितज्ञ ई. बेल्ट्रामी ने गैर-यूक्लिडियन ज्यामिति के लिए एक मॉडल पाया, जो छद्ममंडल है:

चित्र 1. छद्म गोला

अंतरिक्ष की प्रकृति को समझने में अगला प्रमुख कदम बी. रीमैन (1826 - 1866) द्वारा उठाया गया था। 1851 में गौटिंगेन विश्वविद्यालय से स्नातक होने के बाद, उन्होंने पहले ही 1854 में (28 वर्ष की आयु में) एक रिपोर्ट दी थी "ज्यामिति में अंतर्निहित परिकल्पनाओं पर", जहां उन्होंने गणितीय स्थान का एक सामान्य विचार दिया, जिसमें यूक्लिड की ज्यामिति और लोबचेव्स्की विशेष मामले थे। एन-आयामी रीमैन स्पेस में, सभी रेखाओं को प्राथमिक खंडों में विभाजित किया गया है, जिसकी स्थिति गुणांक जी द्वारा निर्धारित की जाती है। यदि गुणांक 0 है, तो इस खंड पर सभी रेखाएँ सीधी हैं - यूक्लिड की अभिधारणाएँ काम करती हैं। अन्य मामलों में, स्थान घुमावदार होगा। यदि वक्रता धनात्मक है, तो स्थान को रीमैनियन गोलाकार कहा जाता है। यदि नकारात्मक है, तो यह एक छद्मगोलाकार लोबचेव्स्की स्थान है। इस प्रकार, 19वीं शताब्दी के मध्य तक, समतल त्रि-आयामी यूक्लिडियन स्थान का स्थान बहुआयामी घुमावदार स्थान ने ले लिया। रिमेंनियन अंतरिक्ष की अवधारणाओं ने अंततः आइंस्टीन के सापेक्षता के सामान्य सिद्धांत के निर्माण के लिए मुख्य शर्तों में से एक के रूप में कार्य किया।

चित्र 2 रीमैनियन गोलाकार स्थान

सापेक्षता के सिद्धांत की स्थानिक-ज्यामितीय पृष्ठभूमि की अंतिम तैयारी आइंस्टीन के तत्काल शिक्षक जी. मिन्कोव्स्की (1864 - 1909) द्वारा दी गई थी, जिन्होंने इसका विचार तैयार किया था चार आयामी अंतरिक्ष-समय सातत्य, भौतिक त्रि-आयामी स्थान और समय को एकीकृत करना। वह इलेक्ट्रॉनिक सिद्धांत और सापेक्षता के सिद्धांत पर आधारित गतिशील मीडिया के इलेक्ट्रोडायनामिक्स में सक्रिय रूप से शामिल थे। उनके द्वारा प्राप्त समीकरण, जिन्हें बाद में मिन्कोव्स्की समीकरण कहा गया, लोरेंत्ज़ समीकरणों से कुछ अलग हैं, लेकिन प्रयोगात्मक तथ्यों के अनुरूप हैं। वे चार-आयामी अंतरिक्ष में भौतिक प्रक्रियाओं का एक गणितीय सिद्धांत बनाते हैं। मिन्कोव्स्की स्पेस सापेक्षता के विशेष सिद्धांत के गतिज प्रभावों की दृश्य व्याख्या करना संभव बनाता है, और सापेक्षता के सिद्धांत के आधुनिक गणितीय तंत्र को रेखांकित करता है।

एकल स्थान और समय का यह विचार बाद में कहा गया अंतरिक्ष समय, और न्यूटोनियन स्वतंत्र स्थान और समय से इसका मूलभूत अंतर, जाहिरा तौर पर, 1905 से बहुत पहले आइंस्टीन द्वारा कब्जा कर लिया गया था, और सीधे तौर पर माइकलसन प्रयोग या लोरेंत्ज़-पोंकारे सिद्धांत से संबंधित नहीं है।

1905 में, अल्बर्ट आइंस्टीन ने "एनल्स ऑफ फिजिक्स" पत्रिका में "चलती पिंडों के इलेक्ट्रोडायनामिक्स पर" एक लेख प्रकाशित किया और एक और छोटा लेख प्रकाशित किया जहां सूत्र पहली बार दिखाया गया था ई=एमसी2. जैसा कि वे बाद में कहने लगे, यही हमारी सदी का मुख्य सूत्र है।

इलेक्ट्रोडायनामिक्स पर लेख एक सिद्धांत प्रस्तुत करता है जो रेक्टिलिनियर और समान गति के लिए एक विशेषाधिकार प्राप्त समन्वय प्रणाली के अस्तित्व को बाहर करता है। आइंस्टीन का सिद्धांत स्थानिक संदर्भ प्रणाली से स्वतंत्र समय को बाहर करता है और वेग जोड़ने के शास्त्रीय नियम को त्याग देता है। आइंस्टीन ने माना कि प्रकाश की गति स्थिर है और प्रकृति में गति सीमा का प्रतिनिधित्व करती है। उन्होंने इसे सिद्धांत कहा "सापेक्षता का विशेष सिद्धांत".

आइंस्टीन ने अपना सिद्धांत निम्नलिखित बुनियादी सिद्धांतों के आधार पर विकसित किया:

• वे नियम जिनके अनुसार भौतिक प्रणालियों की स्थितियाँ बदलती हैं, इस बात पर निर्भर नहीं करते हैं कि ये परिवर्तन एक दूसरे के सापेक्ष समान रूप से और सीधी रेखा में चलते हुए, दो समन्वय प्रणालियों में से किससे संबंधित हैं। परिणामस्वरूप, एकसमान और सीधी रेखा गति के लिए कोई पसंदीदा संदर्भ ढांचा नहीं है - सापेक्षता का सिद्धांत
• प्रकाश की प्रत्येक किरण एक स्थिर समन्वय प्रणाली में एक निश्चित गति से चलती है, भले ही प्रकाश की यह किरण किसी स्थिर या गतिशील स्रोत द्वारा उत्सर्जित हो। यह गति प्रकृति में अंतःक्रिया की अधिकतम गति है - प्रकाश की गति की स्थिरता के बारे में अनुमान लगाएं

इन अभिधारणाओं से दो परिणाम निकलते हैं:

• यदि फ्रेम 1 में घटनाएँ एक बिंदु पर घटित होती हैं और एक साथ होती हैं, तो वे दूसरे जड़त्वीय फ्रेम में एक साथ नहीं होती हैं। यह एक साथ सापेक्षता का सिद्धांत है
• किसी भी गति 1 और 2 के लिए, उनका योग प्रकाश की गति से अधिक नहीं हो सकता। यह वेगों के योग का सापेक्षिक नियम है

ये अभिधारणाएँ - सापेक्षता का सिद्धांत और प्रकाश की गति की स्थिरता का सिद्धांत - आइंस्टीन के सापेक्षता के विशेष सिद्धांत का आधार हैं। इनसे वह लंबाई की सापेक्षता और समय की सापेक्षता प्राप्त करता है।

आइंस्टीन के दृष्टिकोण का सार पूर्ण स्थान और समय के बारे में विचारों की अस्वीकृति थी, जिस पर ईथर परिकल्पना आधारित है। इसके बजाय, विद्युत चुम्बकीय घटना और विद्युत चुम्बकीय विकिरण के प्रसार के लिए एक संबंधपरक दृष्टिकोण अपनाया गया। न्यूटन के गति के नियम गैलीलियन परिवर्तनों द्वारा परस्पर जुड़े सभी समान रूप से गतिशील प्रणालियों में समान संबंध द्वारा व्यक्त किए गए थे, और प्रकाश की गति के देखे गए मूल्य के अपरिवर्तनीयता के नियम को लोरेंत्ज़ परिवर्तनों द्वारा परस्पर जुड़े सभी समान रूप से गतिशील प्रणालियों में समान संबंध द्वारा व्यक्त किया गया था।

हालाँकि, लोरेंत्ज़ परिवर्तनों के तहत न्यूटन के गति के नियम अपरिवर्तनीय नहीं हैं। इससे यह निष्कर्ष निकलता है कि न्यूटन के नियम यांत्रिकी के सच्चे नियम नहीं हो सकते (वे केवल अनुमानित हैं, सीमित मामले में मान्य हैं जब अनुपात वी/सीशून्य हो जाता है)।

हालाँकि, सापेक्षता का विशेष सिद्धांत सीमित परिस्थितियों के लिए भी मान्य है - समान रूप से गतिशील प्रणालियों के लिए।

आइंस्टीन ने अपने काम "किसी पिंड के गुरुत्वाकर्षण और जड़त्व केंद्र की गति के संरक्षण का नियम" में सापेक्षता के विशेष सिद्धांत का विकास जारी रखा। उन्होंने मैक्सवेल के इस निष्कर्ष को आधार बनाया कि प्रकाश किरण में द्रव्यमान होता है, यानी चलते समय यह किसी बाधा पर दबाव डालता है। यह धारणा प्रयोगात्मक रूप से पी.एन. लेबेडेव द्वारा सिद्ध की गई थी। अपने काम में, आइंस्टीन ने द्रव्यमान और ऊर्जा के बीच संबंध की पुष्टि की। वह इस निष्कर्ष पर पहुंचे कि जब कोई पिंड ऊर्जा L उत्सर्जित करता है, तो उसका द्रव्यमान L/V2 के बराबर मात्रा में घट जाता है। इससे एक सामान्य निष्कर्ष निकाला गया - किसी पिंड का द्रव्यमान उसमें निहित ऊर्जा का माप है। यदि ऊर्जा L के बराबर मात्रा में बदलती है, तो द्रव्यमान प्रकाश की गति के वर्ग से विभाजित L की मात्रा से तदनुसार बदलता है। इस प्रकार आइंस्टीन का प्रसिद्ध संबंध E=MC2 पहली बार प्रकट होता है।

1911-1916 में, आइंस्टीन सापेक्षता के सिद्धांत को सामान्यीकृत करने में कामयाब रहे। जैसा कि पहले ही उल्लेख किया गया है, 1905 में बनाए गए सिद्धांत को सापेक्षता का विशेष सिद्धांत कहा जाता था, क्योंकि। यह केवल सीधी और एकसमान गति के लिए मान्य था।

सापेक्षता के सामान्य सिद्धांत में, अंतरिक्ष-समय संबंधों और भौतिक प्रक्रियाओं की निर्भरता के नए पहलू सामने आए। इस सिद्धांत ने गैर-यूक्लिडियन ज्यामिति के लिए एक भौतिक आधार प्रदान किया और अंतरिक्ष की वक्रता और यूक्लिडियन से इसके मीट्रिक के विचलन को पिंडों के द्रव्यमान द्वारा बनाए गए गुरुत्वाकर्षण क्षेत्रों की कार्रवाई से जोड़ा।

सापेक्षता का सामान्य सिद्धांत जड़त्व और गुरुत्वाकर्षण द्रव्यमान की तुल्यता के सिद्धांत पर आधारित है, जिसकी मात्रात्मक समानता बहुत पहले शास्त्रीय भौतिकी में स्थापित की गई थी। गुरुत्वाकर्षण बलों के प्रभाव में उत्पन्न होने वाले गतिज प्रभाव त्वरण के प्रभाव में उत्पन्न होने वाले प्रभावों के बराबर होते हैं। इसलिए, यदि कोई रॉकेट 3 ग्राम के त्वरण के साथ उड़ान भरता है, तो रॉकेट चालक दल को ऐसा महसूस होगा जैसे वे पृथ्वी के तीन गुना गुरुत्वाकर्षण क्षेत्र में हैं।

शास्त्रीय यांत्रिकी यह नहीं समझा सका कि जड़ता और भारीपन को एक ही मात्रा - द्रव्यमान से क्यों मापा जाता है, क्यों भारी द्रव्यमान जड़त्वीय द्रव्यमान के समानुपाती होता है, क्यों, दूसरे शब्दों में, पिंड एक ही त्वरण के साथ गिरते हैं। दूसरी ओर, शास्त्रीय यांत्रिकी, निरपेक्ष अंतरिक्ष में त्वरित गति द्वारा जड़ता की शक्तियों की व्याख्या करते हुए मानते थे कि यह निरपेक्ष स्थान पिंडों पर कार्य करता है, लेकिन उनसे प्रभावित नहीं होता है। इससे जड़त्वीय प्रणालियों की पहचान विशेष प्रणालियों के रूप में की गई जिसमें केवल यांत्रिकी के नियमों का पालन किया जाता है। आइंस्टीन ने गुरुत्वाकर्षण क्षेत्र के बाहर किसी प्रणाली की त्वरित गति और गुरुत्वाकर्षण क्षेत्र में जड़त्वीय गति को मौलिक रूप से अप्रभेद्य घोषित किया। त्वरण और गुरुत्वाकर्षण भौतिक रूप से अप्रभेद्य प्रभाव उत्पन्न करते हैं।

यह तथ्य अनिवार्य रूप से गैलीलियो द्वारा स्थापित किया गया था: सभी पिंड एक ही त्वरण के साथ गुरुत्वाकर्षण क्षेत्र में (पर्यावरणीय प्रतिरोध के अभाव में) चलते हैं, एक निश्चित गति के साथ सभी पिंडों के प्रक्षेप पथ गुरुत्वाकर्षण क्षेत्र में समान रूप से घुमावदार होते हैं। इसके कारण, कोई भी प्रयोग स्वतंत्र रूप से गिरती लिफ्ट में गुरुत्वाकर्षण क्षेत्र का पता नहीं लगा सकता है। दूसरे शब्दों में, अंतरिक्ष-समय के एक छोटे से क्षेत्र में गुरुत्वाकर्षण क्षेत्र में स्वतंत्र रूप से घूमने वाले संदर्भ फ्रेम में, कोई गुरुत्वाकर्षण नहीं है। अंतिम कथन तुल्यता के सिद्धांत के प्रतिपादनों में से एक है। यह सिद्धांत अंतरिक्ष यान में भारहीनता की घटना की व्याख्या करता है।

यदि हम तुल्यता सिद्धांत को ऑप्टिकल घटना तक विस्तारित करते हैं, तो इससे कई महत्वपूर्ण परिणाम सामने आएंगे। यह गुरुत्वाकर्षण क्षेत्र के प्रभाव में प्रकाश किरण के लाल विस्थापन और विक्षेपण की घटना है. रेडशिफ्ट प्रभाव तब होता है जब प्रकाश को अधिक गुरुत्वाकर्षण क्षमता वाले बिंदु से कम गुरुत्वाकर्षण क्षमता वाले बिंदुओं की ओर निर्देशित किया जाता है। अर्थात्, इस स्थिति में इसकी आवृत्ति कम हो जाती है और तरंग दैर्ध्य बढ़ जाती है और इसके विपरीत। उदाहरण के लिए, पृथ्वी पर पड़ने वाली सूर्य की रोशनी परिवर्तित आवृत्ति के साथ यहां पहुंचेगी, जिसमें वर्णक्रमीय रेखाएं स्पेक्ट्रम के लाल भाग की ओर स्थानांतरित हो जाएंगी।

गुरुत्वाकर्षण क्षेत्र में प्रकाश की आवृत्ति में परिवर्तन के बारे में निष्कर्ष बड़े गुरुत्वाकर्षण द्रव्यमान के निकट समय फैलाव के प्रभाव से जुड़ा है। जहां छाया क्षेत्र बड़े होते हैं, वहां घड़ी धीमी चलती है।

इस प्रकार एक नया मौलिक परिणाम प्राप्त हुआ - प्रकाश की गति अब एक स्थिर मान नहीं है, बल्कि गुरुत्वाकर्षण क्षेत्र में बढ़ती या घटती है, यह इस पर निर्भर करता है कि प्रकाश किरण की दिशा गुरुत्वाकर्षण क्षेत्र की दिशा से मेल खाती है या नहीं.

नए सिद्धांत ने न्यूटन के सिद्धांत को मात्रात्मक रूप से थोड़ा बदल दिया, लेकिन इसने गहरा गुणात्मक परिवर्तन पेश किया। जड़ता, गुरुत्वाकर्षण और पिंडों और घड़ियों के मीट्रिक व्यवहार को क्षेत्र की एक ही संपत्ति में बदल दिया गया, और जड़ता के सामान्यीकृत कानून ने गति के कानून की भूमिका ले ली। साथ ही, यह दिखाया गया कि स्थान और समय पूर्ण श्रेणियां नहीं हैं - पिंड और उनके द्रव्यमान उन्हें प्रभावित करते हैं और उनकी मीट्रिक बदलते हैं।

कोई अंतरिक्ष की वक्रता और समय के फैलाव की कल्पना कैसे कर सकता है, जिसकी चर्चा सापेक्षता के सामान्य सिद्धांत में की गई है?

आइए रबर की शीट के रूप में अंतरिक्ष के एक मॉडल की कल्पना करें (भले ही यह संपूर्ण स्थान न हो, लेकिन इसका समतल टुकड़ा हो)। यदि हम इस शीट को क्षैतिज रूप से फैलाएं और उस पर बड़ी गेंदें रखें, तो वे रबर को जितना अधिक मोड़ेंगे, गेंद का द्रव्यमान उतना ही अधिक होगा। यह किसी पिंड के द्रव्यमान पर अंतरिक्ष की वक्रता की निर्भरता को स्पष्ट रूप से प्रदर्शित करता है और यह भी दिखाता है कि लोबचेव्स्की और रीमैन की गैर-यूक्लिडियन ज्यामिति को कैसे चित्रित किया जा सकता है।

सापेक्षता के सिद्धांत ने न केवल गुरुत्वाकर्षण क्षेत्र के प्रभाव में अंतरिक्ष की वक्रता को स्थापित किया, बल्कि एक मजबूत गुरुत्वाकर्षण क्षेत्र में समय की गति को भी धीमा कर दिया। अंतरिक्ष की तरंगों के साथ यात्रा करने में प्रकाश को अंतरिक्ष के एक सपाट टुकड़े के साथ चलने में अधिक समय लगता है। सापेक्षता के सामान्य सिद्धांत की सबसे शानदार भविष्यवाणियों में से एक बहुत मजबूत गुरुत्वाकर्षण क्षेत्र में समय का पूर्ण विराम है। समय का फैलाव प्रकाश के गुरुत्वाकर्षण रेडशिफ्ट में प्रकट होता है: गुरुत्वाकर्षण जितना मजबूत होगा, तरंग दैर्ध्य उतना ही लंबा होगा और आवृत्ति कम होगी। कुछ शर्तों के तहत, तरंग दैर्ध्य अनंत हो सकता है, और इसकी आवृत्ति शून्य हो सकती है। वे। रोशनी गायब हो जाएगी.

हमारे सूर्य द्वारा उत्सर्जित प्रकाश के साथ, ऐसा तब हो सकता है जब हमारा तारा सिकुड़ जाए और 5 किमी व्यास वाली एक गेंद में बदल जाए (सूर्य का व्यास »1.5 मिलियन किमी है)। सूर्य "ब्लैक होल" में बदल जाएगा। सबसे पहले, "ब्लैक होल" की भविष्यवाणी सैद्धांतिक रूप से की गई थी। हालाँकि, 1993 में, ब्लैक होल-पल्सर प्रणाली में ऐसी वस्तु की खोज के लिए दो खगोलविदों, हुल्स और टेलर को नोबेल पुरस्कार से सम्मानित किया गया था। इस वस्तु की खोज आइंस्टीन के सापेक्षता के सामान्य सिद्धांत की एक और पुष्टि थी।

सामान्य सापेक्षता बुध की गणना की गई और वास्तविक कक्षाओं के बीच विसंगति को समझाने में सक्षम थी। इसमें ग्रहों की कक्षाएँ बंद नहीं होती हैं, अर्थात प्रत्येक परिक्रमा के बाद ग्रह अंतरिक्ष में एक अलग बिंदु पर लौट आता है। बुध की गणना की गई कक्षा में 43 की त्रुटि आई, अर्थात, इसके पेरीहेलियन का घूर्णन देखा गया (पेरीहेलियन सूर्य के सबसे निकट परिक्रमा करने वाले ग्रह की कक्षा का बिंदु है।)।

केवल सापेक्षता का सामान्य सिद्धांत ही सूर्य के गुरुत्वाकर्षण द्रव्यमान के प्रभाव में अंतरिक्ष की वक्रता द्वारा इस प्रभाव की व्याख्या कर सकता है।

सापेक्षता के सिद्धांत में प्रतिपादित अंतरिक्ष और समय के बारे में विचार सबसे सुसंगत और सुसंगत हैं। लेकिन वे स्थूल जगत पर, बड़ी वस्तुओं, बड़ी दूरियों, बड़ी अवधियों के अध्ययन के अनुभव पर भरोसा करते हैं। माइक्रोवर्ल्ड की घटनाओं का वर्णन करने वाले सिद्धांतों का निर्माण करते समय, आइंस्टीन का सिद्धांत लागू नहीं हो सकता है, हालांकि ऐसा कोई प्रायोगिक डेटा नहीं है जो माइक्रोवर्ल्ड में इसके उपयोग का खंडन करता हो। लेकिन यह संभव है कि क्वांटम अवधारणाओं के विकास के लिए अंतरिक्ष और समय की भौतिकी की समझ में संशोधन की आवश्यकता होगी।

वर्तमान में, सापेक्षता का सामान्य सिद्धांत वैज्ञानिक दुनिया में आम तौर पर स्वीकृत सिद्धांत है जो समय और स्थान में होने वाली प्रक्रियाओं का वर्णन करता है। लेकिन, किसी भी वैज्ञानिक सिद्धांत की तरह, यह एक निश्चित अवधि के लिए ज्ञान के स्तर से मेल खाता है। नई जानकारी के संचय और नए प्रायोगिक डेटा के अधिग्रहण से किसी भी सिद्धांत का खंडन किया जा सकता है।

सापेक्षता के सामान्य और विशेष सिद्धांत (अंतरिक्ष और समय का नया सिद्धांत) ने इस तथ्य को जन्म दिया कि सभी संदर्भ प्रणालियाँ समान हो गईं, इसलिए हमारे सभी विचार केवल एक निश्चित संदर्भ प्रणाली में ही समझ में आते हैं। दुनिया की तस्वीर ने एक सापेक्ष, सापेक्ष चरित्र प्राप्त कर लिया, अंतरिक्ष, समय, कारणता, निरंतरता के बारे में मुख्य विचारों को संशोधित किया गया, विषय और वस्तु के असमान विरोध को खारिज कर दिया गया, धारणा संदर्भ के फ्रेम पर निर्भर हो गई, जिसमें दोनों शामिल हैं विषय और वस्तु, अवलोकन की विधि, आदि)

प्रकृति की धारणा के लिए एक नए सापेक्षवादी दृष्टिकोण के आधार पर, विज्ञान के इतिहास में एक नया, तीसरा प्राकृतिक विज्ञान प्रतिमान तैयार किया गया था। यह निम्नलिखित विचारों पर आधारित है:

• Ø रिलाटिविज़्म- नए वैज्ञानिक प्रतिमान ने पूर्ण ज्ञान के विचार को त्याग दिया। वैज्ञानिकों द्वारा खोजे गए सभी भौतिक नियम एक निश्चित समय पर वस्तुनिष्ठ होते हैं। विज्ञान सीमित और अनुमानित अवधारणाओं से संबंधित है और केवल सत्य को समझने का प्रयास करता है।
• Ø नवनियतिवाद- अरैखिक नियतिवाद। नियतिवाद को अरेखीय के रूप में समझने का सबसे महत्वपूर्ण पहलू मजबूर कार्य-कारण के विचार की अस्वीकृति है, जो चल रही प्राकृतिक प्रक्रियाओं के लिए एक तथाकथित बाहरी कारण की उपस्थिति को मानता है। प्राकृतिक प्रक्रियाओं के पाठ्यक्रम का विश्लेषण करते समय आवश्यकता और अवसर दोनों को समान अधिकार प्राप्त होते हैं।
• Ø वैश्विक विकासवाद- लगातार विकासशील, गतिशील प्रणाली के रूप में प्रकृति का विचार। विज्ञान ने प्रकृति का अध्ययन न केवल उसकी संरचना के दृष्टिकोण से, बल्कि उसमें होने वाली प्रक्रियाओं के दृष्टिकोण से भी करना शुरू किया। साथ ही, प्रकृति में प्रक्रियाओं पर शोध को प्राथमिकता दी जाती है।
• Ø साकल्यवाद- विश्व को एक समग्र के रूप में देखना। इस संपूर्ण (अनिवार्य संबंध) के तत्वों के बीच संबंध की सार्वभौमिक प्रकृति।
• Ø तालमेल- एक शोध पद्धति के रूप में, स्व-संगठन और खुली प्रणालियों के विकास के एक सार्वभौमिक सिद्धांत के रूप में।
• Ø प्रकृति का अध्ययन करते समय विश्लेषण और संश्लेषण के बीच उचित संतुलन स्थापित करना. शिक्षण ने समझा कि प्रकृति को छोटी-छोटी ईंटों में अंतहीन रूप से कुचलना असंभव है। इसके गुणों को संपूर्ण प्रकृति की गतिशीलता के माध्यम से ही समझा जा सकता है।
• Ø यह कथन कि प्रकृति का विकास चार-आयामी अंतरिक्ष-समय सातत्य में होता है.

एसआरटी, जिसे सापेक्षता के विशेष सिद्धांत के रूप में भी जाना जाता है, अंतरिक्ष-समय, गति और यांत्रिकी के नियमों के संबंधों के लिए एक परिष्कृत वर्णनात्मक मॉडल है, जिसे 1905 में नोबेल पुरस्कार विजेता अल्बर्ट आइंस्टीन द्वारा बनाया गया था।

म्यूनिख विश्वविद्यालय में सैद्धांतिक भौतिकी विभाग में प्रवेश करते हुए, मैक्स प्लैंक ने सलाह के लिए प्रोफेसर फिलिप वॉन जॉली की ओर रुख किया, जो उस समय इस विश्वविद्यालय में गणित विभाग के प्रमुख थे। जिस पर उन्हें सलाह मिली: "इस क्षेत्र में लगभग सब कुछ पहले से ही खुला है, और जो कुछ बचा है वह कुछ बहुत महत्वपूर्ण समस्याओं को ठीक करना है।" यंग प्लैंक ने उत्तर दिया कि वह नई चीजों की खोज नहीं करना चाहता था, बल्कि केवल पहले से ज्ञात ज्ञान को समझना और व्यवस्थित करना चाहता था। परिणामस्वरूप, ऐसी एक "बहुत महत्वपूर्ण समस्या नहीं" से क्वांटम सिद्धांत बाद में उभरा, और दूसरे से सापेक्षता का सिद्धांत, जिसके लिए मैक्स प्लैंक और अल्बर्ट आइंस्टीन को भौतिकी में नोबेल पुरस्कार मिला।

भौतिक प्रयोगों पर निर्भर कई अन्य सिद्धांतों के विपरीत, आइंस्टीन का सिद्धांत लगभग पूरी तरह से उनके विचार प्रयोगों पर आधारित था और बाद में व्यवहार में इसकी पुष्टि हुई। तो 1895 में (केवल 16 वर्ष की आयु में) उन्होंने सोचा कि यदि वह प्रकाश की किरण के समानांतर उसकी गति से चलें तो क्या होगा? ऐसी स्थिति में, यह पता चला कि एक बाहरी पर्यवेक्षक के लिए, प्रकाश के कणों को एक बिंदु के चारों ओर दोलन करना चाहिए था, जो मैक्सवेल के समीकरणों और सापेक्षता के सिद्धांत का खंडन करता था (जिसमें कहा गया था कि भौतिक नियम उस स्थान पर निर्भर नहीं करते हैं जहां आप हैं और जिस गति से आप चलते हैं)। इस प्रकार, युवा आइंस्टीन इस निष्कर्ष पर पहुंचे कि किसी भौतिक शरीर के लिए प्रकाश की गति अप्राप्य होनी चाहिए, और भविष्य के सिद्धांत के आधार पर पहली ईंट रखी गई।

अगला प्रयोग उनके द्वारा 1905 में किया गया और इसमें यह तथ्य शामिल था कि चलती ट्रेन के सिरों पर दो स्पंदित प्रकाश स्रोत होते हैं जो एक ही समय में प्रकाश करते हैं। ट्रेन से गुजरने वाले एक बाहरी पर्यवेक्षक के लिए, ये दोनों घटनाएँ एक साथ घटित होती हैं, लेकिन ट्रेन के केंद्र में स्थित एक पर्यवेक्षक के लिए, ये घटनाएँ अलग-अलग समय पर घटित होती प्रतीत होंगी, क्योंकि कार की शुरुआत से प्रकाश की चमक (प्रकाश की निरंतर गति के कारण) अपने अंत से पहले पहुंचेगा।

इससे उन्होंने बहुत साहसिक और दूरगामी निष्कर्ष निकाला कि घटनाओं का एक साथ होना सापेक्ष है। उन्होंने इन प्रयोगों के आधार पर प्राप्त गणनाओं को "ऑन द इलेक्ट्रोडायनामिक्स ऑफ मूविंग बॉडीज" में प्रकाशित किया। इसके अलावा, एक गतिशील पर्यवेक्षक के लिए, इनमें से एक पल्स में दूसरे की तुलना में अधिक ऊर्जा होगी। ऐसी स्थिति में एक जड़त्वीय संदर्भ प्रणाली से दूसरे में जाने पर संवेग संरक्षण के नियम का उल्लंघन न हो, इसके लिए यह आवश्यक था कि ऊर्जा हानि के साथ-साथ वस्तु का द्रव्यमान भी कम हो। इस प्रकार, आइंस्टीन द्रव्यमान और ऊर्जा के बीच संबंध को दर्शाने वाला एक सूत्र E=mc 2 तक पहुंचे - जो शायद इस समय सबसे प्रसिद्ध भौतिक सूत्र है। इस प्रयोग के परिणाम उस वर्ष के अंत में उनके द्वारा प्रकाशित किए गए थे।

बुनियादी अभिधारणाएँ

प्रकाश की गति की स्थिरता- 1907 तक, ±30 किमी/सेकेंड (जो पृथ्वी की कक्षीय गति से अधिक थी) की सटीकता के साथ मापने के लिए प्रयोग किए गए और वर्ष के दौरान इसके परिवर्तनों का पता नहीं चला। यह प्रकाश की गति की अपरिवर्तनीयता का पहला प्रमाण था, जिसकी बाद में कई अन्य प्रयोगों, पृथ्वी पर प्रयोगकर्ताओं और अंतरिक्ष में स्वचालित उपकरणों, दोनों द्वारा पुष्टि की गई।

सापेक्षता का सिद्धांत- यह सिद्धांत अंतरिक्ष में किसी भी बिंदु पर और संदर्भ के किसी भी जड़त्वीय फ्रेम में भौतिक कानूनों की अपरिवर्तनीयता को निर्धारित करता है। यानी, चाहे आप पृथ्वी के साथ-साथ सूर्य की कक्षा में लगभग 30 किमी/सेकंड की गति से आगे बढ़ रहे हों या उसकी सीमाओं से बहुत दूर किसी अंतरिक्ष यान में - जब आप कोई भौतिक प्रयोग करते हैं, तो आप हमेशा समान परिणाम (यदि आपका जहाज इस समय गति या धीमा नहीं करता है)। पृथ्वी पर सभी प्रयोगों से इस सिद्धांत की पुष्टि हुई और आइंस्टीन ने बुद्धिमानी से इस सिद्धांत को शेष ब्रह्मांड के लिए सत्य माना।

नतीजे

इन दो अभिधारणाओं के आधार पर गणना के माध्यम से, आइंस्टीन इस निष्कर्ष पर पहुंचे कि जहाज में चलने वाले पर्यवेक्षक के लिए समय बढ़ती गति के साथ धीमा होना चाहिए, और उसे जहाज के साथ-साथ गति की दिशा में आकार में छोटा होना चाहिए (ताकि) इस प्रकार गति के प्रभावों की भरपाई होती है और सापेक्षता के सिद्धांत को बनाए रखा जाता है)। किसी भौतिक पिंड के लिए परिमित वेग की स्थिति से, यह भी पालन किया गया कि वेगों को जोड़ने का नियम (जिसका न्यूटोनियन यांत्रिकी में एक सरल अंकगणितीय रूप था) को अधिक जटिल लोरेंत्ज़ परिवर्तनों द्वारा प्रतिस्थापित किया जाना चाहिए - इस मामले में, भले ही हम दो वेग जोड़ें प्रकाश की गति के 99% तक, हम इस गति का 99.995% प्राप्त करेंगे, लेकिन हम इसे पार नहीं करेंगे।

सिद्धांत की स्थिति

चूँकि किसी विशेष सिद्धांत का सामान्य संस्करण बनाने में आइंस्टीन को केवल 11 वर्ष लगे, इसलिए एसआरटी की सीधे पुष्टि के लिए कोई प्रयोग नहीं किया गया। हालाँकि, उसी वर्ष जब यह प्रकाशित हुआ था, आइंस्टीन ने भी अपनी गणनाएँ प्रकाशित कीं, जिसमें बुध के पेरीहेलियन में एक प्रतिशत के एक अंश के भीतर बदलाव की व्याख्या की गई थी, बिना नए स्थिरांक और अन्य मान्यताओं को प्रस्तुत करने की आवश्यकता के जो अन्य सिद्धांतों के लिए आवश्यक थीं। इस प्रक्रिया को समझाया. तब से, सामान्य सापेक्षता की शुद्धता की पुष्टि प्रयोगात्मक रूप से 10 -20 की सटीकता के साथ की गई है, और इसके आधार पर कई खोजें की गई हैं, जो स्पष्ट रूप से इस सिद्धांत की शुद्धता को साबित करती हैं।

ओपनिंग में चैंपियनशिप

जब आइंस्टीन ने सापेक्षता के विशेष सिद्धांत पर अपना पहला काम प्रकाशित किया और इसका सामान्य संस्करण लिखना शुरू किया, तो अन्य वैज्ञानिकों ने पहले ही इस सिद्धांत के अंतर्निहित सूत्रों और विचारों का एक महत्वपूर्ण हिस्सा खोज लिया था। तो मान लीजिए कि सामान्य रूप में लोरेंत्ज़ परिवर्तन पहली बार 1900 में (आइंस्टीन से 5 साल पहले) पोंकारे द्वारा प्राप्त किए गए थे और उनका नाम हेंड्रिक लोरेंत्ज़ के नाम पर रखा गया था, जिन्हें इन परिवर्तनों का अनुमानित संस्करण प्राप्त हुआ था, हालांकि इस भूमिका में भी वह वाल्डेमर वोग्ट से आगे थे।

विशेष एवं सामान्य सापेक्षता

आधुनिक भौतिकी के सबसे महत्वपूर्ण पहलुओं में से एक जो धर्मशास्त्र के हमारे विश्लेषण के लिए सीधे प्रासंगिक है, समय की अवधारणा है - इसकी उत्पत्ति और इसके प्रवाह के एकल, या स्थिर और अपरिवर्तनीय माप की अनुपस्थिति। बाइबिल की व्याख्या में कालक्रम के महत्व के कारण, यह समझने की कोशिश करना बहुत महत्वपूर्ण है कि सापेक्षता का सिद्धांत ब्रह्मांड, इसकी उम्र और इसमें होने वाली हर चीज के बारे में हमारी धारणा की व्याख्या कैसे करता है। समय सापेक्षता क्वांटम फोटॉन

सापेक्षता के सिद्धांत (विशेष और सामान्य दोनों) के रूप में किसी अन्य सिद्धांत का नाम देना मुश्किल है जो दुनिया और इसके निर्माण की हमारी समझ पर इतना गहरा प्रभाव डालेगा। इस सिद्धांत के प्रकट होने से पहले, समय को हमेशा एक निरपेक्ष श्रेणी माना जाता था। किसी प्रक्रिया की शुरुआत से पूरा होने तक का समय इस बात से स्वतंत्र माना जाता था कि इसकी अवधि किसने मापी। 300 साल पहले भी, न्यूटन ने इस धारणा को बहुत ही स्पष्टता से तैयार किया था: "पूर्ण, सच्चा और गणितीय समय, स्वयं और अपनी प्रकृति के आधार पर, किसी भी बाहरी कारक से समान रूप से और स्वतंत्र रूप से बहता है।" इसके अलावा, समय और स्थान को असंबंधित श्रेणियां माना जाता था जो किसी भी तरह से एक दूसरे को प्रभावित नहीं करती थीं। और वास्तव में, अंतरिक्ष के दो बिंदुओं को अलग करने वाली दूरी और समय बीतने के बीच और क्या संबंध हो सकता है, इस तथ्य के अलावा कि अधिक दूरी को पार करने के लिए अधिक समय की आवश्यकता होती है; सरल और शुद्ध तर्क.

आइंस्टीन द्वारा सापेक्षता के अपने विशेष सिद्धांत (1905) और बाद में उनके सापेक्षता के सामान्य सिद्धांत (1916) में प्रस्तावित अवधारणाओं ने अंतरिक्ष और समय के बारे में हमारी समझ को मौलिक रूप से बदल दिया जैसे कि एक स्विच-ऑन लैंप की रोशनी पहले से अंधेरे कमरे के बारे में हमारी धारणा को बदल देती है। .

आइंस्टीन की अंतर्दृष्टि की लंबी यात्रा 1628 में शुरू हुई, जब जोहान्स केपलर ने एक अनोखी घटना की खोज की। उन्होंने देखा कि धूमकेतुओं की पूंछ हमेशा सूर्य के विपरीत दिशा में निर्देशित होती हैं। रात के आकाश में टूटते तारों की एक पूंछ चमक रही है, जैसी कि उनके पीछे होनी चाहिए। उसी प्रकार, जब कोई धूमकेतु सूर्य के निकट आता है तो उसकी पूँछ उसके पीछे खिंच जाती है। लेकिन जब धूमकेतु सूर्य से गुजरता है और सौर मंडल के सुदूर क्षेत्रों में अपनी वापसी की उड़ान शुरू करता है, तो स्थिति सबसे नाटकीय तरीके से बदल जाती है। धूमकेतु की पूँछ उसके मुख्य पिंड के सामने होती है। यह तस्वीर निर्णायक रूप से पूँछ की अवधारणा का खंडन करती है! केप्लर ने प्रस्तावित किया कि धूमकेतु की पूंछ की उसके मुख्य पिंड के सापेक्ष स्थिति सूर्य के प्रकाश के दबाव से निर्धारित होती है। पूंछ में धूमकेतु की तुलना में कम घनत्व होता है, और इसलिए यह धूमकेतु के मुख्य शरीर की तुलना में सौर विकिरण दबाव के प्रति अधिक संवेदनशील होता है। सूर्य से निकलने वाला विकिरण वास्तव में पूंछ पर पड़ता है और उसे सूर्य से दूर धकेल देता है। यदि धूमकेतु के मुख्य शरीर का गुरुत्वाकर्षण खिंचाव न होता, तो पूंछ बनाने वाले छोटे कण बह जाते। केप्लर की खोज पहला संकेत थी कि विकिरण - जैसे प्रकाश - में एक यांत्रिक (इस मामले में प्रतिकारक) बल हो सकता है। यह प्रकाश के बारे में हमारी समझ में एक बहुत ही महत्वपूर्ण बदलाव था, क्योंकि इससे पता चलता है कि प्रकाश, जिसे हमेशा कुछ अभौतिक माना जाता है, में वजन या द्रव्यमान हो सकता है। लेकिन केवल 273 साल बाद, 1901 में, प्रकाश की धारा द्वारा लगाए गए दबाव को मापा गया। ई.एफ. निकोल्स और जे.एफ. हल ने निर्वात में निलंबित दर्पण पर प्रकाश की एक शक्तिशाली किरण चमकाई, प्रकाश दबाव के परिणामस्वरूप दर्पण के विस्थापन को मापा। यह सूर्य के प्रकाश द्वारा धूमकेतु की पूँछ को दूर धकेले जाने की प्रयोगशाला सादृश्यता थी।

1864 में, बिजली और चुंबकत्व के बारे में माइकल फैराडे की खोजों की खोज करते हुए, जेम्स क्लर्क मैक्सवेल ने प्रस्तावित किया कि प्रकाश और विद्युत चुम्बकीय विकिरण के अन्य सभी रूप एक ही निश्चित गति से तरंगों के रूप में अंतरिक्ष में चलते हैं। हमारी रसोई में माइक्रोवेव ओवन में माइक्रोवेव, वह रोशनी जिसके नीचे हम पढ़ते हैं, एक्स-रे जो डॉक्टर को टूटी हुई हड्डी देखने की अनुमति देती है, और परमाणु विस्फोट से निकलने वाली गामा किरणें सभी विद्युत चुम्बकीय तरंगें हैं, केवल एक दूसरे से भिन्न होती हैं तरंग दैर्ध्य और आवृत्ति में. विकिरण ऊर्जा जितनी अधिक होगी, तरंग दैर्ध्य उतना ही कम और आवृत्ति उतनी ही अधिक होगी। अन्य सभी मामलों में वे समान हैं।

1900 में, मैक्स प्लैंक ने विद्युत चुम्बकीय विकिरण का एक सिद्धांत प्रस्तावित किया जो पिछले सभी से मौलिक रूप से अलग था। पहले, यह माना जाता था कि किसी गर्म वस्तु से उत्सर्जित ऊर्जा, जैसे गर्म धातु की लाल चमक, समान रूप से और लगातार उत्सर्जित होती है। यह भी माना गया कि विकिरण प्रक्रिया तब तक जारी रहती है जब तक कि सारी गर्मी पूरी तरह से समाप्त नहीं हो जाती और वस्तु अपनी मूल स्थिति में वापस नहीं आ जाती - और गर्म धातु को कमरे के तापमान तक ठंडा करके इसकी पूरी तरह से पुष्टि की गई। लेकिन प्लैंक ने दिखाया कि स्थिति बिल्कुल अलग थी। ऊर्जा एक समान और निरंतर धारा में उत्सर्जित नहीं होती है, बल्कि अलग-अलग हिस्सों में उत्सर्जित होती है, जैसे कि एक लाल-गर्म धातु ने अपनी गर्मी छोड़ दी, जिससे छोटे गर्म कणों की एक धारा निकल गई।

प्लैंक ने एक सिद्धांत प्रस्तावित किया जिसके अनुसार ये कण विकिरण के एकल भागों का प्रतिनिधित्व करते हैं। उन्होंने उन्हें "क्वांटा" कहा और इस तरह क्वांटम यांत्रिकी का जन्म हुआ। चूँकि कोई भी विकिरण समान गति (प्रकाश की गति) से चलता है, क्वांटा की गति की गति समान होनी चाहिए। और यद्यपि सभी क्वांटा की गति समान है, लेकिन उन सभी में समान ऊर्जा नहीं है। प्लैंक ने प्रस्तावित किया कि एक व्यक्तिगत क्वांटम की ऊर्जा उसके दोलनों की आवृत्ति के समानुपाती होती है क्योंकि यह अंतरिक्ष में चलती है, एक छोटी रबर की गेंद की तरह जो अपने प्रक्षेपवक्र के साथ उड़ते समय लगातार सिकुड़ती और फैलती है। दृश्यमान सीमा में, हमारी आँखें एक क्वांटम की धड़कन आवृत्ति को माप सकती हैं, और हम इस माप को रंग कहते हैं। यह ऊर्जा के परिमाणित उत्सर्जन के कारण है कि थोड़ी गर्म वस्तु लाल चमकने लगती है, फिर, जैसे-जैसे तापमान बढ़ता है, यह उच्च ऊर्जा और आवृत्तियों के अनुरूप स्पेक्ट्रम के अन्य रंगों का उत्सर्जन करना शुरू कर देता है। अंत में इसका विकिरण सभी आवृत्तियों के मिश्रण में बदल जाता है, जिसे हम गर्म पिंड के सफेद रंग के रूप में देखते हैं।

और यहां हमें एक विरोधाभास का सामना करना पड़ता है - वही सिद्धांत जो प्रकाश को क्वांटा नामक कणों की एक धारा के रूप में वर्णित करता है, साथ ही आवृत्ति का उपयोग करके प्रकाश की ऊर्जा का वर्णन करता है (चित्र 1 देखें)। लेकिन आवृत्ति का संबंध तरंगों से होता है, कणों से नहीं। इसके अलावा, हम जानते हैं कि प्रकाश की गति हमेशा स्थिर रहती है। लेकिन क्या होता है यदि प्रकाश उत्सर्जित करने वाली वस्तु, या उस प्रकाश का पता लगाने वाला पर्यवेक्षक स्वयं गति करता है? क्या उनकी गति प्रकाश की गति से जोड़ी जाएगी या घटा दी जाएगी? तर्क हमें बताता है कि हाँ, इसे जोड़ा या घटाया जाना चाहिए, लेकिन तब प्रकाश की गति स्थिर नहीं रहेगी! निकोल्स-हल प्रयोग में प्रकाश धूमकेतु की पूंछ पर या दर्पण पर जो दबाव डालता है उसका मतलब है कि सतह से टकराने पर प्रकाश की गति (जिसे संवेग भी कहा जाता है) में परिवर्तन होता है। यही कारण है कि कोई भी गतिशील वस्तु बाधा पर दबाव डालती है। एक नली से पानी की एक धारा एक गेंद को जमीन पर ले जाती है क्योंकि पानी में द्रव्यमान होता है और इस द्रव्यमान की गति होती है जो उस समय शून्य हो जाती है जब धारा गेंद से टकराती है। इस स्थिति में, पानी का संवेग गेंद में स्थानांतरित हो जाता है और गेंद वापस लुढ़क जाती है। किसी वस्तु के द्रव्यमान (t) या भार और उसकी गति की गति (v), या mv के गुणनफल के रूप में संवेग (मोमेंटम) की परिभाषा के लिए आवश्यक है कि गतिमान प्रकाश में द्रव्यमान हो। किसी तरह प्रकाश के इन तरंग-सदृश कणों में द्रव्यमान होता है, भले ही जिस सतह पर प्रकाश गिरता है उस सतह पर कोई सामग्री का निशान नहीं बचा होता है। प्रकाश के सतह पर "बहने" के बाद, उस पर कोई "गंदगी" नहीं बचती है जिससे उसे साफ़ किया जा सके। अब तक, हम एक एकीकृत सिद्धांत बनाने की कोशिश कर रहे हैं जो प्रकाश और किसी भी अन्य विकिरण की इस घटना को पूरी तरह से समझाएगा।

इसके साथ ही दीप्तिमान ऊर्जा की प्रकृति के अध्ययन के साथ-साथ प्रकाश के प्रसार से संबंधित अनुसंधान भी किया गया। यह तर्कसंगत प्रतीत होता है कि चूंकि प्रकाश और विद्युत चुम्बकीय विकिरण के अन्य रूप, एक निश्चित अर्थ में, तरंगें हैं, इसलिए उन्हें किसी प्रकार के माध्यम की आवश्यकता होगी जिसमें ये तरंगें फैल सकें। ऐसा माना जाता था कि तरंगें निर्वात में नहीं फैल सकतीं। जिस प्रकार ध्वनि को अपनी तरंग जैसी ऊर्जा को ले जाने के लिए एक निश्चित भौतिक पदार्थ, जैसे वायु, की आवश्यकता होती है, उसी प्रकार प्रकाश को भी इसे प्रसारित करने के लिए कुछ विशेष पदार्थ की आवश्यकता होती है। एक समय में, यह सुझाव दिया गया था कि ब्रह्मांड को एक अदृश्य और अमूर्त माध्यम से भरा जाना चाहिए, जो बाहरी अंतरिक्ष के माध्यम से विकिरण ऊर्जा के हस्तांतरण को सुनिश्चित करता है - उदाहरण के लिए, सूर्य से पृथ्वी तक प्रकाश और गर्मी। इस माध्यम को ईथर कहा जाता था, जो अंतरिक्ष के निर्वात को भी भरने वाला था।

ईथर के माध्यम से प्रकाश के प्रसार के बारे में अभिधारणा ने इसकी गति की स्थिरता के विरोधाभास को समझाना संभव बना दिया। इस स्पष्टीकरण के अनुसार, प्रकाश को एक स्थिर गति से यात्रा करनी चाहिए, प्रकाश स्रोत या पर्यवेक्षक के सापेक्ष नहीं, बल्कि इस सर्वव्यापी ईथर के सापेक्ष। ईथर के माध्यम से घूमने वाले एक पर्यवेक्षक के लिए, प्रकाश की दिशा के सापेक्ष प्रकाश अपनी गति की दिशा के आधार पर तेज या धीमी गति से यात्रा कर सकता है, लेकिन स्थिर ईथर के सापेक्ष, प्रकाश की गति स्थिर रहनी चाहिए।

चावल। 1.

ध्वनि प्रसार के लिए भी यही सच है। ध्वनि समुद्र तल पर स्थिर हवा में लगभग 300 मीटर प्रति सेकंड की निरंतर गति से यात्रा करती है, भले ही ध्वनि स्रोत गतिमान हो या नहीं। जब कोई विमान ध्वनि अवरोधक को पार करता है तो जो विस्फोट जैसी ध्वनि उत्पन्न होती है, वह वास्तव में विमान द्वारा 300 मीटर प्रति सेकंड से अधिक तेज गति से आगे निकलते समय अपनी ही ध्वनि तरंग से टकराने का परिणाम होती है। इस मामले में, ध्वनि का स्रोत, हवाई जहाज, उसके द्वारा उत्पन्न ध्वनि की तुलना में तेज़ गति से चल रहा है। प्रकाश की दोहरी प्रकृति ऐसी है कि यदि हम इसके मार्ग में एक छोटा व्यास का छेद रखते हैं, तो प्रकाश बिल्कुल एक संकीर्ण बंदरगाह प्रवेश द्वार से गुजरने वाली समुद्र की लहर की तरह व्यवहार करता है। प्रकाश और समुद्र की लहर दोनों, छेद से गुजरते हुए, छेद के दूसरी ओर वृत्तों में फैल गए। दूसरी ओर, यदि प्रकाश किसी धातु की सतह को रोशन करता है, तो यह इस सतह पर बमबारी करने वाले छोटे कणों की धारा की तरह व्यवहार करता है। प्रकाश धातु से एक-एक करके इलेक्ट्रॉनों को उसी तरह बाहर निकालता है, जैसे कागज के लक्ष्य से टकराने वाली छोटी गोलियां उसमें से कागज के स्क्रैप को फाड़ देंगी, प्रति गोली एक स्क्रैप। किसी प्रकाश तरंग की ऊर्जा उसकी लंबाई से निर्धारित होती है। प्रकाश कणों की ऊर्जा उनकी गति से नहीं, बल्कि उस आवृत्ति से निर्धारित होती है जिसके साथ प्रकाश के कण - फोटॉन - प्रकाश की गति से चलते हुए स्पंदित होते हैं।

जब वैज्ञानिकों ने ईथर के अनुमानित गुणों पर चर्चा की, जिनकी अभी तक खोज नहीं हुई थी, तो किसी को भी संदेह नहीं हुआ कि समय बीतने का संबंध प्रकाश की गति से है। लेकिन यह खोज बहुत करीब थी।

1887 में, अल्बर्ट माइकलसन और एडवर्ड मॉर्ले ने ईथर8 के सिद्धांत से जो कुछ हुआ उसका प्रयोगात्मक रूप से निरीक्षण करने के अपने प्रयास के परिणाम प्रकाशित किए। उन्होंने प्रकाश को सूर्य के चारों ओर पृथ्वी की कक्षा के समानांतर और लंबवत दो दिशाओं में समान दूरी तय करने में लगने वाले कुल समय की तुलना की। चूँकि पृथ्वी सूर्य के चारों ओर अपनी कक्षा में लगभग 30 किलोमीटर प्रति सेकंड की गति से घूमती है, इसलिए यह माना गया कि यह ईथर के सापेक्ष उसी गति से चलती है। यदि प्रकाश विकिरण उन्हीं नियमों का पालन करता है जो अन्य सभी तरंगों को नियंत्रित करते हैं, तो ईथर के सापेक्ष पृथ्वी की गति का उनके प्रयोगों में मापे गए प्रकाश के यात्रा समय पर प्रभाव पड़ना चाहिए था। यह प्रभाव ध्वनि को दूर ले जाने वाली तेज़ हवा के प्रभाव से भिन्न नहीं होना चाहिए था।

सभी को आश्चर्यचकित करते हुए, माइकलसन और मॉर्ले ने 30 किलोमीटर प्रति सेकंड की इस गति के प्रभाव का मामूली निशान भी दर्ज नहीं किया। प्रारंभिक प्रयोग, साथ ही उसी प्रयोग के बाद के, तकनीकी रूप से अधिक उन्नत संस्करणों से एक पूरी तरह से अप्रत्याशित निष्कर्ष निकला - पृथ्वी की गति का प्रकाश की गति पर कोई प्रभाव नहीं पड़ता है।

इससे भ्रम की स्थिति पैदा हो गई. प्रकाश की गति (सी) हमेशा 299,792.5 किलोमीटर प्रति सेकंड होती है, भले ही प्रकाश स्रोत या पर्यवेक्षक गतिशील या स्थिर हो। इसके अलावा, प्रकाश की एक ही किरण तरंग और कण दोनों के रूप में व्यवहार करती है, यह इस बात पर निर्भर करता है कि इसे कैसे देखा जाता है। यह ऐसा था मानो हम एक घाट पर खड़े हों और समुद्र से आने वाली लहरों को देख रहे हों, और अचानक, पलक झपकते ही, लहरों की सामान्य चोटियाँ और उनके बीच के गर्त अलग-अलग पानी के गोले की धारा में बदल जाएँ। , समुद्र तल से ऊपर हवा में, गतिमान, स्पंदित। और अगले ही पल गेंदें गायब हो जातीं और लहरें फिर से प्रकट हो जातीं।

1905 में, इस भ्रम के बीच, अल्बर्ट आइंस्टीन अपने सापेक्षता के सिद्धांत के साथ वैज्ञानिक परिदृश्य पर प्रकट हुए। उस वर्ष के दौरान, आइंस्टीन ने पत्रों की एक श्रृंखला प्रकाशित की जिसने सचमुच हमारे ब्रह्मांड के बारे में मानवता की समझ को बदल दिया। पांच साल पहले, प्लैंक ने प्रकाश का क्वांटम सिद्धांत प्रस्तावित किया था। प्लैंक के सिद्धांत का उपयोग करते हुए, आइंस्टीन एक दिलचस्प घटना की व्याख्या करने में सक्षम थे। कुछ धातुओं की सतह से टकराने पर प्रकाश इलेक्ट्रॉन छोड़ता है, जिसके परिणामस्वरूप विद्युत धारा उत्पन्न होती है। आइंस्टीन ने माना कि यह "फोटोइलेक्ट्रिक" प्रभाव प्रकाश क्वांटा (फोटॉन) के परिणामस्वरूप होता है जो वस्तुतः परमाणु नाभिक के चारों ओर इलेक्ट्रॉनों को उनकी कक्षाओं से बाहर कर देता है। यह पता चला है कि जब फोटॉन गति कर रहे होते हैं तो उनका द्रव्यमान होता है (याद रखें कि वे प्रकाश सी की गति से आगे बढ़ रहे हैं), लेकिन उनका "बाकी द्रव्यमान" शून्य है। एक गतिमान फोटॉन में एक कण के गुण होते हैं - हर क्षण यह अंतरिक्ष में एक निश्चित बिंदु पर होता है और इसमें द्रव्यमान भी होता है, और इसलिए, जैसा कि केप्लर ने एक बार सुझाव दिया था, यह भौतिक वस्तुओं पर कार्य कर सकता है, उदाहरण के लिए, एक धूमकेतु की पूंछ; साथ ही, इसमें एक तरंग के गुण होते हैं - इसकी विशेषता एक दोलन आवृत्ति होती है जो इसकी ऊर्जा के समानुपाती होती है। यह पता चला कि फोटॉन में पदार्थ और ऊर्जा निकटता से जुड़े हुए हैं। आइंस्टीन ने इस संबंध की खोज की और इसे व्यापक रूप से ज्ञात समीकरण में तैयार किया। आइंस्टीन ने निष्कर्ष निकाला कि यह समीकरण सभी प्रकार के द्रव्यमान और ऊर्जा के रूपों पर लागू होता है। ये प्रावधान सापेक्षता के विशेष सिद्धांत का आधार बने।

इन विचारों की धारणा इतनी सरल नहीं है और इसके लिए काफी मानसिक प्रयास की आवश्यकता होती है। उदाहरण के लिए, आइए एक निश्चित वस्तु लें। किसी स्थिर वस्तु का द्रव्यमान (जिसे हम आमतौर पर "वजन" कहते हैं) वैज्ञानिक शब्दों में विश्राम द्रव्यमान कहलाता है। आइए अब इस वस्तु को एक जोरदार धक्का दें। यह एक निश्चित गति से चलना शुरू कर देगा और परिणामस्वरूप, गतिज ऊर्जा प्राप्त कर लेगा, इसकी गति जितनी अधिक होगी। लेकिन चूँकि E=mc2 में e सभी प्रकार की ऊर्जा को संदर्भित करता है, किसी वस्तु की कुल ऊर्जा उसकी विश्राम ऊर्जा (बाकी द्रव्यमान से जुड़ी) और उसकी गतिज ऊर्जा (उसकी गति की ऊर्जा) का योग होगी। दूसरे शब्दों में, आइंस्टीन के समीकरण के लिए आवश्यक है कि किसी वस्तु का द्रव्यमान वास्तव में उसकी गति बढ़ने के साथ बढ़े।

तो, सापेक्षता के सिद्धांत के अनुसार, किसी वस्तु की गति बदलने पर उसका द्रव्यमान बदल जाता है। कम गति पर, वस्तु का द्रव्यमान व्यावहारिक रूप से बाकी द्रव्यमान से भिन्न नहीं होता है। इसीलिए हमारी दैनिक गतिविधियों में न्यूटन द्वारा प्रकृति के नियमों का वर्णन काफी सटीक बैठता है। लेकिन अंतरिक्ष में तेजी से दौड़ने वाली आकाशगंगाओं के लिए, या त्वरक में उप-परमाणु कणों के लिए, स्थिति पूरी तरह से अलग है। दोनों ही मामलों में, इन वस्तुओं की गति प्रकाश की गति का एक बड़ा अंश हो सकती है, और इसलिए उनके द्रव्यमान में परिवर्तन बहुत, बहुत महत्वपूर्ण हो सकता है।

द्रव्यमान और ऊर्जा के बीच इस आदान-प्रदान की चर्चा स्टीवन वेनबर्ग ने अपनी पुस्तक द फर्स्ट थ्री मिनट्स और नैचमैनाइड्स ने जेनेसिस पर अपनी टिप्पणी में बहुत ही स्पष्टता से की है। ब्रह्मांड के जीवन के पहले मिनटों का वर्णन करते समय वे दोनों द्रव्यमान-ऊर्जा द्वैतवाद के बारे में बात करते हैं।

सापेक्षता का विशेष सिद्धांत दो अभिधारणाओं पर आधारित है: सापेक्षता का सिद्धांत और प्रकाश की गति की स्थिरता। 300 साल पहले गैलीलियो गैलीली द्वारा प्रतिपादित सापेक्षता के सिद्धांत को आइंस्टीन द्वारा परिष्कृत किया गया था। यह सिद्धांत बताता है कि भौतिकी के सभी नियम (जो प्रकृति के नियमों से अधिक कुछ नहीं हैं) बिना त्वरण के गतिमान सभी प्रणालियों में समान रूप से, अर्थात् समान रूप से और सीधा रूप से कार्य करते हैं। ऐसी प्रणालियों को भौतिकविदों की भाषा में जड़त्वीय संदर्भ प्रणाली कहा जाता है।

संदर्भ फ़्रेम बाहरी दुनिया के साथ पर्यवेक्षक के संबंध को निर्धारित करता है। सापेक्षता का सिद्धांत हमें बताता है कि, संदर्भ के एक जड़त्वीय ढांचे में होने के कारण, हम भौतिकी के नियमों का उपयोग करके यह निर्धारित नहीं कर सकते हैं कि सिस्टम स्वयं चल रहा है या नहीं, क्योंकि इसकी गति किसी भी तरह से सिस्टम के भीतर किए गए माप के परिणामों को प्रभावित नहीं करती है। . यही कारण है कि जब हम शांत मौसम में स्थिर गति से उड़ते हैं तो हमें हलचल महसूस नहीं होती है। लेकिन, एक रॉकिंग कुर्सी पर झूलते हुए, हम खुद को संदर्भ के एक गैर-जड़त्वीय फ्रेम में पाते हैं; चूँकि रॉकिंग चेयर की गति और दिशा लगातार बदलती रहती है, हम अपनी गति को महसूस कर सकते हैं।

हम सभी ने निरपेक्ष गति को मापने की असंभवता के उदाहरण देखे हैं। उदाहरण के लिए, हम ट्रैफिक लाइट के सामने खड़े हैं और हमारे सामने वाली कार धीरे-धीरे पीछे की ओर चलने लगती है। या हम आगे बढ़ रहे हैं? पहले तो यह समझना मुश्किल है कि आख़िर कौन चल रहा है। हमारी ट्रेन धीरे-धीरे और सुचारू रूप से प्लेटफॉर्म पर चलने लगती है। नींद से जागने पर हम देखते हैं कि बगल की पटरी पर खड़ी ट्रेन धीरे-धीरे पीछे की ओर चलने लगती है। या कम से कम हमें तो यही लगता है कि मामला यही है. जब तक हमारे संदर्भ का ढांचा - हमारी कार या ट्रेन - त्वरण के साथ चलना शुरू नहीं कर देती (एक जड़त्वीय ढांचा नहीं रह जाता), तब तक यह स्पष्ट नहीं है कि क्या चल रहा है और क्या आराम की स्थिति में है।

यहां एक विरोधाभास प्रतीत हो सकता है: आइंस्टीन ने हमें सिखाया कि किसी वस्तु का द्रव्यमान उसकी गति का एक कार्य है, और अब हम दावा करते हैं कि हम यह मापकर गति निर्धारित नहीं कर सकते हैं कि द्रव्यमान इसके प्रभाव में कैसे बदलता है। लेकिन यहां बहुत सूक्ष्म अंतर है. जड़त्वीय संदर्भ फ्रेम के अंदर, सभी मात्राएँ अपरिवर्तित रहती हैं। जब उन्हें किसी अन्य संदर्भ प्रणाली से मापा जाता है, जो पहले के सापेक्ष चलता है, तो आकार और द्रव्यमान के मान बदल जाएंगे। यदि ब्रह्माण्ड के सभी हिस्से समान रूप से और एकसमान गति से चलते, तो सापेक्षता के सिद्धांत का हमारे अध्ययन के विषय से कोई लेना-देना नहीं होता। पर ये स्थिति नहीं है। यह समान घटनाओं को संदर्भ के विभिन्न फ़्रेमों से देखने की क्षमता है जो हमारे द्वारा किए जाने वाले ब्रह्मांड विज्ञान के बाइबिल विश्लेषण में महत्वपूर्ण भूमिका निभाती है।

विशेष सापेक्षता की नींव के दूसरे तत्व को समझना और भी कठिन है। कोई यह भी कह सकता है कि वह चरम सीमा तक समझ से बाहर है। उनका कहना है कि प्रकाश की गति, c, एक स्थिर मात्रा है (निर्वात में c = 2.997925 x 108 मीटर प्रति सेकंड - हमेशा) और सभी संदर्भ फ़्रेमों में समान है। यह तथ्य माइकलसन-मॉर्ले प्रयोग के परिणामों से सामने आया। यदि आप इस कथन के अर्थ पर विचार करेंगे तो आप इसकी धृष्टता की सराहना कर सकेंगे। आइंस्टीन ने यह घोषणा करने का बीड़ा उठाया कि, प्रकाश स्रोत की ओर या उससे दूर पर्यवेक्षक की गति की परवाह किए बिना, प्रकाश की गति समान सी के बराबर रहती है। गति के किसी अन्य रूप (जैसे ध्वनि तरंग) में यह गुण नहीं है। यह बेहद अतार्किक लगता है.

यदि कोई पिचर 90 मील प्रति घंटे की गति से गेंद को पकड़ने वाले के पास फेंकता है, तो पकड़ने वाला देखता है कि गेंद 90 मील प्रति घंटे की गति से उसकी ओर आ रही है। अब, यदि सभी नियमों के विपरीत, पकड़ने वाला पिचर की ओर 20 मील प्रति घंटे की गति से दौड़ता है, तो पकड़ने वाले के सापेक्ष गेंद की गति 110 मील प्रति घंटा (90 + 20) होगी। पिचर के सापेक्ष गेंद की गति पहले की तरह ही 90 मील प्रति घंटा होगी। अगली बार, गेंद फेंकने के बजाय, पिचर पकड़ने वाले को गेंद की तस्वीर दिखाता है। यह प्रकाश की गति (सी) यानी लगभग 300 मिलियन मीटर प्रति सेकंड से पकड़ने वाले की ओर बढ़ता है। फ्लीट-फुटेड कैचर, बदले में, प्रकाश की गति के दसवें हिस्से के बराबर यानी 30 मिलियन मीटर प्रति सेकंड की गति से घड़े की ओर दौड़ता है। और हमारा यह पकड़ने वाला क्या देखेगा? 330 मिलियन मीटर प्रति सेकंड की गति से उसकी ओर आ रही एक गेंद की छवि? नहीं! यह वास्तव में प्रकाश का विरोधाभास है - भ्रम पैदा करता है, परेशान करता है, कभी-कभी क्रोधित भी करता है, लेकिन साथ ही हमें मुक्त भी करता है।

पकड़ने वाले को गेंद की छवि बिल्कुल प्रकाश की गति, 300 मिलियन मीटर प्रति सेकंड की गति से आती हुई दिखाई देती है, भले ही वह गेंद की ओर दौड़ रहा हो और इस तरह प्रकाश की गति में अपनी गति जोड़ रहा हो। प्रकाश, प्रकाश स्रोत के संबंध में पर्यवेक्षक की गति की परवाह किए बिना, हमेशा गति c से चलता है। हमेशा। और गतिहीन खड़ा पिचर गेंद की छवि की गति की किस गति को रिकॉर्ड करता है? यह सही है, एस भी. दो पर्यवेक्षक, एक गतिशील और दूसरा स्थिर खड़ा, प्रकाश की समान गति कैसे रिकॉर्ड करते हैं? तर्क और सामान्य ज्ञान कहता है कि यह असंभव है। लेकिन सापेक्षता कहती है कि यह वास्तविकता है। और इस वास्तविकता की पुष्टि माइकलसन-मॉर्ले प्रयोग में हुई।

दोनों पर्यवेक्षक प्रकाश की समान गति दर्ज करते हैं, क्योंकि द्रव्यमान, स्थान और समय में परिवर्तन का तथ्य - चाहे यह कितना भी समझ से बाहर हो - सापेक्षतावादी यांत्रिकी और ब्रह्मांड का एक मौलिक नियम है जिसमें हम रहते हैं। इन परिवर्तनों को नियंत्रित करने वाले कानून ऐसे हैं कि किसी भी व्यवस्था में ऐसा कुछ भी नहीं होता जो बेतुका लगे। जो इसके अंदर होता है उसे कोई बदलाव नजर नहीं आता। लेकिन, हमारे पीछे चल रही एक अन्य प्रणाली का अवलोकन करते हुए, हम देखते हैं कि गति की दिशा में वस्तु के आयाम आराम की स्थिति में वस्तु के समान आयामों के संबंध में कम हो जाते हैं। इसके अलावा, वे घड़ियाँ जो सटीक समय दिखाती थीं जब वे आराम की स्थिति में थीं, चलती हुई, हमारे संदर्भ के फ्रेम में "आराम की स्थिति में" घड़ियों से पिछड़ने लगती हैं।

प्रकाश की गति की स्थिरता और सापेक्षता के सिद्धांत का संयोजन अनिवार्य रूप से समय के विस्तार पर जोर देता है। आइंस्टीन द्वारा सापेक्षता के बुनियादी सिद्धांतों को विकसित करते समय इस्तेमाल किए गए विचार प्रयोग के समान एक विचार प्रयोग का उपयोग करके समय फैलाव का प्रदर्शन किया जा सकता है। इस तरह के एक विचार प्रयोग का उदाहरण टेलर और व्हीलर ने अपनी क्लासिक पुस्तक "फिजिक्स ऑफ स्पेस एंड टाइम"0 में दिया है।

आइए दो संदर्भ प्रणालियों पर विचार करें, जिनमें से एक स्थिर है और दूसरी गतिशील है। एक स्थिर प्रणाली एक सामान्य भौतिक प्रयोगशाला है। दूसरा सिस्टम तेज़ गति से चलने वाला, पूरी तरह से पारदर्शी और पारगम्य रॉकेट है, जिसके अंदर एक दल होता है जिसमें बिल्कुल पारदर्शी और पारगम्य वैज्ञानिक होते हैं। रॉकेट, अपनी पूर्ण पारदर्शिता और पारगम्यता के कारण, इसके और इसकी सामग्री के साथ किसी भी संपर्क में आए बिना हमारी प्रयोगशाला से गुजर सकता है। प्रयोगशाला में, बिंदु A (चित्र 2) से, प्रकाश की एक चमक उत्पन्न होती है, जो बिंदु M पर स्थित दर्पण की ओर तिरछे गति से चलती है। दर्पण से परावर्तित प्रकाश भी तिरछे बिंदु B की ओर जाता है। रॉकेट के आगमन का समय प्रयोगशाला को इस तरह से निर्धारित किया जाता है कि फ्लैश के क्षण में रॉकेट का बिंदु ए प्रयोगशाला के बिंदु ए के साथ मेल खाता है। मान लीजिए रॉकेट की गति ऐसी हो कि रॉकेट का बिंदु A प्रयोगशाला के बिंदु B के साथ ठीक उसी क्षण मेल खाए जब प्रकाश की चमक बिंदु B पर पहुंचती है। रॉकेट में पर्यवेक्षकों को, ऐसा प्रतीत होगा कि प्रकाश बिंदु A से भेजा गया है। रॉकेट सीधे बिंदु बी एम से गुजरता है और रॉकेट के बिंदु ए पर वापस लौट आता है। चूंकि रॉकेट की गति स्थिर है (यह एक जड़त्वीय प्रणाली है), रॉकेट में मौजूद लोगों को पता नहीं चलता कि यह घूम रहा है।

प्रकाश द्वारा तय की गई दूरी, जैसा कि रॉकेट यात्रियों द्वारा माना जाता है, 2y है (बिंदु A से बिंदु M और वापस)। प्रकाश का वही पथ, जो प्रयोगशाला में लोगों को दिखाई देता है, त्रिभुज की दोनों भुजाओं का योग है - बिंदु A से बिंदु M तक और बिंदु M से बिंदु B तक। जाहिर है, यह पथ दिखाई देने वाले पथ से बड़ा होना चाहिए रॉकेट के यात्री. हम पाइथागोरस प्रमेय का उपयोग करके उनके बीच अंतर की सटीक गणना कर सकते हैं। इस प्रकार, हम यह निष्कर्ष निकालते हैं कि रॉकेट से देखे गए प्रकाश का पथ प्रयोगशाला से देखे गए प्रकाश के पथ से छोटा है।

चावल। 2.

आइए याद रखें कि दोनों प्रणालियों में प्रकाश की गति समान है। यह सापेक्षता के सिद्धांत के दृढ़ता से स्थापित मूलभूत सिद्धांतों में से एक है। यह भी ज्ञात है कि सभी मामलों में चलने में बिताया गया समय यात्रा की गति से विभाजित तय की गई दूरी के बराबर होता है। 50 मील प्रति घंटे की गति से 100 मील की यात्रा करने के लिए आवश्यक समय दो घंटे है। चूँकि प्रयोगशाला में वैज्ञानिकों और रॉकेट में चलने वाले वैज्ञानिकों दोनों के लिए प्रकाश की गति समान c के बराबर है, और प्रयोगशाला में प्रकाश द्वारा तय की गई दूरी रॉकेट में उसके द्वारा तय की गई दूरी से अधिक है, इसलिए बीच का समय अंतराल फ्लैश में बिंदु A पर अधिक प्रकाश होना चाहिए और रॉकेट की तुलना में प्रयोगशाला में बिंदु B पर प्रकाश का आगमन होना चाहिए।

केवल एक घटना घटी. प्रकाश की केवल एक ही चमक थी, और संदर्भ के दो फ़्रेमों में देखी गई रोशनी ने एक बार अपनी यात्रा पूरी की। हालाँकि, संदर्भ के दो अलग-अलग फ़्रेमों में मापे जाने पर इस घटना की अवधि अलग-अलग थी।

मापे गए समय में इस अंतर को सापेक्षतावादी समय फैलाव कहा जाता है, और यह फैलाव ही है जो सृष्टि के छह दिनों को ब्रह्मांड विज्ञान के 15 अरब वर्षों के साथ संरेखित करता है।

सामान्य सापेक्षता में अंतर्निहित अवधारणाएँ विशेष सापेक्षता से विचारों का विकास हैं, लेकिन अधिक जटिल हैं। जबकि विशेष सापेक्षता जड़त्वीय प्रणालियों से संबंधित है, सामान्य सापेक्षतावाद जड़त्वीय और गैर-जड़त्वीय (त्वरित) दोनों प्रणालियों से संबंधित है। गैर-जड़त्वीय प्रणालियों में, बाहरी ताकतें - जैसे गुरुत्वाकर्षण बल - वस्तुओं की गति को प्रभावित करती हैं। गुरुत्वाकर्षण का एक विशेष सापेक्ष गुण, जो सीधे उस समस्या से संबंधित है जिसका हम अध्ययन कर रहे हैं, वह यह है कि गुरुत्वाकर्षण - गति की तरह - समय के फैलाव का कारण बनता है। वही चंद्रमा पर घड़ी पृथ्वी की तुलना में तेज चलती है क्योंकि चंद्रमा का गुरुत्वाकर्षण कमजोर है। जैसा कि हम देखेंगे, गुरुत्वाकर्षण सृष्टि और बिग बैंग के बीच सामंजस्य बिठाने में महत्वपूर्ण भूमिका निभाता है।

गुरुत्वाकर्षण आकर्षण बल बिल्कुल उसी तरह महसूस होते हैं जैसे त्वरण उत्पन्न करने वाले बल। उदाहरण के लिए, एक चढ़ती हुई लिफ्ट में हम उस बल को महसूस करते हैं जिसके साथ फर्श हमारे पैरों पर दबाव डालता है; वह वास्तव में हमें लिफ्ट सहित ऊपर धकेल देती है। इसे उस बल के रूप में माना जाता है जिसे हम एक स्थिर लिफ्ट में खड़े होकर महसूस करेंगे यदि किसी तरह पृथ्वी का गुरुत्वाकर्षण खिंचाव अचानक बढ़ जाए। आइंस्टीन ने तर्क दिया कि चूंकि गुरुत्वाकर्षण को किसी भी अन्य बल की तरह ही माना जाता है जो गति में परिवर्तन का कारण बनता है, इसलिए इसे समान परिणाम देना चाहिए। चूँकि त्वरित बल गति और समय फैलाव में परिवर्तन का कारण बनते हैं, इसलिए गुरुत्वाकर्षण में परिवर्तन से भी समय फैलाव होना चाहिए।

चूँकि सापेक्षता के सिद्धांत का समय फैलाव पहलू ब्रह्माण्ड संबंधी और बाइबिल कैलेंडर को एकीकृत करने की समस्या के लिए बहुत महत्वपूर्ण है, इसलिए यह दिखाना बहुत महत्वपूर्ण है कि समय फैलाव वास्तव में मौजूद है। आख़िरकार, सापेक्षतावादी परिवर्तन केवल उन्हीं मामलों में ध्यान देने योग्य होते हैं जब गति की सापेक्ष गति प्रकाश की गति के करीब पहुंचती है। यहां तक ​​कि 30 मिलियन मीटर प्रति सेकंड, प्रकाश की गति का दसवां हिस्सा, पर भी समय का फैलाव एक प्रतिशत से भी कम है।

प्रकाश की गति के करीब की गति रोजमर्रा की जिंदगी में दुर्लभ है, लेकिन ब्रह्मांड विज्ञान और उच्च-ऊर्जा भौतिकी में आम है। हालाँकि, यह ध्यान दिया जाना चाहिए कि समय के फैलाव को मापने की वास्तविक संभावना इस विचार को समझने के लिए अधिक सुलभ नहीं बनाती है। फिर भी, यह हमें इसे विशुद्ध सैद्धांतिक अवधारणा की श्रेणी से अनुभवजन्य तथ्यों के दायरे में ले जाने की अनुमति देता है। मानवीय गतिविधियों की एक विस्तृत श्रृंखला - उच्च-ऊर्जा भौतिकी प्रयोगशालाओं में प्रयोगों से लेकर वाणिज्यिक एयरलाइनों की नियमित उड़ानों तक - हमें समय के फैलाव को प्रदर्शित करने की अनुमति देती है।

भौतिकी प्रयोगशालाओं में प्रयोगों के दौरान उत्पन्न होने वाले कई प्राथमिक कणों में से एक म्यू मेसन है। इसका आधा जीवन डेढ़ माइक्रोसेकंड का है। हालाँकि, म्यू मेसॉन न केवल उच्च-ऊर्जा भौतिकी प्रयोगशालाओं में, बल्कि पृथ्वी के वायुमंडल की ऊपरी परतों में भी दिखाई देते हैं, जब ब्रह्मांडीय किरणें वायुमंडलीय गैस परमाणुओं के नाभिक से टकराती हैं। चूँकि ब्रह्मांडीय विकिरण की ऊर्जा बहुत अधिक होती है, म्यू मेसॉन अपने गठन के समय प्रकाश की गति के लगभग बराबर गति प्राप्त कर लेते हैं। इतनी तेज़ गति पर समय का फैलाव होता है, जिसे मापा जा सकता है। यहां तक ​​कि प्रकाश की गति के करीब चलने पर भी, वायुमंडल की परत से 60 किलोमीटर की दूरी तय करने में, जहां वे उत्पन्न होते हैं, पृथ्वी की सतह तक म्यू मेसॉन 200 माइक्रोसेकंड लगते हैं। चूँकि म्यू मेसन का आधा जीवन डेढ़ माइक्रोसेकंड का होता है, 200 माइक्रोसेकंड का पारगमन समय इसके आधे जीवन के 133 हिस्से को कवर करता है। आइए याद रखें कि ऐसी प्रत्येक आधी अवधि के दौरान शेष कणों में से आधे का क्षय हो जाता है। 133 अर्ध-चक्रों के बाद, म्यू-मेसन का अंश जिसे जीवित रहना चाहिए और पृथ्वी की सतह तक पहुंचना चाहिए, "/2 x 1/2 x"/2 और इसी तरह 133 बार के बराबर होगा, जो कि दस लाखवें का दस लाखवां हिस्सा है। म्यू-मेसन की संख्या का एक अरबवां हिस्सा, जिन्होंने अपनी यात्रा शुरू की। पृथ्वी की सतह तक की यात्रा। यह संख्या इतनी कम है कि लगभग कोई भी म्यू मेसन पृथ्वी तक नहीं पहुंच पाएगा। उनमें से अधिकांश रास्ते में ही बिखर जायेंगे। हालाँकि, अगर हम ऊपरी वायुमंडल में उत्पादित म्यू मेसन की संख्या की तुलना पृथ्वी की सतह तक पहुँचने वाले म्यू मेसन की संख्या से करते हैं, तो हमें यह जानकर आश्चर्य होता है कि "उनकी प्रारंभिक संख्या का 8 सफलतापूर्वक अपने गंतव्य पर पहुँच जाता है।" उत्तरजीविता" 1/8 म्यूऑन का मतलब है कि उनकी 60 किमी की यात्रा के दौरान केवल तीन अर्ध-अवधि पूरी होती हैं। इस प्रकार, प्रकाश की गति के करीब चलने वाले एक म्यू मेसन के लिए, बीता हुआ (सापेक्षिक) समय केवल तीन अर्ध-चक्र है - 4.5 माइक्रोसेकंड ( 3 x 1.5 माइक्रोसेकंड) पृथ्वी की सतह पर एक पर्यवेक्षक के लिए, कम से कम 200 माइक्रोसेकंड गुजरेंगे - ऊपरी वायुमंडल से सतह तक 60 किलोमीटर की यात्रा करने के लिए आवश्यक न्यूनतम समय। और एक ही घटना दो अलग-अलग समय अंतराल पर होती है - तेजी से घूम रहे म्यू-मेसन के संदर्भ फ्रेम में 4.5 माइक्रोसेकंड और सतह पर खड़े एक पर्यवेक्षक के संदर्भ फ्रेम में 200 माइक्रोसेकंड। एक बार फिर याद रखें कि हम एक ही घटना के बारे में बात कर रहे हैं। लेकिन इस तथ्य के कारण कि पर्यवेक्षक और देखी गई वस्तु एक-दूसरे के सापेक्ष घूम रहे हैं, इस एक घटना के लिए दो अलग-अलग समयावधियां हैं। और ये दोनों बिल्कुल सच हैं!

लेकिन म्यू मेसॉन काफी विदेशी कण हैं, और एक संदेहवादी अच्छी तरह से मुस्कुरा सकता है और अविश्वास में अपना सिर हिला सकता है। आख़िरकार, कोई भी पर्यवेक्षक म्यूऑन के साथ यात्रा नहीं कर सकता। हम उनके साथ चलती घड़ी की तरह उनके आधे जीवन पर ही भरोसा करते हैं।

एक वास्तविक घड़ी और उसके साथ चलने वाले तथा सबसे सीधे तरीके से समय के फैलाव को मापने वाले व्यक्ति के बारे में क्या ख्याल है? यह स्पष्टतः अधिक ठोस प्रतीत होगा। और यह बिल्कुल वही है जो वाशिंगटन विश्वविद्यालय और अमेरिकी नौसेना प्रयोगशाला के हाफेल और कीटिंग12 द्वारा प्रतिष्ठित जर्नल साइंस में रिपोर्ट किया गया था। उन्होंने टीडब्ल्यूए और पैन एम के स्वामित्व वाले बोइंग 707 और कॉनकॉर्ड विमानों पर सीज़ियम घड़ियों के चार सेट भेजे और दुनिया भर में नियमित वाणिज्यिक उड़ानें भरीं। इन घड़ियों को इसलिए चुना गया क्योंकि ये बेहद सटीक हैं।

पृथ्वी पश्चिम से पूर्व की ओर घूमती है। यदि हम पृथ्वी को उसके उत्तरी ध्रुव से ऊपर रहते हुए अंतरिक्ष से देखें तो हम देखेंगे कि पूर्व की ओर उड़ान भरने पर विमान की गति पृथ्वी की गति में जुड़ जाती है। जैसा कि सापेक्षता के सिद्धांत द्वारा भविष्यवाणी की गई थी, विमान में लगी घड़ियाँ वाशिंगटन, डी.सी. में अमेरिकी नौसेना प्रयोगशाला में स्थित उन्हीं घड़ियों के पीछे थीं (इस प्रयोग में उपयोग की गई सभी घड़ियाँ प्रयोगशाला द्वारा प्रदान की गई थीं)। पश्चिम की ओर उड़ते समय, विमान की गति पृथ्वी के घूमने की गति से घटा दी जाती है और, सापेक्षता के सिद्धांत के साथ पूर्ण सहमति में, इस विमान पर लगी घड़ियाँ आगे बढ़ गई हैं। हेफ़ेले और कीटिंग के अनुसार, “विज्ञान में, प्रासंगिक अनुभवजन्य तथ्य सैद्धांतिक तर्कों से अधिक शक्तिशाली हैं। ये परिणाम प्रसिद्ध घड़ी विरोधाभास का एक स्पष्ट अनुभवजन्य समाधान प्रदान करते हैं।"3

न केवल समय की धारणा, बल्कि समय का वास्तविक प्रवाह भी पर्यवेक्षकों की सापेक्ष गति के आधार पर बदलता है। किसी भी संदर्भ के दायरे में, सब कुछ बिल्कुल सामान्य दिखता है। लेकिन जब दो प्रणालियों को पहले अलग किया जाता है और फिर दोबारा जोड़ा जाता है और घड़ी की रीडिंग की तुलना की जाती है, तो उनमें समय बीतने का समय अलग-अलग होता है (वास्तविक "उम्र बढ़ने")।

हेफ़ेले-कीटिंग समय फैलाव प्रयोगों का एक विशेष रूप से दिलचस्प पहलू यह था कि उन्होंने विशेष और सामान्य सापेक्षता दोनों का परीक्षण किया। सामान्य सापेक्षता के अनुसार, गुरुत्वाकर्षण की शक्ति में अंतर अवधि को उसी तरह प्रभावित करता है जैसे सापेक्ष गति में अंतर, जैसा कि विशेष सापेक्षता द्वारा माना जाता है। किसी भी वस्तु पर गुरुत्वाकर्षण क्षेत्र का प्रभाव वस्तुओं के बीच की दूरी के वर्ग के व्युत्क्रमानुपाती होता है। जैसे-जैसे दूरी दोगुनी होती जाती है, गुरुत्वाकर्षण आकर्षण चार गुना कम हो जाता है। कोई वस्तु पृथ्वी से जितनी दूर होगी, पृथ्वी का उसके प्रति आकर्षण उतना ही कमजोर होगा। क्योंकि उड़ान में हवाई जहाज पृथ्वी की सतह से काफी ऊपर होते हैं (बोइंग 707 की सामान्य उड़ान ऊंचाई 10 किमी है, और कॉनकॉर्ड 20 किमी है), विमान पर लगी घड़ियों पर पृथ्वी का गुरुत्वाकर्षण प्रभाव उस पर पड़ने वाले प्रभाव से भिन्न था। वे घड़ियाँ जो नौसेना प्रयोगशालाओं में पृथ्वी की सतह पर थीं। प्रयोग में दर्ज किए गए घड़ी के समय में परिवर्तन सामान्य सापेक्षता (जो गति और गुरुत्वाकर्षण दोनों के प्रभाव को ध्यान में रखता है) की भविष्यवाणियों के अनुरूप थे।

इस प्रयोग ने, अन्य सभी प्रयोगों की तरह, साबित कर दिया कि आइंस्टीन के सापेक्षता के विशेष और सामान्य सिद्धांत हमारे ब्रह्मांड की वास्तविक विशेषताओं का सही वर्णन करते हैं। सापेक्षता अब कोई शुद्ध सिद्धांत नहीं रह गया है। सापेक्षता एक सिद्ध, अनुभवजन्य सिद्ध तथ्य है। दूसरे शब्दों में, सापेक्षता का सिद्धांत सापेक्षता का नियम बन गया है।

और अब, ब्रह्मांड का वर्णन करने वाले प्राकृतिक विज्ञानों में से एक द्वारा प्रमाणित इस कानून के आधार पर, हम सृष्टि के पहले छह दिनों पर चर्चा करना जारी रख सकते हैं - वह अवधि जिसमें प्राकृतिक विज्ञान और धर्मशास्त्र, पहली नज़र में, एक दूसरे का खंडन करते हैं।

आइए हम सृष्टिकर्ता, ब्रह्मांड और मनुष्य के बीच संबंधों में उस क्षण से हुए परिवर्तनों पर विचार करें जिसे हम "शुरुआत" कहते हैं। साथ ही, हमें एक पल के लिए भी यह नहीं भूलना चाहिए कि समय बीतने में अंतर केवल तभी दर्ज किया जा सकता है जब हम दो अलग-अलग संदर्भ प्रणालियों से समान घटनाओं के अवलोकन की तुलना करें। लेकिन यह पर्याप्त नहीं है - यह भी आवश्यक है कि या तो इन दो संदर्भ प्रणालियों में गुरुत्वाकर्षण बल एक दूसरे से काफी भिन्न हों, या उनके आंदोलन की सापेक्ष गति 300 मिलियन मीटर प्रति सेकंड, यानी प्रकाश की गति तक पहुंच जाए। प्रत्येक प्रणाली के अंदर, उसकी सापेक्ष गति या उसमें कार्य करने वाले गुरुत्वाकर्षण बल की परवाह किए बिना, सब कुछ न्यूटन के नियमों के अनुसार पूर्ण रूप से होता है, अर्थात, सब कुछ सामान्य और तार्किक दिखता है, ठीक वैसे ही जैसे यहाँ पृथ्वी पर है, हालाँकि हम तेज़ गति से अंतरिक्ष में भागते हैं।

ब्रह्माण्ड के निर्माण में सृष्टिकर्ता की एक निश्चित रुचि थी और अब भी है। हम इसे इस तथ्य के आधार पर मान सकते हैं कि ब्रह्मांड मौजूद है। हालाँकि, हम नहीं जानते कि यह रुचि क्या है। हालाँकि, हम इसके निर्माण और अस्तित्व के पूरे समय के दौरान निर्माता और ब्रह्मांड के बीच की बातचीत का विश्लेषण करके इसके कुछ संकेत पा सकते हैं। पारंपरिक धर्मशास्त्र का मानना ​​है कि यदि निर्माता ने एक झटके में ब्रह्मांड का निर्माण करना चाहा होता, तो उसने ऐसा किया होता। लेकिन बाइबिल के वृत्तांत से यह स्पष्ट है कि उनकी योजना एक ही कार्य के माध्यम से पूर्ण रूप से गठित ब्रह्मांड का निर्माण करने की नहीं थी। किसी कारणवश क्रमिक विकास का तरीका चुना गया। और पुस्तक "उत्पत्ति" के पहले दो अध्याय ब्रह्मांड के चरण-दर-चरण गठन के विवरण के लिए समर्पित हैं।

यदि हम उन नियमों के अनुसार चलते हैं जिनके अनुसार ब्रह्मांड आज संचालित होता है - और ये नियम वे भौतिक नियम हैं जिन्हें हम जानते हैं - तो बिग बैंग के समय मौजूद प्राथमिक पदार्थ से ब्रह्मांड का क्रमिक विकास उद्भव के लिए बिल्कुल आवश्यक था। आदमी की। लेकिन स्वयं पृथ्वी और इस पर मौजूद हर चीज़ बिग बैंग के प्रत्यक्ष उत्पाद नहीं हैं। हमें बिल्कुल स्पष्ट रूप से बताया गया है कि शुरुआत में पृथ्वी निराकार और खाली थी, या हिब्रू में गोहु और बोहू। प्रमुख परमाणु कण भौतिक विज्ञानी अब टी और बी (तोहु और बोहू) को दो मूल "ईंटें" कहते हैं जिनसे सभी पदार्थ निर्मित होते हैं। बिग बैंग के बल ने सचमुच इन GiB को हाइड्रोजन और हीलियम में संपीड़ित कर दिया - उस समय लगभग कोई अन्य तत्व नहीं बने थे। और केवल ब्रह्मांड की कीमिया ने बाद में इन आदिकालीन हाइड्रोजन और हीलियम से अन्य सभी तत्वों का निर्माण किया।

पृथ्वी और संपूर्ण सौर मंडल पदार्थ का एक मिश्रण है जो तारों की गहराई में सुपर-संपीड़न के अनगिनत चक्रों के बाद हम तक पहुंचा है। इस दबाव ने हाइड्रोजन और हीलियम को इतनी मजबूती से दबाया कि उनके नाभिक जुड़ गए और फिर से अलग हो गए, जिससे कार्बन (वास्तव में जीवन का पदार्थ), लोहा, यूरेनियम और ब्रह्मांड को बनाने वाले अन्य 89 तत्व जैसे भारी तत्व बने। तारे तब विस्फोटित हुए और अपने नवगठित तत्वों को ब्रह्मांड में उगल दिया, जिसने लालच से उन्हें अवशोषित कर लिया, और उनका उपयोग अन्य तारों को बनाने में किया। तारों का जन्म और उनकी मृत्यु अंततः बिग बैंग के बाद पहले क्षणों में बने हाइड्रोजन और हीलियम को उस रूप में जीवन बनाने के लिए आवश्यक तत्वों में बदलने के लिए आवश्यक थी, जिससे हम परिचित हैं। बाइबल की अपनी व्याख्याओं में, मैमोनाइड्स और राशी जैसे टिप्पणीकारों ने बताया कि भगवान ने पृथ्वी पर जीवन बनाने की प्रक्रिया में कई दुनियाओं को बनाया और नष्ट किया। लेकिन यहां मैं मैमोनाइड्स पर भरोसा नहीं कर रहा हूं; उपरोक्त जानकारी मैंने खगोलभौतिकीवेत्ता वूसली और फिलिप्स से प्राप्त की।

तो, अगर आदम के प्रकट होने से पहले छह दिनों में हमारे पास करने के लिए सब कुछ है, तो हम दुनिया के गठन और विनाश के सभी चक्रों को उस समय की अवधि में कैसे निचोड़ सकते हैं? बाइबिल के टिप्पणीकार, जिन पर हम भरोसा करते हैं, स्पष्ट रूप से कहते हैं कि सृष्टि के पहले छह दिन 24 घंटे के छह दिन हैं। इसका मतलब यह है कि जो व्यक्ति समय का हिसाब रखता था, उसे दिन के इन 24 घंटों को रिकॉर्ड करना पड़ता था। लेकिन समय बीतने को मापने के लिए उस समय कौन मौजूद हो सकता है? उस क्षण तक, जब छह दिनों के बाद, एडम प्रकट हुआ, केवल भगवान भगवान ही घड़ी का हिसाब रख सकते थे। और यही पूरी बात है.

जब हमारे ब्रह्मांड का निर्माण हुआ - मनुष्य के प्रकट होने के क्षण तक - भगवान पृथ्वी के साथ निकटता से जुड़े नहीं थे। सृष्टि के छह दिनों में से पहले एक या दो दिनों के दौरान, पृथ्वी का अस्तित्व ही नहीं था! हालाँकि उत्पत्ति 1:1 में कहा गया है कि "आदि में ईश्वर ने आकाश और पृथ्वी की रचना की," अगले श्लोक में कहा गया है कि पृथ्वी खाली और बिना आकार की थी। उत्पत्ति की पुस्तक का पहला श्लोक, वास्तव में, एक बहुत ही सामान्य कथन है, जिसका अर्थ है कि शुरुआत में एक प्राथमिक पदार्थ बनाया गया था, जिससे, अगले छह दिनों के दौरान, आकाश और पृथ्वी का निर्माण होना था। नीचे, "एक्सोडस" पुस्तक के श्लोक 31:17 में, यह और अधिक स्पष्ट रूप से कहा गया है: "...छह दिनों में प्रभु ने आकाश और पृथ्वी की रचना की..."। इन छह दिनों के दौरान स्वर्ग और पृथ्वी "किससे बने" थे? उन छह दिनों की "शुरुआत में" निर्मित पदार्थ से। चूँकि प्रारंभिक ब्रह्मांड में कोई पृथ्वी नहीं थी, और चूँकि संदर्भ प्रणालियों के निकट संबंध या अंतर्प्रवेश की कोई संभावना नहीं थी, इसलिए भगवान और पृथ्वी के लिए कोई सामान्य कैलेंडर नहीं था।

सापेक्षता के नियम ने हमें सिखाया है कि भगवान के लिए ऐसा कैलेंडर चुनना भी संभव नहीं है जो ब्रह्मांड के सभी हिस्सों के लिए या कम से कम उनमें से एक सीमित संख्या के लिए उचित होगा, जिसने मानवता के उद्भव में भूमिका निभाई। सापेक्षता का नियम, ब्रह्मांड के निर्माण के समय स्थापित मौलिक कानूनों में से एक, निर्माता के लिए और पदार्थ की उस समग्रता के प्रत्येक भाग के लिए एक सामान्य संदर्भ फ्रेम के अस्तित्व को असंभव बनाता है जो अंततः मानवता और ग्रह में बदल गया। वह पृथ्वी जिस पर वह रहता है।

हम जानते हैं कि, सापेक्षता के नियम के अनुसार, एक विस्तारित ब्रह्मांड में ब्रह्मांड के एक हिस्से में घटनाओं के एक निश्चित अनुक्रम को कवर करने वाले समय का वर्णन इस तरह से करना असंभव है कि यह उन्हीं घटनाओं के समय के बराबर हो ब्रह्माण्ड के दूसरे भाग से देखा गया। विभिन्न आकाशगंगाओं या यहां तक ​​कि एक ही आकाशगंगा के तारों की गति और गुरुत्वाकर्षण बलों में अंतर निरपेक्ष समय को पूरी तरह से स्थानीय घटना में बदल देता है। ब्रह्माण्ड के विभिन्न हिस्सों में समय अलग-अलग तरह से बहता है।

बाइबिल एक मार्गदर्शक पुस्तक है जो जीवन और समय के माध्यम से मानवता की यात्रा का वर्णन करती है। ब्रह्मांड के भौतिक आश्चर्य के प्रति मनुष्य में सराहना पैदा करने के लिए, इस गाइड में उस प्रक्रिया का वर्णन शामिल है जो एक खाली, निराकार ब्रह्मांड से एक घर तक ले गई जिसमें मानवता रह सकती है। लेकिन इस प्रक्रिया का वर्णन करने के लिए एक समय सीमा चुनना लगभग असंभव है, क्योंकि बहुत सारे कारक सीधे समय की गति को प्रभावित करते हैं। इन कारकों में कई सितारों में गुरुत्वाकर्षण बल शामिल हैं, जिनकी गहराई में प्राइमर्डियल हाइड्रोजन और हीलियम जीवन के अंतर्निहित तत्वों में बदल गए थे, और इंटरगैलेक्टिक गैस की गति, नेबुला में आंदोलन की प्रक्रिया में संघनित हुई, और फिर सितारों और सुपरनोवा में बदल गई। विस्फोट, आकाशगंगा और पृथ्वी के द्रव्यमान को बनाने वाले सितारों की मृत्यु और उसके बाद पुनर्जन्म का प्रतीक है। समय का बीतना जीवन का एक पहलू था, जिसे आइंस्टीन की अंतर्दृष्टि से पहले, हम गलती से अपरिवर्तनीय समझते थे। यह अवास्तविक है, नहीं, सभी शताब्दियों में एक ही घड़ी के लिए उस सभी ब्रह्मांडीय पदार्थ की आयु को मापना असंभव है जिससे हम बने हैं।

बिग बैंग के पदार्थ से लेकर इसकी वर्तमान स्थिति तक पदार्थ की यात्रा इतनी जटिल और इतनी विविधतापूर्ण थी कि इसमें समय बीतने को एक ही घड़ी से मापा नहीं जा सकता था। अब कौन कह सकता है कि कितनी आकाशगंगाओं या किस विशेष सुपरनोवा ने अंततः हमारे भौतिक शरीर को बनाने वाले तत्वों को जन्म दिया? हम मनुष्य और सौर मंडल में सूर्य और ग्रहों सहित बाकी सभी चीजें, लंबे समय से लुप्त हो चुके तारों के टुकड़े हैं। हम वस्तुतः स्टारडस्ट से बने हैं। यह काल कार्बन, नाइट्रोजन या ऑक्सीजन के किन परमाणुओं को संदर्भित करता है? अपने या अपने पड़ोसी के परमाणुओं को? वे जो आपकी त्वचा के एक कण का हिस्सा हैं, या वे जो आपके खून की एक बूंद में हैं? यह संभव है कि उनमें से प्रत्येक की शुरुआत अलग-अलग सितारों की गहराई में हुई, और इसलिए उनमें से प्रत्येक की अपनी अनूठी उम्र है। पृथ्वी के निर्माण से पहले हुए ब्रह्मांडीय पदार्थ के परिवर्तन असंख्य तारों में एक साथ और क्रमिक रूप से हुए। प्रत्येक तारे, प्रत्येक सुपरनोवा का अपना गुरुत्वाकर्षण और गति की अपनी गति थी, और इसलिए संदर्भ की अपनी अंतरिक्ष-समय सीमा थी।

अरबों ब्रह्मांडीय घड़ियाँ टिक-टिक कर रही हैं (और अभी भी टिक-टिक कर रही हैं), प्रत्येक अपनी-अपनी, स्थानीय रूप से सही गति से। वे सभी एक ही क्षण में टिक-टिक करने लगे - बिग बैंग का क्षण, और वे सभी एक साथ उस समयावधि में पहुंच गए जब एडम प्रकट हुआ था। लेकिन पूर्ण, स्थानीय समय जो "शुरुआत" से उस क्षण तक बीता जब पदार्थ के इन कणों में से प्रत्येक ने मानवता के निर्माण में योगदान दिया, प्रत्येक तारे और प्रत्येक कण के लिए बहुत अलग था। यद्यपि पदार्थ के परिवर्तन एक ही समय में शुरू और समाप्त हुए, आइंस्टीन के सिद्धांत से यह पता चलता है कि पदार्थ के प्रत्येक कण की आयु पदार्थ के अन्य कणों की उम्र से काफी भिन्न होती है, जिसके साथ यह अंततः एकजुट होकर सौर मंडल का निर्माण करता है, और फिर मानवता. हमारा तर्क इससे अधिक या कम परिष्कृत नहीं है, मान लीजिए, 4.5 माइक्रोसेकंड में 200 माइक्रोसेकंड का पता लगाना, जो कि ब्रह्मांडीय विकिरण के प्रभाव के तहत ऊपरी वायुमंडल में गठित म्यू मेसन के पृथ्वी की सतह तक पहुंचने के दौरान गुजरता है। 4.5 माइक्रोसेकंड में 200 माइक्रोसेकंड बीत जाते हैं। इस सिद्ध तथ्य को आइंस्टीन के विचार प्रयोग के माध्यम से बेहतर ढंग से समझा जा सकता है, जिसमें एक उच्च गति रॉकेट पर सवार वैज्ञानिक और एक स्थिर प्रयोगशाला में वैज्ञानिक एक ही घटना के लिए दो अलग-अलग समयावधि रिकॉर्ड करते हैं। इस स्थिति का दिवंगत डब्ल्यू.के. के बयान से कोई लेना-देना नहीं है। फील्ड्स, जिन्होंने कहा कि एक लंबी शाम के दौरान वह पूरे एक सप्ताह तक फिलाडेल्फिया में रहे। उनका कथन भावनात्मक अनुभूति के दायरे से संबंधित है; हमारे मामले में हम एक भौतिक तथ्य से निपट रहे हैं। जब हम एक अरब वर्ष के बारे में बात करते हैं, तो हमारा मतलब यह नहीं है कि हम उन्हें एक अरब वर्ष के रूप में अनुभव करते हैं। सचमुच एक अरब वर्ष बीत गये! यदि उन्हीं छह दिनों के दौरान ब्रह्मांड के उस हिस्से में एक घड़ी होती, जिस पर अब पृथ्वी का कब्जा है, तो जरूरी नहीं कि यह 15 अरब वर्ष रिकॉर्ड करे। प्रारंभिक ब्रह्मांड में, इस स्थान पर स्थान और समय की वक्रता संभवतः अब की तुलना में पूरी तरह से भिन्न थी।

ब्रह्मांड के निरंतर विकास का वर्णन करने के लिए किसी प्रकार का समझौता करना आवश्यक था। इस तरह के एक समझौते के रूप में, निर्माता ने एडम की उपस्थिति से पहले के समय के लिए अपने संदर्भ के फ्रेम को चुना, जिसमें पूरे ब्रह्मांड को एक पूरे के रूप में माना जाता था।

एडम की रचना ब्रह्मांड के निर्माण के साथ हुई अन्य सभी घटनाओं से गुणात्मक रूप से भिन्न थी। इसने ब्रह्मांड के साथ ईश्वर के रिश्ते में एक बुनियादी बदलाव का संकेत दिया। हम जानते हैं कि ब्रह्मांड में सभी वस्तुएँ, कार्बनिक और अकार्बनिक, सजीव और निर्जीव, पदार्थ से बनी हैं, जिनकी उत्पत्ति का पता आदिम सृष्टि से लगाया जा सकता है। इस अर्थ में मानवता कोई अपवाद नहीं है। हमें स्पष्ट रूप से समझाया गया कि हमारी उत्पत्ति का भौतिक स्रोत "पृथ्वी की धूल" है। मनुष्यों (उत्पत्ति 2:7) सहित सभी जीवित प्राणियों (उत्पत्ति 1:30) को एक जीवित आत्मा (हिब्रू में नेफेश) दिया गया था। हालाँकि, केवल आदम को कुछ नया दिया गया था, जो पूरे ब्रह्मांड के लिए अद्वितीय था - भगवान की जीवित सांस (उत्पत्ति 2:7)।

और यही वह क्षण था, जब ईश्वर ने आदम में जीवन की सांस फूंकी (हिब्रू में, नेशामाह), दोनों - निर्माता और उसकी रचना - एक-दूसरे के साथ अटूट रूप से जुड़ गए। यह वह क्षण था जब अरबों संभावित घंटों में से केवल एक को अपरिवर्तनीय रूप से चुना गया था, जिसके द्वारा अब से भविष्य की सभी घटनाओं के पाठ्यक्रम को मापा जाना था।

सापेक्षतावादी भौतिकविदों के शब्दजाल में, एडम की उपस्थिति के समय, ब्रह्मांड का वह हिस्सा जो मनुष्य का निवास स्थान बन गया, उसके निर्माता के समान अंतरिक्ष-समय संदर्भ में कार्य करना शुरू कर दिया। इस बिंदु से शुरू होकर, बाइबिल का कालक्रम और पृथ्वी पर समय का प्रवाह एकीकृत हो गया - अब से भगवान और मनुष्य के बीच सामान्य अंतरिक्ष-समय संबंध तय हो गया।

इस नए संबंध के परिणाम बाइबिल पाठ पर पहली नज़र से ही स्पष्ट हैं। बाइबल उन तारीखों के बीच एक समानता है जिनमें एडम की रचना के बाद हुई घटनाओं का उल्लेख है, और उन्हीं घटनाओं के कालक्रम के संबंधित पुरातात्विक अनुमान हैं। बाइबिल कैलेंडर का कांस्य युग और पुरातत्व का कांस्य युग मेल खाते हैं। बाइबिल के अनुसार, हासोर को 3,300 साल पहले यहोशू ने नष्ट कर दिया था; पुरातत्व, जैसा कि विस्तृत शोध के बाद पता चला, इस घटना को उसी अवधि का बताता है। बाइबिल कैलेंडर का वह हिस्सा जो एडम की रचना से शुरू होता है, हमारी नज़र में काफी तार्किक लगता है, और मृत सागर स्क्रॉल की खोज यह साबित करती है कि बाइबिल आधुनिक पुरातात्विक खोजों से हजारों साल पहले की घटनाओं का सही वर्णन करती है, जिससे उनकी पुष्टि होती है। यदि हम सापेक्षता के नियम को नहीं जानते थे और यदि हमने ब्रह्मांड में किसी अन्य बिंदु से एडम के बाद के समय में पृथ्वी पर हुई घटनाओं की तारीख तय करने की कोशिश की, तो अब हमें आश्चर्य होगा कि हमारी धारणा में पिछला समय दर्ज किए गए समय से भिन्न क्यों है पृथ्वी पर एक घड़ी द्वारा.

हमारे ब्रह्मांड के अस्तित्व के पहले छह दिनों में, शाश्वत घड़ी ने 144 घंटे मापे। अब हम जानते हैं कि समय की यह अवधि आवश्यक रूप से ब्रह्मांड के किसी अन्य भाग में मापी गई समान अवधि के साथ मेल नहीं खाती है। इस ब्रह्मांड के निवासियों के रूप में, हम अपने स्थानीय संदर्भ तंत्र में स्थित घड़ियों की मदद से समय बीतने का मूल्यांकन करते हैं; ऐसी घड़ियों में रेडियोधर्मी डेटिंग, भूवैज्ञानिक डेटा और विस्तारित ब्रह्मांड में गति और दूरियों का माप शामिल है। इन्हीं घड़ियों की मदद से मानवता समय और स्थान में यात्रा करती है।

जब बाइबल बताती है कि सृष्टि के बाद पहले छह दिनों के दौरान हमारा ब्रह्मांड दिन-ब-दिन कैसे विकसित होता है, तो यह वास्तव में 24 घंटे के छह दिनों के बारे में बात कर रहा है। लेकिन जिस संदर्भ प्रणाली में इन दिनों की गणना की गई, उसमें संपूर्ण ब्रह्मांड शामिल था। सृजन का यह पहला सप्ताह किसी भी तरह से एक परी कथा नहीं है जो एक बच्चे की जिज्ञासा को संतुष्ट करने के लिए बनाई गई है ताकि बाद में एक वयस्क के ज्ञान के आगमन के साथ इसे अनावश्यक मानकर खारिज कर दिया जाए। इसके बिल्कुल विपरीत - इसमें उन घटनाओं के संकेत शामिल हैं जिन्हें मानवता अभी समझना शुरू ही कर रही है।

बाइबिल के संतों ने लंबे समय से चेतावनी दी है कि सृष्टि के पहले छह दिनों की घटनाओं के बारे में हमारी समझ आदम की उपस्थिति के बाद के समय में प्रकृति की हमारी समझ के अनुरूप नहीं होगी। उन्होंने इसे दस आज्ञाओं में निहित सब्बाथ विश्राम के विवरण से समझा। यदि हम निर्गमन 20:11 के पाठ की तुलना जकर्याह 5:11 और 2 शमूएल 21:10 के पाठ से करते हैं, तो हम देखते हैं कि दोनों पाठ विश्राम के लिए एक ही शब्द का उपयोग करते हैं, लेकिन अलग-अलग रंगों के साथ। जिस तरह से वहां इस शब्द का उपयोग किया गया है, उससे यह निष्कर्ष निकाला जा सकता है कि भगवान ने वास्तव में पहले सब्त के दिन "आराम" नहीं किया था। बल्कि, सृष्टिकर्ता ने पहले छह दिनों में निर्मित ब्रह्मांड का सर्वेक्षण करने के लिए अपने काम को रोक दिया। मैमोनाइड्स के अनुसार, इस विराम के बारे में हमारी धारणा यह है कि हर समय, इस पहले सब्बाथ से शुरू होकर, समय बीतने सहित प्रकृति के नियम, "सामान्य" तरीके से कार्य करेंगे। इसके विपरीत, पहले छह दिनों के दौरान घटित घटनाओं का क्रम अतार्किक लग सकता है, जैसे कि प्रकृति और समय के नियमों का उल्लंघन हुआ हो। जैसा कि हम देखते हैं, ऋषियों की भविष्यवाणी कि हम प्रारंभिक ब्रह्मांड की बाइबिल और वैज्ञानिक तस्वीरों को एक-दूसरे के विरोधाभासी के रूप में देखेंगे, वास्तव में सच हो गई है।

पहला शनिवार कैलेंडर की शुरुआत का प्रतीक है, जो एडम की रचना के साथ शुरू होता है। और यह कैलेंडर का वह हिस्सा है जो वास्तविकता की हमारी तर्क-आधारित धारणा से मेल खाता है। समय की सापेक्षता के असाधारण तथ्य, आइंस्टीन के सापेक्षता के नियम के लिए धन्यवाद, बाइबिल का कैलेंडर इन छह दिनों में सही है। जीवाश्मों की खोज की व्याख्या यह कहकर करना अनावश्यक हो गया है कि सृष्टिकर्ता ने सृजन के कार्य में हमारे विश्वास का परीक्षण करने या हमारी जिज्ञासा को संतुष्ट करने के लिए जानबूझकर उन्हें वहीं रखा जहां वे पाए गए थे। चट्टानों, उल्कापिंडों और जीवाश्मों में रेडियोधर्मी क्षय की दर समय बीतने को सही ढंग से दर्शाती है, लेकिन समय बीतने की यह दर हमारे सांसारिक संदर्भ तंत्र में स्थित घड़ियों द्वारा मापी जाती थी और अब भी मापी जा रही है। इन घड़ियों द्वारा दर्ज किया गया समय केवल अपेक्षाकृत, यानी केवल स्थानीय रूप से ही सही था और अब भी है। अन्य संदर्भ प्रणालियों में स्थित अन्य घड़ियाँ, पृथ्वी पर होने वाली घटनाओं का श्रेय समय के अलग-अलग, लेकिन कम सही क्षणों को नहीं देती हैं। और यह हमेशा ऐसा ही रहेगा, जब तक ब्रह्मांड प्रकृति के नियमों का पालन करता रहेगा।

साहित्य

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सापेक्षता का सिद्धांत 20वीं सदी की शुरुआत में अल्बर्ट आइंस्टीन द्वारा पेश किया गया था। इसका सार क्या है? आइए मुख्य बिंदुओं पर विचार करें और टीओई का स्पष्ट भाषा में वर्णन करें।

सापेक्षता के सिद्धांत ने 20वीं सदी के भौतिकी की विसंगतियों और विरोधाभासों को व्यावहारिक रूप से समाप्त कर दिया, अंतरिक्ष-समय की संरचना के विचार में आमूलचूल परिवर्तन को मजबूर किया, और कई प्रयोगों और अध्ययनों में प्रयोगात्मक रूप से इसकी पुष्टि की गई।

इस प्रकार, टीओई ने सभी आधुनिक मौलिक भौतिक सिद्धांतों का आधार बनाया। वास्तव में, यह आधुनिक भौतिकी की जननी है!

आरंभ करने के लिए, यह ध्यान देने योग्य है कि सापेक्षता के 2 सिद्धांत हैं:

• सापेक्षता का विशेष सिद्धांत (एसटीआर) - समान रूप से गतिशील वस्तुओं में भौतिक प्रक्रियाओं पर विचार करता है।
• सामान्य सापेक्षता (जीटीआर) - वस्तुओं में तेजी लाने का वर्णन करता है और गुरुत्वाकर्षण और अस्तित्व जैसी घटनाओं की उत्पत्ति की व्याख्या करता है।

यह स्पष्ट है कि एसटीआर पहले दिखाई दिया और मूलतः जीटीआर का हिस्सा है। आइए पहले उसके बारे में बात करते हैं।

सरल शब्दों में एस.टी.ओ

यह सिद्धांत सापेक्षता के सिद्धांत पर आधारित है, जिसके अनुसार प्रकृति के कोई भी नियम स्थिर और स्थिर गति से चलने वाले पिंडों के संबंध में समान हैं। और ऐसे प्रतीत होने वाले सरल विचार से यह पता चलता है कि प्रकाश की गति (निर्वात में 300,000 मीटर/सेकेंड) सभी निकायों के लिए समान है।

उदाहरण के लिए, कल्पना करें कि आपको सुदूर भविष्य से एक अंतरिक्ष यान दिया गया है जो बहुत तेज़ गति से उड़ सकता है। जहाज के धनुष पर एक लेजर तोप स्थापित की गई है, जो फोटॉन को आगे की ओर शूट करने में सक्षम है।

जहाज के सापेक्ष, ऐसे कण प्रकाश की गति से उड़ते हैं, लेकिन एक स्थिर पर्यवेक्षक के सापेक्ष, ऐसा लगता है कि उन्हें तेजी से उड़ना चाहिए, क्योंकि दोनों गति का योग है।

हालाँकि हकीकत में ऐसा नहीं होता! एक बाहरी पर्यवेक्षक फोटॉनों को 300,000 मीटर/सेकेंड की गति से यात्रा करते हुए देखता है, जैसे कि अंतरिक्ष यान की गति उनके साथ नहीं जोड़ी गई थी।

आपको याद रखने की आवश्यकता है: किसी भी पिंड के सापेक्ष, प्रकाश की गति एक स्थिर मान होगी, चाहे वह कितनी भी तेज गति से चले।

इससे समय फैलाव, अनुदैर्ध्य संकुचन और गति पर शरीर के वजन की निर्भरता जैसे आश्चर्यजनक निष्कर्ष निकलते हैं। नीचे दिए गए लिंक पर लेख में सापेक्षता के विशेष सिद्धांत के सबसे दिलचस्प परिणामों के बारे में और पढ़ें।

सामान्य सापेक्षता का सार (जीआर)

इसे बेहतर ढंग से समझने के लिए, हमें दो तथ्यों को फिर से जोड़ना होगा:

• हम चार आयामी अंतरिक्ष में रहते हैं

अंतरिक्ष और समय एक ही इकाई की अभिव्यक्तियाँ हैं जिन्हें "अंतरिक्ष-समय सातत्य" कहा जाता है। यह निर्देशांक अक्षों x, y, z और t के साथ 4-आयामी अंतरिक्ष-समय है।

हम मनुष्य चारों आयामों को समान रूप से समझने में असमर्थ हैं। संक्षेप में, हम केवल अंतरिक्ष और समय पर एक वास्तविक चार-आयामी वस्तु के प्रक्षेपण देखते हैं।

दिलचस्प बात यह है कि सापेक्षता का सिद्धांत यह नहीं कहता है कि जब पिंड चलते हैं तो वे बदलते हैं। 4-आयामी वस्तुएं हमेशा अपरिवर्तित रहती हैं, लेकिन सापेक्ष गति के साथ उनके प्रक्षेपण बदल सकते हैं। और हम इसे समय धीमा होने, आकार में कमी आदि के रूप में देखते हैं।

• सभी पिंड एक स्थिर गति से गिरते हैं और गति नहीं बढ़ाते हैं

आइए एक डरावना विचार प्रयोग करें। कल्पना करें कि आप एक बंद लिफ्ट में सवार हैं और भारहीनता की स्थिति में हैं।

यह स्थिति केवल दो कारणों से उत्पन्न हो सकती है: या तो आप अंतरिक्ष में हैं, या आप पृथ्वी के गुरुत्वाकर्षण के प्रभाव में केबिन सहित स्वतंत्र रूप से गिर रहे हैं।

बूथ से बाहर देखे बिना, इन दोनों मामलों के बीच अंतर करना बिल्कुल असंभव है। बात बस इतनी है कि एक मामले में आप समान रूप से उड़ते हैं, और दूसरे मामले में त्वरण के साथ। आपको अनुमान लगाना होगा!

शायद अल्बर्ट आइंस्टीन स्वयं एक काल्पनिक लिफ्ट के बारे में सोच रहे थे, और उनके मन में एक अद्भुत विचार आया: यदि इन दो मामलों में अंतर नहीं किया जा सकता है, तो गुरुत्वाकर्षण के कारण गिरना भी एक समान गति है। चार-आयामी अंतरिक्ष-समय में गति बस एक समान होती है, लेकिन विशाल पिंडों की उपस्थिति में (उदाहरण के लिए) यह घुमावदार होती है और एकसमान गति को त्वरित गति के रूप में हमारे सामान्य त्रि-आयामी अंतरिक्ष में प्रक्षेपित किया जाता है।

आइए द्वि-आयामी अंतरिक्ष की वक्रता का एक और सरल, हालांकि पूरी तरह से सही नहीं, उदाहरण देखें।

आप कल्पना कर सकते हैं कि कोई भी विशाल पिंड अपने नीचे किसी प्रकार की आकार की कीप बनाता है। तब उड़ने वाले अन्य पिंड एक सीधी रेखा में अपनी गति जारी नहीं रख पाएंगे और घुमावदार स्थान के मोड़ के अनुसार अपना प्रक्षेप पथ बदल लेंगे।

वैसे, अगर शरीर में ज्यादा ऊर्जा न हो तो उसकी गति बंद हो सकती है।

ध्यान देने योग्य बात यह है कि गतिमान पिंडों की दृष्टि से वे एक सीधी रेखा में चलते रहते हैं, क्योंकि उन्हें ऐसा कुछ भी महसूस नहीं होता जो उन्हें मुड़ने पर मजबूर करता हो। वे बस एक घुमावदार स्थान में समाप्त हो गए और, इसका एहसास किए बिना, उनके पास एक गैर-रेखीय प्रक्षेपवक्र है।

यह ध्यान दिया जाना चाहिए कि समय सहित 4 आयाम मुड़े हुए हैं, इसलिए इस सादृश्य को सावधानी से व्यवहार किया जाना चाहिए।

इस प्रकार, सापेक्षता के सामान्य सिद्धांत में, गुरुत्वाकर्षण बिल्कुल भी एक बल नहीं है, बल्कि केवल अंतरिक्ष-समय की वक्रता का परिणाम है। फिलहाल, यह सिद्धांत गुरुत्वाकर्षण की उत्पत्ति का एक कार्यशील संस्करण है और प्रयोगों के साथ उत्कृष्ट अनुरूप है।

सामान्य सापेक्षता के आश्चर्यजनक परिणाम

विशाल पिंडों के पास उड़ते समय प्रकाश किरणें मुड़ सकती हैं। दरअसल, अंतरिक्ष में दूर की वस्तुएं पाई गई हैं जो दूसरों के पीछे "छिपती" हैं, लेकिन प्रकाश किरणें उनके चारों ओर झुक जाती हैं, जिससे प्रकाश हम तक पहुंचता है।

यह अल्बर्ट आइंस्टीन का धन्यवाद है कि आप समझ सकते हैं कि पास में कोई पुस्तकालय या स्टोर कहाँ स्थित है।

और अंत में, सामान्य सापेक्षतावाद ब्लैक होल के अस्तित्व की भविष्यवाणी करता है जिसके चारों ओर गुरुत्वाकर्षण इतना मजबूत होता है कि समय बस पास ही रुक जाता है। इसलिए, ब्लैक होल में गिरने वाला प्रकाश इसे छोड़ (प्रतिबिंबित) नहीं कर सकता।

ब्लैक होल के केंद्र में, भारी गुरुत्वाकर्षण संपीड़न के कारण, एक असीम उच्च घनत्व वाली वस्तु बनती है, और ऐसा लगता है, इसका अस्तित्व नहीं हो सकता है।

इस प्रकार, इसके विपरीत, सामान्य सापेक्षता बहुत विरोधाभासी निष्कर्षों को जन्म दे सकती है, यही कारण है कि अधिकांश भौतिकविदों ने इसे पूरी तरह से स्वीकार नहीं किया और एक विकल्प की तलाश जारी रखी।

लेकिन वह कई चीजों की सफलतापूर्वक भविष्यवाणी करने में सफल रहती है, उदाहरण के लिए, हाल ही में हुई एक सनसनीखेज खोज ने सापेक्षता के सिद्धांत की पुष्टि की और हमें एक बार फिर उस महान वैज्ञानिक की याद दिला दी, जिसकी जीभ बाहर निकली हुई थी। यदि आप विज्ञान से प्रेम करते हैं, तो विकीसाइंस पढ़ें।