ფარდობითობის ზოგადი და სპეციალური თეორია. ფარდობითობის სპეციალური თეორია

ფარდობითობის სპეციალური თეორია (STR) ან ფარდობითობის ნაწილობრივი თეორია არის ალბერტ აინშტაინის თეორია, რომელიც გამოქვეყნდა 1905 წელს ნაშრომში „მოძრავი სხეულების ელექტროდინამიკის შესახებ“ (Albert Einstein - Zur Elektrodynamik bewegter Körper. Annalen der Physik, IV. Folge. 17. სეიტე 891-921 ივნისი 1905 წ.).

იგი ხსნიდა მოძრაობას სხვადასხვა ინერციულ ათვლის სისტემას შორის ან სხეულების მოძრაობას, რომლებიც ერთმანეთთან მიმართებაში მუდმივი სიჩქარით მოძრაობენ. ამ შემთხვევაში არცერთი ობიექტი არ უნდა იქნას მიღებული როგორც საცნობარო სისტემა, არამედ ისინი უნდა განიხილებოდეს ერთმანეთთან შედარებით. SRT იძლევა მხოლოდ 1 შემთხვევას, როდესაც 2 სხეული არ ცვლის მოძრაობის მიმართულებას და მოძრაობს ერთნაირად.

SRT-ის კანონები წყვეტს მოქმედებას, როდესაც ერთ-ერთი სხეული ცვლის ტრაექტორიას ან ზრდის სიჩქარეს. აქ ხდება ფარდობითობის ზოგადი თეორია (GTR), რომელიც იძლევა ობიექტების მოძრაობის ზოგად ინტერპრეტაციას.

ორი პოსტულატი, რომლებზეც დაფუძნებულია ფარდობითობის თეორია:

1. ფარდობითობის პრინციპი- მისი თქმით, ყველა არსებულ რეფერენტულ სისტემაში, რომლებიც ერთმანეთთან მიმართებაში მუდმივი სიჩქარით მოძრაობენ და მიმართულებას არ იცვლის, იგივე კანონები მოქმედებს.
2. სინათლის სიჩქარის პრინციპი- სინათლის სიჩქარე ყველა დამკვირვებლისთვის ერთნაირია და არ არის დამოკიდებული მათი მოძრაობის სიჩქარეზე. ეს არის ყველაზე მაღალი სიჩქარე და ბუნებაში არაფერია უფრო დიდი. სინათლის სიჩქარეა 3*10^8 მ/წმ.

ალბერტ აინშტაინმა საფუძვლად გამოიყენა ექსპერიმენტული და არა თეორიული მონაცემები. ეს იყო მისი წარმატების ერთ-ერთი კომპონენტი. ახალი ექსპერიმენტული მონაცემები დაედო საფუძველს ახალი თეორიის შესაქმნელად.

მე-19 საუკუნის შუა ხანებიდან ფიზიკოსები ეძებენ ახალ იდუმალ საშუალებას, რომელსაც ეთერი ეწოდება. ითვლებოდა, რომ ეთერს შეუძლია გაიაროს ყველა ობიექტი, მაგრამ არ მონაწილეობს მათ მოძრაობაში. ეთერის შესახებ რწმენის მიხედვით, ეთერთან მიმართებაში მაყურებლის სიჩქარის ცვლილებით იცვლება სინათლის სიჩქარეც.

აინშტაინმა, ენდობოდა ექსპერიმენტებს, უარყო ახალი ეთერის ცნება და ჩათვალა, რომ სინათლის სიჩქარე ყოველთვის მუდმივია და არ არის დამოკიდებული რაიმე გარემოებებზე, მაგალითად, თავად ადამიანის სიჩქარეზე.

დროის ინტერვალები, მანძილი და მათი ერთგვაროვნება

ფარდობითობის სპეციალური თეორია აკავშირებს დროსა და სივრცეს. მატერიალურ სამყაროში სივრცეში ცნობილია 3: მარჯვნივ და მარცხნივ, წინ და უკან, ზევით და ქვევით. თუ მათ კიდევ ერთ განზომილებას დავუმატებთ, რომელსაც დრო ეწოდება, ეს გახდება სივრცე-დროის კონტინიუმის საფუძველი.

თუ ნელი სიჩქარით მოძრაობთ, თქვენი დაკვირვებები არ ემთხვევა ადამიანებს, რომლებიც უფრო სწრაფად მოძრაობენ.

მოგვიანებით ჩატარებულმა ექსპერიმენტებმა დაადასტურა, რომ სივრცე, ისევე როგორც დრო, არ შეიძლება იყოს აღქმული ერთნაირად: ჩვენი აღქმა დამოკიდებულია ობიექტების მოძრაობის სიჩქარეზე.

ენერგიის დაკავშირება მასასთან

აინშტაინმა გამოიგონა ფორმულა, რომელიც აერთიანებს ენერგიას და მასას. ეს ფორმულა ფართოდ გამოიყენება ფიზიკაში და ყველა სტუდენტისთვის ნაცნობია: E=m*c², სადაც ელექტრონული ენერგია; მ - სხეულის მასა, გ - სიჩქარესინათლის გავრცელება.

სხეულის მასა იზრდება სინათლის სიჩქარის ზრდის პროპორციულად. თუ თქვენ მიაღწევთ სინათლის სიჩქარეს, სხეულის მასა და ენერგია ხდება განზომილებიანი.

ობიექტის მასის გაზრდით უფრო რთული ხდება მისი სიჩქარის გაზრდის მიღწევა, ანუ უსასრულოდ უზარმაზარი მატერიალური მასის მქონე სხეულისთვის საჭიროა უსასრულო ენერგია. მაგრამ სინამდვილეში ამის მიღწევა შეუძლებელია.

აინშტაინის თეორიამ გააერთიანა ორი ცალკეული დებულება: მასის პოზიცია და ენერგიის პოზიცია ერთ ზოგად კანონში. ამან შესაძლებელი გახადა ენერგიის მატერიალურ მასად გადაქცევა და პირიქით.

ნიუტონის ნაშრომი არის მაგალითი დიდი სამეცნიერო რევოლუციისა, რადიკალური ცვლილებისა თითქმის ყველა სამეცნიერო იდეის საბუნებისმეტყველო მეცნიერებაში. ნიუტონის დროიდან წარმოიშვა კლასიკური ფიზიკის პარადიგმა და გახდა მეცნიერების შეხედულებების მთავარი და განმსაზღვრელი სისტემა თითქმის 250 წლის განმავლობაში.

ნიუტონის მიმდევრებმა დაიწყეს მის მიერ აღმოჩენილი მუდმივების მნიშვნელოვანი დახვეწა. თანდათანობით დაიწყო სამეცნიერო სკოლების ფორმირება, დამკვიდრდა დაკვირვებისა და ანალიზის მეთოდები და სხვადასხვა ბუნებრივი მოვლენის კლასიფიკაცია. ინსტრუმენტებისა და სამეცნიერო აღჭურვილობის წარმოება დაიწყო ქარხნული წესით. დაიწყო პერიოდული გამოცემების გამოცემა საბუნებისმეტყველო მეცნიერების მრავალ დარგში. მეცნიერება გახდა ადამიანის საქმიანობის ყველაზე მნიშვნელოვანი ფილიალი.

ასე რომ, ნიუტონის მექანიკა და კოსმოლოგია ჩამოყალიბდა ახალი მსოფლმხედველობის საფუძვლად, შეცვალა არისტოტელეს სწავლება და შუა საუკუნეების სქოლასტიური კონსტრუქციები, რომლებიც დომინირებდნენ ათას წელზე მეტი ხნის განმავლობაში.

თუმცა, მე-19 საუკუნის ბოლოსთვის გამოჩნდა ფაქტები, რომლებიც ეწინააღმდეგებოდა დომინანტურ პარადიგმას. და მთავარი შეუსაბამობები კვლავ დაფიქსირდა ფიზიკაში, იმ დროისთვის ყველაზე დინამიურად განვითარებად მეცნიერებაში.

ამ სიტუაციის კლასიკური მაგალითია ლორდ კელვინის (უილიამ ტომსონის) განცხადება, რომელმაც მე -19 საუკუნის ბოლოს აღნიშნა, რომ "იმ წლების კლასიკური ფიზიკის წმინდა და კაშკაშა ცაში მხოლოდ ორი პატარა ღრუბელი იყო". ერთი მათგანი დაკავშირებულია მაიკლსონის ექსპერიმენტის უარყოფით შედეგთან დედამიწის აბსოლუტური სიჩქარის დასადგენად, მეორე კი აბსოლუტური შავი სხეულის სპექტრში ენერგიის განაწილების თეორიულ და ექსპერიმენტულ მონაცემებს შორის წინააღმდეგობაში.

კელვინმა არაჩვეულებრივი გამჭრიახობა აჩვენა. ამ გადაუჭრელ პრობლემებმა გამოიწვია როგორც აინშტაინის ფარდობითობის თეორიის, ისე კვანტური თეორიის გაჩენა, რაც საფუძვლად დაედო საბუნებისმეტყველო მეცნიერების ახალ პარადიგმას.

ასევე შეიძლება აღინიშნოს, რომ კლასიკური ნიუტონის ფიზიკის გამოყენებამ არ მისცა მერკურის ორბიტის ზუსტი გამოთვლა და მაქსველის ელექტროდინამიკის განტოლებები არ შეესაბამებოდა მოძრაობის კლასიკურ კანონებს.

ფარდობითობის თეორიის შექმნის წინაპირობა სწორედ უკვე ნახსენები წინააღმდეგობები იყო. მათი გადაწყვეტა შესაძლებელი გახდა საბუნებისმეტყველო მეცნიერებაში ახალი რელატივისტური მიდგომის დანერგვით.

რაც, როგორც წესი, მკაფიოდ არ არის გასაგები, არის ის ფაქტი, რომ ფიზიკური კანონების მიმართ ფარდობითი (ან რელატივისტური) მიდგომის ზოგადი სურვილი გაჩნდა თანამედროვე მეცნიერების განვითარების ძალიან ადრეულ ეტაპზე. არისტოტელედან დაწყებული, მეცნიერები დედამიწას თვლიდნენ კოსმოსის ცენტრალურ წერტილად და დროის საწყისი მომენტი მიიღეს როგორც საწყისი ბიძგი, რომელმაც პირველყოფილი მატერია მოძრაობაში მოახდინა. არისტოტელეს იდეები მიღებულ იქნა როგორც აბსოლუტური შუა საუკუნეების ცნობიერებაში, მაგრამ მე-15 საუკუნის ბოლოს ისინი უკვე შევიდნენ კონფლიქტში დაკვირვებულ ბუნებრივ მოვლენებთან. განსაკუთრებით ბევრი შეუსაბამობა დაგროვდა ასტრონომიაში.

წინააღმდეგობების გადაჭრის პირველი სერიოზული მცდელობა გაკეთდა კოპერნიკის მიერ, უბრალოდ იმის აღიარებით, რომ პლანეტები მოძრაობენ მზის გარშემო და არა დედამიწის გარშემო. ანუ მან პირველად ამოიღო დედამიწა სამყაროს ცენტრიდან და ჩამოართვა სივრცეს საწყისი წერტილი. ეს, ფაქტობრივად, იყო მთელი ადამიანური აზროვნების გადამწყვეტი რესტრუქტურიზაციის დასაწყისი. მიუხედავად იმისა, რომ კოპერნიკმა მზე ამ ცენტრში მოათავსა, მან მაინც გადადგა დიდი ნაბიჯი იმისკენ, რომ მოგვიანებით ადამიანებმა გააცნობიერონ, რომ მზეც კი შეიძლება იყოს მხოლოდ ერთი მრავალი ვარსკვლავიდან და რომ საერთოდ ვერ მოიძებნა ცენტრი. შემდეგ, ბუნებრივია, გაჩნდა მსგავსი აზრი დროის შესახებ და სამყარო დაიწყო უსასრულოდ და მარადიულად, ყოველგვარი შექმნის მომენტისა და ყოველგვარი „დასასრულის“ გარეშე, რომლისკენაც ის მოძრაობს.

სწორედ ამ გადასვლას მივყავართ ფარდობითობის თეორიის წარმოშობამდე. ვინაიდან არ არსებობს პრივილეგირებული პოზიციები სივრცეში და პრივილეგირებული მომენტები დროში, მაშინ ფიზიკური კანონები შეიძლება თანაბრად იქნას გამოყენებული ნებისმიერ წერტილზე, როგორც ცენტრში, და იგივე დასკვნები მოჰყვება მათგან. ამ მხრივ, სიტუაცია ძირეულად განსხვავდება იმისგან, რაც ხდება არისტოტელეს თეორიაში, სადაც, მაგალითად, დედამიწის ცენტრს ენიჭებოდა განსაკუთრებული როლი, როგორც წერტილი, რომლისკენაც მიისწრაფვის მთელი მატერია. რელატივიზაციის ტენდენცია მოგვიანებით აისახა გალილეოსა და ნიუტონის კანონებში

გალილეომ გამოთქვა აზრი, რომ მოძრაობა ფარდობითი ხასიათისაა. ანუ სხეულების ერთგვაროვანი და მართკუთხა მოძრაობა შეიძლება განისაზღვროს მხოლოდ ობიექტთან მიმართებაში, რომელიც არ მონაწილეობს ასეთ მოძრაობაში.

გონებრივად წარმოვიდგინოთ, რომ ერთი მატარებელი გადის მეორესთან მუდმივი სიჩქარით და რხევების გარეშე. უფრო მეტიც, ფარდები დახურულია და არაფერი ჩანს. შეუძლიათ თუ არა მგზავრებს თქვან, რომელი მატარებელი მოძრაობს და რომელი დგას? მათ შეუძლიათ მხოლოდ შედარებითი მოძრაობის დაკვირვება. ეს არის ფარდობითობის კლასიკური პრინციპის მთავარი იდეა.

მოძრაობის ფარდობითობის პრინციპის აღმოჩენა ერთ-ერთი უდიდესი აღმოჩენაა. მის გარეშე ფიზიკის განვითარება შეუძლებელი იქნებოდა. გალილეოს ჰიპოთეზის მიხედვით, ინერციული მოძრაობა და დასვენება არ განსხვავდება მატერიალურ სხეულებზე მათი ზემოქმედებით. მოძრავი საცნობარო ჩარჩოში მოვლენების აღწერაზე გადასასვლელად საჭირო იყო კოორდინატული გარდაქმნების განხორციელება, ე.წ. "გალილეოს გარდაქმნები"მათი ავტორის სახელით.

ავიღოთ, მაგალითად, კოორდინატთა სისტემა Xასოცირდება ფიქსირებულ საცნობარო სისტემასთან. ახლა წარმოვიდგინოთ ობიექტი, რომელიც მოძრაობს ღერძის გასწვრივ Xმუდმივი სიჩქარით ვ. კოორდინატები X " , ტამ ობიექტთან მიმართებაში აღებული, შემდეგ განისაზღვრება გალილეის ტრანსფორმაცია

x" = x - ut
y" = y
z" = z
t" = t

განსაკუთრებით აღსანიშნავია მესამე განტოლება ( t" = t) რომლის მიხედვითაც საათის სიხშირე არ არის დამოკიდებული ფარდობით მოძრაობაზე. იგივე კანონი მოქმედებს როგორც ძველ, ასევე ახალ საანგარიშო სისტემაში. ეს არის ფარდობითობის შეზღუდული პრინციპი. ამას იმიტომ ვამბობთ, რომ მექანიკის კანონები გამოიხატება ერთი და იგივე მიმართებებით ყველა საცნობარო სისტემაში, რომლებიც ურთიერთდაკავშირებულია გალილეის გარდაქმნებით.

ნიუტონის თანახმად, რომელმაც შეიმუშავა გალილეოს იდეა მოძრაობის ფარდობითობის შესახებ, ლაბორატორიაში ჩატარებული ყველა ფიზიკური ექსპერიმენტი, რომელიც მოძრაობს თანაბრად და სწორხაზოვნად (ინერციული საცნობარო სისტემა) იგივე შედეგს მოგვცემს, როგორც დასვენებაში.

როგორც უკვე აღვნიშნეთ, იმ წლების კლასიკური ფიზიკის წარმატებების მიუხედავად, დაგროვდა რამდენიმე ფაქტი, რომელიც ეწინააღმდეგება მას.

მე-19 საუკუნეში აღმოჩენილმა ამ ახალმა მონაცემებმა განაპირობა აინშტაინის რელატივისტური კონცეფცია.

რევოლუცია ფიზიკაში დაიწყო რომერის აღმოჩენით. აღმოჩნდა, რომ სინათლის სიჩქარე სასრულია და დაახლოებით 300000 კმ/წმ-ს უდრის. ამის შემდეგ ბრედიმ აღმოაჩინა ვარსკვლავური აბერაციის ფენომენი. ამ აღმოჩენებზე დაყრდნობით დადგინდა, რომ სინათლის სიჩქარე ვაკუუმში მუდმივია და არ არის დამოკიდებული წყაროსა და მიმღების მოძრაობაზე.

სინათლის კოლოსალურმა, მაგრამ მაინც არა უსასრულო სიჩქარემ სიცარიელეში გამოიწვია კონფლიქტი მოძრაობის ფარდობითობის პრინციპთან. წარმოვიდგინოთ მატარებელი, რომელიც მოძრაობს უზარმაზარი სიჩქარით - 240 000 კილომეტრი წამში. მოდით ვიყოთ მატარებლის სათავეში და კუდზე ნათურა აინთება. მოდით ვიფიქროთ იმაზე, თუ რა შედეგები შეიძლება მოჰყვეს მატარებლის ერთი ბოლოდან მეორეში მგზავრობისას სინათლის დროის გაზომვას.

ეს დრო, როგორც ჩანს, განსხვავებული იქნება იმ დროისგან, რომელსაც მატარებელში ვჯდებით დასვენების დროს. სინამდვილეში, მატარებელთან შედარებით, რომელიც მოძრაობს წამში 240,000 კილომეტრის სიჩქარით, სინათლეს ექნება სიჩქარე (მატარებლის გასწვრივ წინ) მხოლოდ 300,000 - 240,000 = 60,000 კილომეტრი წამში. როგორც ჩანს, შუქი ეწევა სათავე მანქანის წინა კედელს, რომელიც მისგან გარბის. თუ მატარებლის სათავეში განათავსებთ ნათურას და გაზომავთ დროს, რომ შუქმა ბოლო ვაგონამდე მიაღწიოს, როგორც ჩანს, სინათლის სიჩქარე მატარებლის მოძრაობის საწინააღმდეგო მიმართულებით უნდა იყოს 240,000 + 300,000 = 540,000 კილომეტრი წამში (შუქი და კუდის მანქანა ერთმანეთისკენ მოძრაობენ).

ასე რომ, გამოდის, რომ მოძრავ მატარებელში სინათლე უნდა გავრცელდეს სხვადასხვა მიმართულებით სხვადასხვა სიჩქარით, ხოლო სტაციონარული მატარებელში ეს სიჩქარე ორივე მიმართულებით ერთნაირია.

სწორედ ამ მიზეზით, გალილეის გარდაქმნების პირობებში, მაქსველის განტოლებებს ელექტრომაგნიტური ველი არ აქვს უცვლელი ფორმა. ისინი აღწერენ სინათლის გავრცელებას და ელექტრომაგნიტური გამოსხივების სხვა ტიპებს, რომლებსაც აქვთ სიჩქარის ტოლი C სინათლის სიჩქარით. წინააღმდეგობების გადასაჭრელად კლასიკური ფიზიკის ფარგლებში, საჭირო იყო პრივილეგირებული საცნობარო ჩარჩოს პოვნა, რომელშიც ზუსტად იქნებოდა მაქსველის განტოლებები. დაკმაყოფილდა და სინათლის სიჩქარე უდრის C-ს ყველა მიმართულებით. ამიტომ, მე-19 საუკუნის ფიზიკოსებმა განაცხადეს ეთერის არსებობა, რომლის როლი ფაქტობრივად შემცირდა ისეთი პრივილეგირებული მითითების ჩარჩოსთვის ფიზიკური საფუძვლის შექმნაზე.

ჩატარდა ექსპერიმენტები ეთერში დედამიწის მოძრაობის სიჩქარის დასადგენად (მაიკელსონ-მორლის ექსპერიმენტის მსგავსად). ამისათვის წყაროდან გამოსული სინათლის სხივი, რომელიც გადიოდა პრიზმაში, გაიყო დედამიწის მოძრაობის მიმართულებით და მასზე პერპენდიკულარულად. იდეების მიხედვით, თუ სიჩქარე ერთნაირია, ორივე სხივი ერთდროულად მივა პრიზმაში და გაიზრდება სინათლის ინტენსივობა. თუ სიჩქარე განსხვავებულია, სინათლის ინტენსივობა შესუსტდება. ექსპერიმენტის შედეგი იყო ნული, შეუძლებელი იყო დედამიწის სიჩქარის დადგენა ეთერთან მიმართებაში.

როდესაც ექსპერიმენტებმა არ დაადასტურა ეთერის მარტივი თეორიის პროგნოზები ამ საცნობარო სისტემის თვისებების შესახებ, ჰ. ლორენცმა, კვლავ კლასიკური ფიზიკის გადარჩენის მიზნით, შემოგვთავაზა ახალი თეორია, რომელიც ხსნიდა ასეთი ექსპერიმენტების უარყოფით შედეგებს. საზომ ინსტრუმენტებში მომხდარი ცვლილებების შედეგი, როდესაც ისინი მოძრაობენ ეთერთან მიმართებაში. მან დაკვირვების შედეგებსა და ნიუტონის კანონებს შორის შეუსაბამობა ახსნა იმ ცვლილებებით, რომლებიც ხდება ინსტრუმენტებთან C-სთან ახლოს სიჩქარით მოძრაობისას.

ლორენცის ვარაუდით, სინათლის სიჩქარესთან მიახლოებული სიჩქარით მოძრაობისას გალილეის გარდაქმნები არ შეიძლება გამოყენებულ იქნას, რადგან ისინი არ ითვალისწინებენ მაღალი სიჩქარის ეფექტს. მის გარდაქმნებს, სინათლის სიჩქარესთან მიახლოებული სიჩქარისთვის, "ლორენცის გარდაქმნებს" უწოდებენ. გალილეის გარდაქმნები ლორენცის გარდაქმნების განსაკუთრებული შემთხვევაა დაბალი სიჩქარის მქონე სისტემებისთვის.

ლორენცის გარდაქმნებს აქვთ ფორმა:

ლორენცის გარდაქმნების შესაბამისად, ფიზიკური სიდიდეები - სხეულის მასა, მისი სიგრძე მოძრაობის მიმართულებით და დრო დამოკიდებულია სხეულების მოძრაობის სიჩქარეზე შემდეგი მიმართებების მიხედვით:

	სად მ- სხეულის მასა	ამ ლორენცის გარდაქმნების მნიშვნელობა ამბობს: სხეულის წონის მატება სინათლესთან ახლოს სიჩქარით სხეულის სიგრძის შემცირება სიჩქარის ვექტორთან დამთხვევის მიმართულებით მოძრაობისას ორ მოვლენას შორის დროის გაზრდა ან დროის შენელება
	სად ლ- სხეულის სიგრძე
	სად ∆t - დროის ინტერვალი ორ მოვლენას შორის

ლორენცის მიერ აღმოჩენილი შაბლონების ფიზიკური მნიშვნელობის პოვნისას, შეგვიძლია ვივარაუდოთ, რომ x მიმართულებით, სიჩქარის ვექტორთან დამთხვევით, ყველა სხეული შეკუმშულია და რაც უფრო ძლიერია, მით უფრო მაღალია მათი მოძრაობის სიჩქარე. ანუ სხეულები განიცდიან შეკუმშვას ელექტრონის ორბიტების გაბრტყელების გამო. როდესაც ქვეშუქის სიჩქარე მიიღწევა, ჩვენ შეგვიძლია ვისაუბროთ დროის გაფართოებაზე მოძრავ სისტემაში. ამ პრინციპს ეფუძნება ცნობილი ტყუპების პარადოქსი. თუ ერთ-ერთი ტყუპები კოსმოსურ მოგზაურობაში ხუთი წლის განმავლობაში გაემგზავრება გემზე სინათლის სიჩქარით, მაშინ ის დაბრუნდება დედამიწაზე, როდესაც მისი ტყუპი ძმა უკვე ძალიან მოხუცი იქნება. სინათლის სიჩქარესთან მიახლოებული სიჩქარით მოძრავ ობიექტზე მასის გაზრდის ეფექტი შეიძლება აიხსნას სწრაფად მოძრავი სხეულის კინეტიკური ენერგიის ზრდით. მასისა და ენერგიის იდენტურობის შესახებ აინშტაინის იდეების შესაბამისად, მოძრაობის დროს სხეულის კინეტიკური ენერგიის ნაწილი გარდაიქმნება მის მასად.

თუ ლორენცის გარდაქმნებს მივმართავთ მაქსველის ელექტროდინამიკის განტოლებებს, გამოდის, რომ ისინი ინვარიანტები არიან ასეთი გარდაქმნებისას.

აინშტაინმა გამოიყენა ლორენცის გარდაქმნები ფარდობითობის თეორიის შესამუშავებლად.

ფარდობითობის თეორიის შექმნის მნიშვნელოვანი წინაპირობა იყო ახალი იდეები სივრცისა და დროის თვისებების შესახებ.

ჩვეულებრივ ცნობიერებაში დრო შედგება თანმიმდევრული ფენომენების ობიექტურად არსებული ბუნებრივი კოორდინაციისგან. სივრცითი მახასიათებლები არის ზოგიერთი სხეულის პოზიცია სხვებთან შედარებით და მათ შორის მანძილი.

ნიუტონის თეორიულ სისტემაში მკაფიოდ ჩამოყალიბდა დროის, როგორც ობიექტური, დამოუკიდებელი ერთეულის პირველი მეცნიერული კონცეფცია – დროის არსებითი კონცეფცია. ეს კონცეფცია სათავეს იღებს უძველესი ატომისტებიდან და ყვავის ნიუტონის დოქტრინაში აბსოლუტური სივრცისა და დროის შესახებ. ნიუტონის შემდეგ სწორედ ეს კონცეფცია იყო ლიდერი ფიზიკაში მეოცე საუკუნის დასაწყისამდე. ნიუტონმა გამოიყენა ორმაგი მიდგომა დროისა და სივრცის განსაზღვრაში. ამ მიდგომის მიხედვით, არსებობს როგორც აბსოლუტური, ასევე ფარდობითი დრო.

თავისთავად აბსოლუტური, ჭეშმარიტი და მათემატიკური დრო, ყოველგვარი გარედან რაიმე კავშირის გარეშე, ერთნაირად მიედინება და ეწოდება ხანგრძლივობა.

შედარებითი, აშკარა ან ჩვეულებრივი დრო არის ხანგრძლივობის საზომი, რომელიც გამოიყენება ყოველდღიურ ცხოვრებაში მათემატიკური დროის ნაცვლად - ეს არის საათი, თვე, წელი და ა.შ.

აბსოლუტური დრო არ შეიძლება შეიცვალოს მის დინებაში.

ყოველდღიურ დონეზე შესაძლებელია დიდი დროის დათვლის სისტემა. თუ იგი ითვალისწინებს წელიწადში დღეების დათვლის თანმიმდევრობას და მასში მითითებულია ეპოქა, მაშინ ეს არის კალენდარი.

დროის მიმართებითი კონცეფცია ისეთივე უძველესია, როგორც არსებითი ცნება. იგი განვითარდა პლატონისა და არისტოტელეს ნაშრომებში. არისტოტელე იყო პირველი, ვინც თავის ფიზიკაში დეტალურად წარმოადგინა დროის ამ კონცეფციის შესახებ. ამ კონცეფციაში დრო არ არის რაღაც დამოუკიდებლად არსებული, არამედ უფრო ფუნდამენტური არსებიდან გამომდინარეობს. პლატონისთვის დრო ღმერთმა შექმნა, არისტოტელესთვის ის ობიექტური მატერიალური მოძრაობის შედეგია. თანამედროვეობის ფილოსოფიაში, დეკარტით დაწყებული და მე-19 საუკუნის პოზიტივისტებით დამთავრებული, დრო არის საკუთრება ან ურთიერთობა, რომელიც გამოხატავს ადამიანის ცნობიერების საქმიანობის სხვადასხვა ასპექტს.

სივრცის პრობლემაც, უფრო მჭიდრო შემოწმების შემდეგ, რთული აღმოჩნდება. სივრცე არის ლოგიკურად წარმოდგენადი ფორმა, რომელიც ემსახურება როგორც საშუალება, რომელშიც არსებობს სხვა ფორმები და გარკვეული სტრუქტურები. მაგალითად, ელემენტარულ გეომეტრიაში, სიბრტყე არის სივრცე, რომელიც ემსახურება როგორც საშუალო, სადაც აგებულია სხვადასხვა, მაგრამ ბრტყელი ფიგურები.

ნიუტონის კლასიკურ მექანიკაში აბსოლუტური სივრცე თავისი არსით, განურჩევლად რაიმე გარესაგან, ყოველთვის იგივე და უმოძრაო რჩება. ის მოქმედებს როგორც დემოკრიტეს სიცარიელის ანალოგი და არის ფიზიკური ობიექტების დინამიკის ასპარეზი.

არისტოტელეს იდეა იზოტროპული სივრცის შესახებ შორდებოდა დემოკრიტეს სივრცის ერთგვაროვნებას და უსასრულობას. არისტოტელესა და მისი მიმდევრების აზრით, სივრცემ შეიძინა ცენტრი - დედამიწა, მის გარშემო მოძრავი სფეროებით, ვარსკვლავების ყველაზე შორეული ციური სფერო ბოლო მსოფლიო სივრცის საზღვარს ემსახურება. არისტოტელე უარყოფს სივრცის უსასრულობას, მაგრამ იცავს უსასრულო დროის კონცეფციას. ეს კონცეფცია გამოიხატება მის იდეაში სამყაროს სფერული სივრცის შესახებ, რომელიც, თუმცა შეზღუდული, არ არის სასრული.

კლასიკური ნიუტონის სივრცე ეფუძნება მისი ჰომოგენურობის იდეას. ეს არის კლასიკური ფიზიკის ძირითადი იდეა, რომელიც თანმიმდევრულად განვითარდა კოპერნიკის, ბრუნოს, გალილეოსა და დეკარტის ნაშრომებში. ბრუნომ უკვე მიატოვა სამყაროს ცენტრის იდეა და გამოაცხადა ის უსასრულო და ერთგვაროვანი. ეს იდეა ნიუტონთან ერთად დასრულდა. ერთგვაროვან სივრცეში იცვლება აბსოლუტური მოძრაობის იდეა, ანუ მასში სხეული მოძრაობს ინერციის გამო. ინერციული ძალები არ წარმოიქმნება აჩქარების არარსებობის შემთხვევაში. მართკუთხა და ერთგვაროვანი მოძრაობის მნიშვნელობა დამოკიდებულია მოცემულ სხეულსა და თვითნებურად არჩეულ საცნობარო სხეულს შორის მანძილის ცვლილებაზე. სწორხაზოვანი და ერთგვაროვანი მოძრაობა ფარდობითია.

ისტორიულად, პირველი და ყველაზე მნიშვნელოვანი მათემატიკური სივრცე არის ბრტყელი ევკლიდური სივრცე, რომელიც წარმოადგენს რეალური სივრცის აბსტრაქტულ გამოსახულებას. ამ სივრცის თვისებები აღწერილია 5 ძირითადი პოსტულატისა და 9 აქსიომის გამოყენებით. ევკლიდეს გეომეტრიაში იყო სუსტი წერტილი, ეგრეთ წოდებული მეხუთე პოსტულატი არაგადაკვეთის პარალელური ხაზების შესახებ. ამ პოზიციის დამტკიცებას ანტიკური და თანამედროვე დროის მათემატიკოსები წარუმატებლად ცდილობდნენ. მე-18 - მე-19 საუკუნეებში ამ პრობლემის გადაჭრას ცდილობდნენ დ. საკერი, ლამბერტი და ა. ლეჟანდრი. მე-5 პოსტულატის დამტკიცების წარუმატებელმა მცდელობებმა დიდი სარგებელი მოიტანა. მათემატიკოსებმა ევკლიდეს სივრცის გეომეტრიის ცნებების მოდიფიცირების გზა აიღეს. ყველაზე სერიოზული მოდიფიკაცია XIX საუკუნის პირველ ნახევარში შემოიღო ნ.ი. ლობაჩევსკიმ (1792 - 1856 წწ.).

ის მივიდა იმ დასკვნამდე, რომ ორი პარალელური წრფის აქსიომის ნაცვლად შეიძლება წამოვიდეს პირდაპირ საპირისპირო ჰიპოთეზა და მის საფუძველზე შეიქმნას თანმიმდევრული გეომეტრია. ამ ახალ გეომეტრიაში ზოგიერთი განცხადება უცნაურად და პარადოქსულადაც კი გამოიყურებოდა. მაგალითად, ევკლიდეს აქსიომაში ნათქვამია: სიბრტყეში, მოცემულ წრფეზე არ მდებარე წერტილის გავლით, ერთი და მხოლოდ ერთი წრფის გაყვანა შეიძლება პირველის პარალელურად. ლობაჩევსკის გეომეტრიაში ეს აქსიომა შეიცვალა შემდეგით: სიბრტყეში, მოცემულ წრფეზე არ მდებარე წერტილის გავლით, შეიძლება გაივლოს ერთზე მეტი სწორი ხაზი, რომელიც არ კვეთს მოცემულს.. ამ გეომეტრიაში სამკუთხედის კუთხეების ჯამი ორ სწორ ხაზზე ნაკლებია და ა.შ. მაგრამ, მიუხედავად გარეგანი პარადოქსისა, ლოგიკურად ეს განცხადებები სრულიად უტოლდება ევკლიდესს. მათ რადიკალურად შეცვალეს წარმოდგენები სივრცის ბუნების შესახებ. ლობაჩევსკისთან თითქმის ერთდროულად უნგრელი მათემატიკოსი ჯ.ბოლაი და ცნობილი მათემატიკოსი კ.გაუსი მივიდნენ მსგავს დასკვნებამდე. მეცნიერთა თანამედროვეები სკეპტიკურად უყურებდნენ არაევკლიდეს გეომეტრიას და მას წმინდა ფანტაზიად თვლიდნენ. თუმცა, რომაელმა მათემატიკოსმა ე. ბელტრამიმ იპოვა არაევკლიდური გეომეტრიის მოდელი, რომელიც არის ფსევდოსფერო:

სურათი 1. ფსევდოსფერო

შემდეგი მნიშვნელოვანი ნაბიჯი სივრცის ბუნების გაგებაში გადადგა ბ.რიმანმა (1826 - 1866). 1851 წელს დაამთავრა გიოტინგენის უნივერსიტეტი, მან უკვე 1854 წელს (28 წლის) მისცა მოხსენება „გეომეტრიის საფუძველი ჰიპოთეზების შესახებ“, სადაც ზოგადი წარმოდგენა მისცა მათემატიკური სივრცის შესახებ, რომელშიც ევკლიდეს გეომეტრია. და ლობაჩევსკი განსაკუთრებული შემთხვევები იყო. n-განზომილებიანი რიმანის სივრცეში ყველა წრფე იყოფა ელემენტარულ სეგმენტებად, რომელთა მდგომარეობა განისაზღვრება g კოეფიციენტით. თუ კოეფიციენტი არის 0, მაშინ ამ სეგმენტზე ყველა ხაზი სწორია - მუშაობს ევკლიდეს პოსტულატები. სხვა შემთხვევებში, სივრცე მოხრილი იქნება. თუ გამრუდება დადებითია, მაშინ სივრცეს ეწოდება რიმანის სფერული. თუ უარყოფითია, ეს არის ფსევდოსფერული ლობაჩევსკის სივრცე. ამრიგად, მე-19 საუკუნის შუა ხანებისთვის, ბრტყელი სამგანზომილებიანი ევკლიდური სივრცის ადგილი დაიკავა მრავალგანზომილებიანი მრუდი სივრცით. რიმანის სივრცის ცნებები საბოლოოდ იყო ერთ-ერთი მთავარი წინაპირობა აინშტაინის მიერ ფარდობითობის ზოგადი თეორიის შესაქმნელად.

ნახ 2 რიმანის სფერული სივრცე

ფარდობითობის თეორიის სივრცით-გეომეტრიული ფონის საბოლოო მომზადება მისცა აინშტაინის უშუალო მასწავლებელმა გ.მინკოვსკიმ (1864 - 1909), რომელმაც ჩამოაყალიბა იდეა. ოთხგანზომილებიანი სივრცე-დროის კონტინუუმიფიზიკურ სამგანზომილებიან სივრცესა და დროს აერთიანებს. ის აქტიურად იყო ჩართული მოძრავი მედიის ელექტროდინამიკაში ელექტრონულ თეორიასა და ფარდობითობის პრინციპზე დაყრდნობით. მის მიერ მიღებული განტოლებები, რომლებსაც მოგვიანებით მინკოვსკის განტოლებები უწოდეს, გარკვეულწილად განსხვავდება ლორენცის განტოლებისგან, მაგრამ შეესაბამება ექსპერიმენტულ ფაქტებს. ისინი ქმნიან ფიზიკური პროცესების მათემატიკურ თეორიას ოთხგანზომილებიან სივრცეში. მინკოვსკის სივრცე შესაძლებელს ხდის ფარდობითობის სპეციალური თეორიის კინემატიკური ეფექტების ვიზუალურად ინტერპრეტაციას და ფარდობითობის თეორიის თანამედროვე მათემატიკურ აპარატს უდევს საფუძვლად.

ეს იდეა ერთი სივრცისა და დროის შესახებ, მოგვიანებით ე.წ სივრცე-დროდა მისი ფუნდამენტური განსხვავება ნიუტონის დამოუკიდებელი სივრცისა და დროისგან, როგორც ჩანს, აინშტაინი დაიპყრო 1905 წლამდე დიდი ხნით ადრე და პირდაპირ არ არის დაკავშირებული არც მიკელსონის ექსპერიმენტთან და არც ლორენც-პუანკარეს თეორიასთან.

1905 წელს ალბერტ აინშტაინმა გამოაქვეყნა სტატია "მოძრავი სხეულების ელექტროდინამიკის შესახებ" ჟურნალში "Annals of Physics" და კიდევ ერთი პატარა სტატია, სადაც პირველად იქნა ნაჩვენები ფორმულა. E=mc2. როგორც მოგვიანებით დაიწყეს თქმა, ეს არის ჩვენი საუკუნის მთავარი ფორმულა.

სტატიაში ელექტროდინამიკის შესახებ წარმოდგენილია თეორია, რომელიც გამორიცხავს პრივილეგირებული კოორდინატთა სისტემის არსებობას მართკუთხა და ერთგვაროვანი მოძრაობისთვის. აინშტაინის თეორია გამორიცხავს სივრცითი საცნობარო სისტემისგან დამოუკიდებელ დროს და უარს ამბობს სიჩქარის დამატების კლასიკურ წესზე. აინშტაინმა ივარაუდა, რომ სინათლის სიჩქარე მუდმივია და წარმოადგენს ბუნებაში სიჩქარის ზღვარს. მან ამ თეორიას უწოდა "ფარდობითობის სპეციალური თეორია".

აინშტაინმა შეიმუშავა თავისი თეორია შემდეგი ძირითადი პოსტულატების საფუძველზე:

• კანონები, რომლის მიხედვითაც იცვლება ფიზიკური სისტემების მდგომარეობები, არ არის დამოკიდებული იმაზე, თუ რომელ ორ კოორდინატულ სისტემიდან, რომლებიც ერთმანეთთან შედარებით ერთნაირად და სწორხაზოვნად მოძრაობენ, ეხება ეს ცვლილებები. შესაბამისად, არ არსებობს სასურველი საცნობარო ჩარჩო ერთიანი და მართკუთხა მოძრაობისთვის - ფარდობითობის პრინციპი
• სინათლის თითოეული სხივი მოძრაობს სტაციონარული კოორდინატთა სისტემაში გარკვეული სიჩქარით, იმისდა მიუხედავად, სინათლის ეს სხივი ასხივებს სტაციონარული თუ მოძრავი წყაროს. ეს სიჩქარე არის ბუნებაში ურთიერთქმედების მაქსიმალური სიჩქარე - პოსტულატი სინათლის სიჩქარის მუდმივობის შესახებ

ამ პოსტულატებიდან გამოდის ორი დასკვნა:

• თუ ჩარჩო 1-ში მოვლენები ხდება ერთ წერტილში და ერთდროულია, მაშინ ისინი არ არიან ერთდროული სხვა ინერციულ ჩარჩოში. ეს არის ერთდროულობის ფარდობითობის პრინციპი
• ნებისმიერი 1 და 2 სიჩქარისთვის მათი ჯამი არ შეიძლება იყოს სინათლის სიჩქარეზე მეტი. ეს არის სიჩქარის დამატების რელატივისტური კანონი

ეს პოსტულატები - ფარდობითობის პრინციპი და სინათლის სიჩქარის მუდმივობის პრინციპი - არის აინშტაინის ფარდობითობის სპეციალური თეორიის საფუძველი. აქედან ის იღებს სიგრძის ფარდობითობას და დროის ფარდობითობას.

აინშტაინის მიდგომის არსი იყო აბსოლუტური სივრცისა და დროის შესახებ იდეების უარყოფა, რაზეც დაფუძნებულია ეთერის ჰიპოთეზა. ამის ნაცვლად, მიღებულ იქნა ელექტრომაგნიტური ფენომენების მიმართ ურთიერთობითი მიდგომა და ელექტრომაგნიტური გამოსხივების გავრცელება. ნიუტონის მოძრაობის კანონები გამოიხატებოდა ერთნაირი მიმართებით ყველა ერთნაირად მოძრავ სისტემაში, რომლებიც ურთიერთდაკავშირებულია გალილეის გარდაქმნებით, ხოლო სინათლის სიჩქარის დაკვირვებული მნიშვნელობის უცვლელობის კანონი გამოიხატებოდა იგივე მიმართებით ყველა ერთნაირად მოძრავ სისტემაში, რომლებიც ურთიერთდაკავშირებულია ლორენცის გარდაქმნებით.

თუმცა, ნიუტონის მოძრაობის კანონები არ არის უცვლელი ლორენცის გარდაქმნების დროს. აქედან გამომდინარეობს, რომ ნიუტონის კანონები არ შეიძლება იყოს მექანიკის ჭეშმარიტი კანონები (ისინი მხოლოდ მიახლოებითია, მოქმედებს შეზღუდვის შემთხვევაში, როდესაც თანაფარდობა ვ/კმიდრეკილია ნულისკენ).

თუმცა ფარდობითობის სპეციალური თეორია ასევე მოქმედებს შეზღუდული პირობებისთვის - ერთნაირად მოძრავი სისტემებისთვის.

აინშტაინმა განაგრძო ფარდობითობის სპეციალური თეორიის განვითარება თავის ნაშრომში „სიმძიმის ცენტრის მოძრაობისა და სხეულის ინერციის დაცვის კანონი“. მან საფუძვლად აიღო მაქსველის დასკვნა, რომ სინათლის სხივს აქვს მასა, ანუ მოძრაობისას ახდენს ზეწოლას დაბრკოლებაზე. ეს ვარაუდი ექსპერიმენტულად დაამტკიცა პ.ნ. თავის ნაშრომში აინშტაინმა დაასაბუთა ურთიერთობა მასასა და ენერგიას შორის. მან მივიდა დასკვნამდე, რომ როდესაც სხეული ასხივებს L ენერგიას, მისი მასა მცირდება L/V2-ის ტოლი რაოდენობით. აქედან გამოიტანეს ზოგადი დასკვნა - სხეულის მასა არის მასში შემავალი ენერგიის საზომი. თუ ენერგია იცვლება L-ის ტოლი რაოდენობით, მაშინ მასა შესაბამისად იცვლება L ოდენობით გაყოფილი სინათლის სიჩქარის კვადრატზე. ასე ჩნდება პირველად აინშტაინის ცნობილი მიმართება E = MC2.

1911-1916 წლებში აინშტაინმა მოახერხა ფარდობითობის თეორიის განზოგადება. 1905 წელს შექმნილ თეორიას, როგორც უკვე აღვნიშნეთ, ფარდობითობის სპეციალური თეორია ეწოდა, რადგან. იგი მოქმედებდა მხოლოდ სწორხაზოვანი და ერთგვაროვანი მოძრაობისთვის.

ფარდობითობის ზოგად თეორიაში გამოვლინდა სივრცე-დროის მიმართებებისა და მატერიალური პროცესების დამოკიდებულების ახალი ასპექტები. ეს თეორია ფიზიკურ საფუძველს აძლევდა არაევკლიდეს გეომეტრიებს და უკავშირებდა სივრცის გამრუდებას და მისი მეტრიკის გადახრას ევკლიდურიდან სხეულების მასების მიერ შექმნილი გრავიტაციული ველების მოქმედებასთან.

ფარდობითობის ზოგადი თეორია ეფუძნება ინერციული და გრავიტაციული მასების ეკვივალენტობის პრინციპს, რომლის რაოდენობრივი თანასწორობა დიდი ხნის წინ დამკვიდრდა კლასიკურ ფიზიკაში. კინემატიკური ეფექტები, რომლებიც წარმოიქმნება გრავიტაციული ძალების გავლენის ქვეშ, უდრის აჩქარების გავლენის ქვეშ წარმოქმნილ ეფექტებს. ასე რომ, თუ რაკეტა აფრინდება 3 გ აჩქარებით, მაშინ რაკეტის ეკიპაჟი იგრძნობს თავს, თითქოს დედამიწის სიმძიმის სამმაგ ველშია.

კლასიკურმა მექანიკამ ვერ ახსნა, რატომ იზომება ინერცია და სიმძიმე ერთი და იგივე სიდიდით - მასით, რატომ არის მძიმე მასა ინერციული მასის პროპორციული, სხვა სიტყვებით რომ ვთქვათ, რატომ ეცემა სხეულები იგივე აჩქარებით. მეორეს მხრივ, კლასიკურ მექანიკას, რომელიც ხსნის ინერციის ძალებს აჩქარებული მოძრაობით აბსოლუტურ სივრცეში, თვლიდა, რომ ეს აბსოლუტური სივრცე მოქმედებს სხეულებზე, მაგრამ არ არის მათი გავლენა. ამან გამოიწვია ინერციული სისტემების იდენტიფიცირება, როგორც სპეციალური სისტემები, რომლებშიც მხოლოდ მექანიკის კანონებია დაცული. აინშტაინმა გამოაცხადა სისტემის აჩქარებული მოძრაობა გრავიტაციული ველის გარეთ და ინერციული მოძრაობა გრავიტაციულ ველში ფუნდამენტურად განსხვავებულად. აჩქარება და გრავიტაცია იწვევს ფიზიკურად განსხვავებულ ეფექტებს.

ეს ფაქტი არსებითად დაადგინა გალილეომ: ყველა სხეული მოძრაობს გრავიტაციულ ველში (გარემოს წინააღმდეგობის არარსებობის შემთხვევაში) ერთი და იგივე აჩქარებით, მოცემული სიჩქარის მქონე ყველა სხეულის ტრაექტორია თანაბრად მრუდია გრავიტაციულ ველში. ამის გამო, თავისუფლად ჩამოვარდნილ ლიფტში გრავიტაციულ ველს ვერცერთი ექსპერიმენტი ვერ აღმოაჩენს. სხვა სიტყვებით რომ ვთქვათ, საცნობარო ჩარჩოში, რომელიც თავისუფლად მოძრაობს გრავიტაციულ ველში სივრცე-დროის მცირე რეგიონში, არ არის გრავიტაცია. ბოლო განცხადება არის ეკვივალენტობის პრინციპის ერთ-ერთი ფორმულირება. ეს პრინციპი ხსნის უწონობის ფენომენს კოსმოსურ ხომალდებში.

თუ ეკვივალენტურობის პრინციპს ოპტიკურ ფენომენებზე გავავრცელებთ, ეს გამოიწვევს უამრავ მნიშვნელოვან შედეგს. ეს არის წითელი ცვლის და სინათლის სხივის გადახრის ფენომენი გრავიტაციული ველის გავლენის ქვეშ. წითელი წანაცვლების ეფექტი ხდება მაშინ, როდესაც სინათლე მიმართულია უფრო დიდი გრავიტაციული პოტენციალის მქონე წერტილიდან ნაკლები გრავიტაციული პოტენციალის მქონე წერტილებზე. ანუ ამ შემთხვევაში მისი სიხშირე მცირდება და ტალღის სიგრძე იზრდება და პირიქით. მაგალითად, დედამიწაზე დაცემული მზის შუქი აქ ჩამოვა შეცვლილი სიხშირით, რომელშიც სპექტრული ხაზები გადაინაცვლებს სპექტრის წითელი ნაწილისკენ.

გრავიტაციულ ველში სინათლის სიხშირის ცვლილების შესახებ დასკვნა დაკავშირებულია დიდი გრავიტაციული მასების მახლობლად დროის გაფართოების ეფექტთან. სადაც ჩრდილოვანი ველები უფრო დიდია, საათი უფრო ნელა მუშაობს.

ამრიგად, მიღებულია ახალი ფუნდამენტური შედეგი - სინათლის სიჩქარე აღარ არის მუდმივი მნიშვნელობა, მაგრამ იზრდება ან მცირდება გრავიტაციულ ველში, იმის მიხედვით, ემთხვევა თუ არა სინათლის სხივის მიმართულება გრავიტაციული ველის მიმართულებას..

ახალმა თეორიამ ცოტა რაოდენობრივად შეცვალა ნიუტონის თეორია, მაგრამ ღრმა თვისებრივი ცვლილებები შემოიღო. ინერცია, გრავიტაცია და სხეულებისა და საათების მეტრიკული ქცევა შემცირდა ველის ერთ თვისებამდე და ინერციის განზოგადებულმა კანონმა აიღო მოძრაობის კანონის როლი. ამავე დროს, ნაჩვენები იყო, რომ სივრცე და დრო არ არის აბსოლუტური კატეგორიები - სხეულები და მათი მასები გავლენას ახდენენ მათზე და ცვლიან მათ მეტრულს.

როგორ შეიძლება წარმოვიდგინოთ სივრცის გამრუდება და დროის გაფართოება, რომელიც განიხილება ფარდობითობის ზოგად თეორიაში?

წარმოვიდგინოთ სივრცის მოდელი რეზინის ფურცლის სახით (თუნდაც ეს იყოს არა მთელი სივრცე, არამედ მისი სიბრტყის ნაჭერი). თუ ამ ფურცელს ჰორიზონტალურად გავჭიმავთ და დიდ ბურთულებს დავდებთ, მაშინ ისინი რეზინას მოახრობენ, რაც მეტია, მით მეტია ბურთის მასა. ეს ნათლად აჩვენებს სივრცის გამრუდების დამოკიდებულებას სხეულის მასაზე და ასევე გვიჩვენებს, თუ როგორ შეიძლება გამოისახოს ლობაჩევსკის და რიმანის არაევკლიდური გეომეტრიები.

ფარდობითობის თეორიამ დაადგინა არა მხოლოდ სივრცის გამრუდება გრავიტაციული ველების გავლენის ქვეშ, არამედ დროის შენელება ძლიერ გრავიტაციულ ველში. სივრცის ტალღების გასწვრივ გადაადგილებას უფრო მეტი დრო სჭირდება, ვიდრე სივრცის ბრტყელ ნაჭერზე გადაადგილებას. ფარდობითობის ზოგადი თეორიის ერთ-ერთი ყველაზე ფანტასტიკური პროგნოზი არის დროის სრული გაჩერება ძალიან ძლიერ გრავიტაციულ ველში. დროის გაფართოება ვლინდება სინათლის გრავიტაციულ წითელ გადაადგილებაში: რაც უფრო ძლიერია გრავიტაცია, მით უფრო გრძელია ტალღის სიგრძე და დაბალია სიხშირე. გარკვეულ პირობებში, ტალღის სიგრძე შეიძლება უსასრულობისკენ მიისწრაფვოდეს, ხოლო მისი სიხშირე - ნულამდე. იმათ. შუქი გაქრება.

ჩვენი მზის მიერ გამოსხივებული შუქით, ეს შეიძლება მოხდეს, თუ ჩვენი ვარსკვლავი შემცირდება და გადაიქცევა 5 კმ დიამეტრის ბურთად (მზის დიამეტრი არის » 1,5 მილიონი კმ. მზე გადაიქცევა "შავ ხვრელად". თავდაპირველად, "შავი ხვრელები" თეორიულად იწინასწარმეტყველეს. თუმცა, 1993 წელს ორ ასტრონომს, ჰულსს და ტეილორს, მიენიჭათ ნობელის პრემია შავი ხვრელი-პულსარი სისტემაში ასეთი ობიექტის აღმოჩენისთვის. ამ ობიექტის აღმოჩენა აინშტაინის ფარდობითობის ზოგადი თეორიის კიდევ ერთი დადასტურება იყო.

ფარდობითობის ზოგადმა თეორიამ შეძლო აეხსნა მერკურის გამოთვლილ და ნამდვილ ორბიტებს შორის შეუსაბამობა. მასში პლანეტების ორბიტები არ არის დახურული, ანუ ყოველი რევოლუციის შემდეგ პლანეტა ბრუნდება კოსმოსის სხვადასხვა წერტილში. მერკურის გამოთვლილმა ორბიტამ მისცა შეცდომა 43??, ანუ დაფიქსირდა მისი პერიჰელიონის ბრუნვა (პერიჰელიონი არის პლანეტის ორბიტის წერტილი, რომელიც ბრუნავს მის გარშემო მზესთან ყველაზე ახლოს.).

მხოლოდ ფარდობითობის ზოგად თეორიას შეეძლო ამ ეფექტის ახსნა მზის გრავიტაციული მასის გავლენის ქვეშ სივრცის გამრუდებით.

ფარდობითობის თეორიაში ჩამოყალიბებული იდეები სივრცისა და დროის შესახებ ყველაზე თანმიმდევრული და თანმიმდევრულია. მაგრამ ისინი ეყრდნობიან მაკროკოსმოსს, დიდი ობიექტების, დიდი მანძილების, დროის დიდი მონაკვეთების შესწავლის გამოცდილებას. მიკროსამყაროს ფენომენების აღწერის თეორიების აგებისას, აინშტაინის თეორია შეიძლება არ იყოს გამოსაყენებელი, თუმცა არ არსებობს ექსპერიმენტული მონაცემები, რომლებიც ეწინააღმდეგება მის გამოყენებას მიკროსამყაროში. მაგრამ შესაძლებელია, რომ კვანტური კონცეფციების განვითარებამ მოითხოვოს სივრცისა და დროის ფიზიკის გაგების გადახედვა.

ამჟამად ფარდობითობის ზოგადი თეორია არის ზოგადად მიღებული თეორია მეცნიერულ სამყაროში, რომელიც აღწერს დროსა და სივრცეში მიმდინარე პროცესებს. მაგრამ, როგორც ნებისმიერი სამეცნიერო თეორია, ის შეესაბამება ცოდნის დონეს მოცემული კონკრეტული პერიოდისთვის. ახალი ინფორმაციის დაგროვებით და ახალი ექსპერიმენტული მონაცემების მოპოვებით, ნებისმიერი თეორიის უარყოფა შეიძლება.

ფარდობითობის ზოგადმა და სპეციალურმა თეორიამ (სივრცისა და დროის ახალი თეორია) განაპირობა ის, რომ ყველა საცნობარო სისტემა თანაბარი გახდა, ამიტომ ყველა ჩვენი იდეა აზრი აქვს მხოლოდ გარკვეულ საცნობარო სისტემაში. სამყაროს სურათმა შეიძინა ფარდობითი, ფარდობითი ხასიათი, შეიცვალა ძირითადი იდეები სივრცის, დროის, მიზეზობრიობის, უწყვეტობის შესახებ, უარყოფილი იქნა სუბიექტისა და ობიექტის ცალსახა დაპირისპირება, აღქმა აღმოჩნდა დამოკიდებული მითითების ჩარჩოზე, რომელიც მოიცავს ორივეს. სუბიექტი და ობიექტი, დაკვირვების მეთოდი და ა.შ.)

ბუნების აღქმის ახალი რელატივისტური მიდგომის საფუძველზე ჩამოყალიბდა ახალი, მესამე საბუნებისმეტყველო პარადიგმა მეცნიერების ისტორიაში. იგი ეფუძნება შემდეგ იდეებს:

• Ø რელატივიზმი- ახალმა სამეცნიერო პარადიგმამ მიატოვა აბსოლუტური ცოდნის იდეა. მეცნიერთა მიერ აღმოჩენილი ყველა ფიზიკური კანონი ობიექტურია მოცემულ დროს. მეცნიერება ეხება შეზღუდულ და მიახლოებულ ცნებებს და მხოლოდ ჭეშმარიტების გააზრებას ცდილობს.
• Ø ნეოდეტერმინიზმი- არაწრფივი დეტერმინიზმი. დეტერმინიზმის არაწრფივი გაგების ყველაზე მნიშვნელოვანი ასპექტია იძულებითი მიზეზობრიობის იდეის უარყოფა, რაც გულისხმობს ეგრეთ წოდებული გარეგანი მიზეზის არსებობას მიმდინარე ბუნებრივი პროცესებისთვის. აუცილებლობაც და შემთხვევითობაც თანაბარ უფლებებს იღებს ბუნებრივი პროცესების მიმდინარეობის გაანალიზებისას.
• Ø გლობალური ევოლუციონიზმი- ბუნების იდეა, როგორც მუდმივად განვითარებადი, დინამიური სისტემა. მეცნიერებამ დაიწყო ბუნების შესწავლა არა მხოლოდ მისი სტრუქტურის, არამედ მასში მიმდინარე პროცესების თვალსაზრისითაც. ამავდროულად, პრიორიტეტი ენიჭება ბუნებაში მიმდინარე პროცესების კვლევას.
• Ø ჰოლიზმი- სამყაროს, როგორც ერთი მთლიანობის ხედვა. ამ მთლიანის ელემენტებს შორის კავშირის უნივერსალური ბუნება (სავალდებულო კავშირი).
• Ø სინერგია– როგორც კვლევის მეთოდი, როგორც ღია სისტემების თვითორგანიზებისა და განვითარების უნივერსალური პრინციპი.
• Ø ბუნების შესწავლისას ანალიზსა და სინთეზს შორის გონივრული ბალანსის დამყარება. სწავლებამ გაიგო, რომ შეუძლებელია ბუნების უსასრულოდ ჩახშობა ყველაზე პატარა აგურებში. მისი თვისებების გაგება შესაძლებელია მხოლოდ მთლიანი ბუნების დინამიკის მეშვეობით.
• Ø განცხადება იმის შესახებ, რომ ბუნების ევოლუცია ხდება ოთხგანზომილებიან სივრცე-დროის კონტინუუმში.

SRT, ასევე ცნობილი როგორც ფარდობითობის სპეციალური თეორია, არის დახვეწილი აღწერილობითი მოდელი სივრცე-დროის, მოძრაობისა და მექანიკის კანონების ურთიერთობისთვის, რომელიც შეიქმნა 1905 წელს ნობელის პრემიის ლაურეატი ალბერტ აინშტაინის მიერ.

მიუნხენის უნივერსიტეტის თეორიული ფიზიკის განყოფილებაში შესვლისას, მაქს პლანკმა რჩევისთვის მიმართა პროფესორ ფილიპ ფონ ჯოლის, რომელიც იმ დროს ხელმძღვანელობდა ამ უნივერსიტეტის მათემატიკის განყოფილებას. რაზეც მან მიიღო რჩევა: ”ამ სფეროში თითქმის ყველაფერი უკვე ღიაა და რჩება მხოლოდ რამდენიმე არც თუ ისე მნიშვნელოვანი პრობლემის მოგვარება.” ახალგაზრდა პლანკმა უპასუხა, რომ მას არ სურდა ახლის აღმოჩენა, არამედ მხოლოდ უკვე ცნობილი ცოდნის გაგება და სისტემატიზაცია სურდა. შედეგად, ერთი ასეთი „არც ისე მნიშვნელოვანი პრობლემისგან“ შემდგომში გაჩნდა კვანტური თეორია, ხოლო მეორედან, ფარდობითობის თეორია, რისთვისაც მაქს პლანკმა და ალბერტ აინშტაინმა მიიღეს ნობელის პრემია ფიზიკაში.

მრავალი სხვა თეორიისგან განსხვავებით, რომლებიც ეყრდნობოდნენ ფიზიკურ ექსპერიმენტებს, აინშტაინის თეორია თითქმის მთლიანად ეფუძნებოდა მის სააზროვნო ექსპერიმენტებს და მხოლოდ მოგვიანებით დადასტურდა პრაქტიკაში. ასე რომ, ჯერ კიდევ 1895 წელს (მხოლოდ 16 წლის ასაკში) ფიქრობდა რა მოხდებოდა, თუ სინათლის სხივის პარალელურად გადაადგილდებოდა მისი სიჩქარით? ასეთ სიტუაციაში აღმოჩნდა, რომ გარე დამკვირვებლისთვის სინათლის ნაწილაკები ერთი წერტილის ირგვლივ უნდა ირხეოდნენ, რაც ეწინააღმდეგებოდა მაქსველის განტოლებებსა და ფარდობითობის პრინციპს (რომელიც აცხადებდა, რომ ფიზიკური კანონები არ არის დამოკიდებული იმ ადგილას, სადაც ხართ და სიჩქარე, რომლითაც მოძრაობთ). ამრიგად, ახალგაზრდა აინშტაინი მივიდა იმ დასკვნამდე, რომ სინათლის სიჩქარე მიუწვდომელი უნდა ყოფილიყო მატერიალური სხეულისთვის და პირველი აგური ჩაეყარა მომავლის თეორიის საფუძველს.

შემდეგი ექსპერიმენტი მან ჩაატარა 1905 წელს და შედგებოდა იმაში, რომ მოძრავი მატარებლის ბოლოებში არის ორი იმპულსური სინათლის წყარო, რომლებიც ერთდროულად ანათებენ. მატარებლის გვერდით გამავალი გარე დამკვირვებლისთვის ორივე ეს მოვლენა ერთდროულად ხდება, მაგრამ მატარებლის ცენტრში მდებარე დამკვირვებლისთვის ეს მოვლენები თითქოს სხვადასხვა დროს მოხდა, რადგან შუქის ციმციმი ატყდა მანქანის დასაწყისიდან. ჩამოვა უფრო ადრე, ვიდრე მისი ბოლოდან (შუქის მუდმივი სიჩქარის გამო).

აქედან მან ძალიან თამამი და შორს მიმავალი დასკვნა გააკეთა, რომ მოვლენათა ერთდროულობა ფარდობითია. ამ ექსპერიმენტების საფუძველზე მიღებული გამოთვლები მან გამოაქვეყნა ნაშრომში „მოძრავი სხეულების ელექტროდინამიკის შესახებ“. უფრო მეტიც, მოძრავი დამკვირვებლისთვის, ამ პულსებიდან ერთს ექნება მეტი ენერგია, ვიდრე მეორე. იმისთვის, რომ იმპულსის შენარჩუნების კანონი არ დაირღვეს ასეთ ვითარებაში ერთი ინერციული საცნობარო სისტემიდან მეორეზე გადასვლისას, საჭირო იყო, რომ ობიექტმა ერთდროულად დაკარგოს მასაც. ამრიგად, აინშტაინი მივიდა ფორმულამდე, რომელიც ახასიათებს მასასა და ენერგიას შორის ურთიერთობას E=mc 2 - რაც ამ მომენტისთვის ალბათ ყველაზე ცნობილი ფიზიკური ფორმულაა. ამ ექსპერიმენტის შედეგები მან გამოაქვეყნა იმავე წლის ბოლოს.

ძირითადი პოსტულატები

სინათლის სიჩქარის მუდმივობა- 1907 წლისთვის ჩატარდა ექსპერიმენტები ±30 კმ/წმ სიზუსტით (რაც აღემატებოდა დედამიწის ორბიტალურ სიჩქარეს) და არ გამოვლენილა მისი ცვლილებები წლის განმავლობაში. ეს იყო სინათლის სიჩქარის უცვლელობის პირველი მტკიცებულება, რაც შემდგომში დადასტურდა მრავალი სხვა ექსპერიმენტით, როგორც დედამიწაზე ექსპერიმენტატორების, ისე კოსმოსში არსებული ავტომატური მოწყობილობების მიერ.

ფარდობითობის პრინციპი- ეს პრინციპი განსაზღვრავს ფიზიკური კანონების უცვლელობას სივრცის ნებისმიერ წერტილში და ნებისმიერ ინერციულ სისტემაში. ანუ, იმისდა მიუხედავად, მოძრაობთ დაახლოებით 30 კმ/წმ სიჩქარით მზის ორბიტაზე დედამიწასთან ერთად თუ კოსმოსურ ხომალდზე მის საზღვრებს მიღმა - როდესაც ფიზიკურ ექსპერიმენტს ატარებთ, ყოველთვის მიხვალთ იგივე შედეგები (თუ თქვენი გემი ამ დროს არ აჩქარებს ან ანელებს). ეს პრინციპი დაადასტურა დედამიწაზე ჩატარებულმა ყველა ექსპერიმენტმა და აინშტაინმა გონივრულად მიიჩნია ეს პრინციპი ჭეშმარიტად დანარჩენი სამყაროსთვის.

შედეგები

ამ ორ პოსტულატზე დაფუძნებული გამოთვლების საშუალებით აინშტაინი მივიდა დასკვნამდე, რომ გემზე მოძრავი დამკვირვებლის დრო უნდა შენელდეს მზარდი სიჩქარით და ის გემთან ერთად უნდა შემცირდეს ზომით მოძრაობის მიმართულებით (იმისათვის, რომ ამით გადაადგილების ეფექტის კომპენსირება და ფარდობითობის პრინციპის შენარჩუნება). მატერიალური სხეულის სასრული სიჩქარის პირობიდან ასევე მოჰყვა, რომ სიჩქარის დამატების წესი (რომელსაც ნიუტონის მექანიკაში მარტივი არითმეტიკული ფორმა ჰქონდა) უნდა შეიცვალოს უფრო რთული ლორენცის გარდაქმნებით - ამ შემთხვევაში, თუნდაც ორ სიჩქარეს დავუმატოთ. სინათლის სიჩქარის 99%-მდე მივიღებთ ამ სიჩქარის 99,995%-ს, მაგრამ არ გადავაჭარბებთ.

თეორიის სტატუსი

ვინაიდან აინშტაინს მხოლოდ 11 წელი დასჭირდა კონკრეტული თეორიის ზოგადი ვერსიის ჩამოყალიბებას, არ ჩატარებულა ექსპერიმენტები STR-ის პირდაპირ დასადასტურებლად. თუმცა, იმავე წელს, როგორც გამოქვეყნდა, აინშტაინმა ასევე გამოაქვეყნა თავისი გამოთვლები, რომლებიც ხსნიდნენ მერკურიის პერიჰელიონის ცვლილებას პროცენტის ნაწილამდე, ახალი მუდმივებისა და სხვა დაშვებების შემოტანის აუცილებლობის გარეშე, რაც მოითხოვდა სხვა თეორიებს. განმარტა ეს პროცესი. მას შემდეგ ზოგადი ფარდობითობის სისწორე ექსპერიმენტულად დადასტურდა 10 -20 სიზუსტით და მის საფუძველზე გაკეთდა მრავალი აღმოჩენა, რაც ნათლად ადასტურებს ამ თეორიის სისწორეს.

ჩემპიონატი გახსნისას

როდესაც აინშტაინმა გამოაქვეყნა თავისი პირველი ნაშრომები ფარდობითობის სპეციალურ თეორიაზე და დაიწყო მისი ზოგადი ვერსიის დაწერა, სხვა მეცნიერებმა უკვე აღმოაჩინეს ამ თეორიის საფუძვლად არსებული ფორმულებისა და იდეების მნიშვნელოვანი ნაწილი. ვთქვათ, ლორენცის გარდაქმნები ზოგადი ფორმით პირველად მიიღო პუანკარემ 1900 წელს (აინშტაინამდე 5 წლით ადრე) და დაარქვეს ჰენდრიკ ლორენცის სახელი, რომელმაც მიიღო ამ გარდაქმნების სავარაუდო ვერსია, თუმცა ამ როლშიც კი უსწრებდა ვალდემარ ვოგტს.

სპეციალური და ზოგადი ფარდობითობა

თანამედროვე ფიზიკის ერთ-ერთი ყველაზე მნიშვნელოვანი ასპექტი, რომელიც უშუალოდ ეხება თეოლოგიის ჩვენს ანალიზს, არის დროის კონცეფცია - მისი წარმოშობა და მისი დინების ერთი, ან მუდმივი და უცვლელი საზომის არარსებობა. ბიბლიის ინტერპრეტაციაში ქრონოლოგიის მნიშვნელობის გამო, ძალიან მნიშვნელოვანია იმის გაგება, თუ როგორ განმარტავს ფარდობითობის თეორია ჩვენს აღქმას სამყაროს, მისი ასაკისა და ყველაფერი, რაც მასში ხდება. დროის ფარდობითობის კვანტური ფოტონი

ძნელია სხვა თეორიის დასახელება, რომელიც ისეთი ღრმა ზეგავლენას მოახდენს სამყაროს და მისი შექმნის შესახებ ჩვენს გაგებაზე, როგორც ფარდობითობის თეორია (როგორც სპეციალური, ისე ზოგადი). ამ თეორიის გამოჩენამდე დრო ყოველთვის განიხილებოდა, როგორც აბსოლუტური კატეგორია. პროცესის დასაწყისიდან დასრულებამდე გასული დრო განიხილებოდა დამოუკიდებლად იმისგან, თუ ვინ გაზომა მისი ხანგრძლივობა. ჯერ კიდევ 300 წლის წინ ნიუტონმა ეს რწმენა ძალიან მჭევრმეტყველად ჩამოაყალიბა: „აბსოლუტური, ჭეშმარიტი და მათემატიკური დრო, თავისთავად და თავისი ბუნებიდან გამომდინარე, ერთნაირად და ყოველგვარი გარეგანი ფაქტორებისგან დამოუკიდებლად მიედინება“. უფრო მეტიც, დრო და სივრცე განიხილებოდა, როგორც დაუკავშირებელი კატეგორიები, რომლებიც არ ახდენდნენ ერთმანეთზე გავლენას. და მართლაც, რა სხვა კავშირი შეიძლება არსებობდეს სივრცის ორი წერტილის გამყოფ მანძილსა და დროის მსვლელობას შორის, გარდა იმისა, რომ უფრო დიდი მანძილი საჭიროებდა მეტ დროს მის დასაძლევად; მარტივი და სუფთა ლოგიკა.

აინშტაინის მიერ შემოთავაზებულმა ფარდობითობის სპეციალურ თეორიაში (1905) და მოგვიანებით მის ფარდობითობის ზოგად თეორიაში (1916) შეცვალა ჩვენი გაგება სივრცისა და დროის შესახებ, ისევე ძირეულად, როგორც ჩართული ნათურის შუქი ცვლის ჩვენს აღქმას ადრე ჩაბნელებული ოთახის შესახებ. .

გრძელი მოგზაურობა აინშტაინის გამჭრიახობამდე დაიწყო 1628 წელს, როდესაც იოჰანეს კეპლერმა აღმოაჩინა კურიოზული ფენომენი. მან შენიშნა, რომ კომეტების კუდები ყოველთვის მზის საპირისპირო მიმართულებით არის მიმართული. ღამის ცის მიდევნილ ვარსკვლავებს კუდი ანათებს, როგორც უნდა იყოს, მათ უკან. ანალოგიურად, კუდი გადაჭიმულია კომეტის უკან, როდესაც ის მზეს უახლოვდება. მაგრამ მას შემდეგ რაც კომეტა მზეს გაივლის და მზის სისტემის შორეულ რაიონებში დაბრუნების ფრენას იწყებს, სიტუაცია ყველაზე დრამატულად იცვლება. კომეტის კუდი მისი მთავარი სხეულის წინა. ეს სურათი გადამწყვეტად ეწინააღმდეგება კუდის კონცეფციას! კეპლერმა შესთავაზა, რომ კომეტის კუდის პოზიცია მის მთავარ სხეულთან მიმართებაში განისაზღვრება მზის წნევით. კუდს უფრო ნაკლები სიმკვრივე აქვს ვიდრე თავად კომეტას და, შესაბამისად, უფრო მგრძნობიარეა მზის რადიაციის წნევის მიმართ, ვიდრე კომეტის ძირითადი სხეული. მზის რადიაცია რეალურად უბერავს კუდს და უბიძგებს მას მზისგან. რომ არა კომეტის მთავარი სხეულის გრავიტაციული ძალა, კუდის შემადგენელი პაწაწინა ნაწილაკები წაიშლებოდნენ. კეპლერის აღმოჩენა იყო პირველი მითითება იმისა, რომ რადიაციას - როგორიცაა სინათლე - შეიძლება ჰქონდეს მექანიკური (ამ შემთხვევაში საგრებელი) ძალა. ეს იყო ძალიან მნიშვნელოვანი ცვლილება სინათლის შესახებ ჩვენს გაგებაში, რადგან აქედან გამომდინარეობს, რომ სინათლეს, რომელიც ყოველთვის არამატერიალურად ითვლებოდა, შეიძლება ჰქონდეს წონა ან მასა. მაგრამ მხოლოდ 273 წლის შემდეგ, 1901 წელს, გაზომეს შუქის ნაკადის მიერ განხორციელებული წნევა. ე.ფ. ნიკოლსი და ჯ.ფ. ჰალმა, რომელიც ანათებდა სინათლის მძლავრ სხივს ვაკუუმში დაკიდებულ სარკეზე, გაზომა სარკის გადაადგილება მსუბუქი წნევის შედეგად. ეს იყო კომეტის კუდის ლაბორატორიული ანალოგია, რომელიც მზის შუქმა აიძულა.

1864 წელს, როდესაც იკვლევდა მაიკლ ფარადეის აღმოჩენებს ელექტროენერგიისა და მაგნიტიზმის შესახებ, ჯეიმს კლერკ მაქსველმა შესთავაზა, რომ სინათლე და ელექტრომაგნიტური გამოსხივების ყველა სხვა ფორმა მოძრაობდეს სივრცეში ტალღების სახით იმავე ფიქსირებული სიჩქარით7. მიკროტალღური ღუმელი ჩვენს სამზარეულოში, შუქი, რომლის ქვეშაც ვკითხულობთ, რენტგენის სხივები, რომლებიც ექიმს საშუალებას აძლევს დაინახოს გატეხილი ძვალი და გამა სხივები, რომლებიც გამოყოფილია ატომური აფეთქების შედეგად, ეს ყველაფერი ელექტრომაგნიტური ტალღებია, რომლებიც განსხვავდება ერთმანეთისგან. ტალღის სიგრძეში და სიხშირეში. რაც უფრო დიდია გამოსხივების ენერგია, მით უფრო მოკლეა ტალღის სიგრძე და უფრო მაღალი სიხშირე. ყველა სხვა თვალსაზრისით ისინი იდენტურია.

1900 წელს მაქს პლანკმა შემოგვთავაზა ელექტრომაგნიტური გამოსხივების თეორია, რომელიც ფუნდამენტურად განსხვავდებოდა ყველა წინაგან. ადრე ითვლებოდა, რომ გაცხელებული ობიექტის მიერ გამოსხივებული ენერგია, როგორიცაა ცხელი ლითონის წითელი ელვარება, გამოიყოფა ერთნაირად და განუწყვეტლივ. ასევე ვარაუდობდნენ, რომ რადიაციული პროცესი გაგრძელდა მანამ, სანამ მთელი სითბო მთლიანად არ გაიფანტებოდა და საგანი დაუბრუნდებოდა პირვანდელ მდგომარეობას - და ეს სრულად დადასტურდა გახურებული ლითონის ოთახის ტემპერატურამდე გაციებით. მაგრამ პლანკმა აჩვენა, რომ სიტუაცია სრულიად განსხვავებული იყო. ენერგია გამოიყოფა არა ერთგვაროვან და უწყვეტ ნაკადში, არამედ დისკრეტულ ნაწილებში, თითქოს წითლად გაცხელებულმა ლითონმა დათმო თავისი სითბო და გამოყოს პატარა ცხელი ნაწილაკების ნაკადი.

პლანკმა შემოგვთავაზა თეორია, რომლის მიხედვითაც ეს ნაწილაკები წარმოადგენენ რადიაციის ცალკეულ ნაწილებს. მან მათ "კვანტები" უწოდა და ასე დაიბადა კვანტური მექანიკა. ვინაიდან ნებისმიერი გამოსხივება მოძრაობს იმავე სიჩქარით (სინათლის სიჩქარით), კვანტების მოძრაობის სიჩქარე იგივე უნდა იყოს. და მიუხედავად იმისა, რომ ყველა კვანტის სიჩქარე ერთნაირია, მათ ყველას არ აქვთ იგივე ენერგია. პლანკმა შესთავაზა, რომ ინდივიდუალური კვანტის ენერგია პროპორციულია მისი რხევების სიხშირისა, როდესაც ის მოძრაობს სივრცეში, როგორც პატარა რეზინის ბურთი, რომელიც მუდმივად იკუმშება და ფართოვდება მისი ტრაექტორიის გასწვრივ დაფრენისას. ხილულ დიაპაზონში ჩვენს თვალებს შეუძლიათ გაზომონ კვანტური პულსაციის სიხშირე და ჩვენ ამ ზომას ფერს ვუწოდებთ. ენერგიის კვანტიზებული ემისიის გამო ხდება, რომ ოდნავ გახურებული ობიექტი იწყებს წითლად ანათებას, შემდეგ, ტემპერატურის მატებასთან ერთად, ის იწყებს სპექტრის სხვა ფერების გამოსხივებას, რომლებიც შეესაბამება უფრო მაღალ ენერგიებსა და სიხშირეებს. საბოლოო ჯამში, მისი გამოსხივება იქცევა ყველა სიხშირის ნარევად, რომელსაც ჩვენ აღვიქვამთ როგორც ცხელი სხეულის თეთრ ფერს.

და აქ ჩვენ პარადოქსს წავაწყდებით - იგივე თეორია, რომელიც აღწერს სინათლეს, როგორც ნაწილაკების ნაკადს, რომელსაც ეწოდება კვანტა, ერთდროულად აღწერს სინათლის ენერგიას სიხშირის გამოყენებით (იხ. სურ. 1). მაგრამ სიხშირე ასოცირდება ტალღებთან და არა ნაწილაკებთან. გარდა ამისა, ჩვენ ვიცით, რომ სინათლის სიჩქარე ყოველთვის მუდმივია. მაგრამ რა მოხდება, თუ ობიექტი, რომელიც ასხივებს შუქს, ან დამკვირვებელი, რომელიც აღმოაჩენს ამ შუქს, თავად მოძრაობს? დაემატება თუ გამოაკლდება მათი სიჩქარე სინათლის სიჩქარეს? ლოგიკა გვეუბნება, რომ დიახ, უნდა დაემატოს ან გამოკლდეს, მაგრამ მაშინ სინათლის სიჩქარე არ იქნება მუდმივი! წნევა, რომელსაც სინათლე ახდენს კომეტის კუდზე ან სარკეზე ნიკოლს-ჰულის ექსპერიმენტში, ნიშნავს, რომ ზედაპირზე შეჯახებისას სინათლის იმპულსი (ასევე უწოდებენ იმპულსს) იცვლება. ამ მიზეზით, ნებისმიერი მოძრავი ობიექტი ახდენს ზეწოლას დაბრკოლებაზე. შლანგიდან წყლის ნაკადი ამოძრავებს ბურთს მიწის გასწვრივ, რადგან წყალს აქვს მასა და ამ მასას აქვს სიჩქარე, რომელიც ნულისკენ უბრუნდება იმ მომენტში, როდესაც ნაკადი მოხვდება ბურთს. ამ შემთხვევაში, წყლის იმპულსი გადადის ბურთზე და ბურთი უკან ბრუნდება. იმპულსის (იმპულსის) განმარტება, როგორც ობიექტის მასის (t) ან წონის პროდუქტი და მისი მოძრაობის სიჩქარე (v), ან mv, მოითხოვს, რომ მოძრავ შუქს ჰქონდეს მასა. რატომღაც სინათლის ამ ტალღისმაგვარ ნაწილაკებს მასა აქვთ, მიუხედავად იმისა, რომ მატერიალური კვალი არ რჩება ზედაპირზე, რომელზეც სინათლე ეცემა. მას შემდეგ, რაც შუქი "დაიღვრება" ზედაპირზე, მასზე აღარ რჩება "ჭუჭყიანი", საიდანაც შესაძლებელი იქნებოდა მისი გაწმენდა. აქამდე ჩვენ კვლავ ვცდილობთ შევქმნათ ერთიანი თეორია, რომელიც სრულად ახსნის სინათლის ამ ფენომენს და ნებისმიერ სხვა გამოსხივებას.

გასხივოსნებული ენერგიის ბუნების შესწავლის პარალელურად ჩატარდა კვლევები სინათლის გავრცელებასთან დაკავშირებით. ლოგიკური ჩანდა, რომ რადგან სინათლე და ელექტრომაგნიტური გამოსხივების სხვა ფორმები, გარკვეული გაგებით, ტალღებია, მათ დასჭირდებოდათ რაიმე სახის საშუალება, რომელშიც ეს ტალღები გავრცელდებოდა. ითვლებოდა, რომ ტალღები ვაკუუმში ვერ გავრცელდებოდა. ისევე, როგორც ბგერას სჭირდებოდა გარკვეული მატერიალური ნივთიერება, როგორიცაა ჰაერი, ტალღის მსგავსი ენერგიის გადასატანად, ასევე, როგორც ჩანს, სინათლეს სჭირდებოდა რაიმე სპეციალური ნივთიერება მის გასავრცელებლად. ერთ დროს ვარაუდობდნენ, რომ სამყარო უნდა იყოს სავსე უხილავი და არამატერიალური საშუალებით, რომელიც უზრუნველყოფს რადიაციული ენერგიის გადაცემას გარე სივრცეში - მაგალითად, სინათლე და სითბო მზიდან დედამიწამდე. ამ საშუალებას ეწოდა ეთერი, რომელიც უნდა შეავსო თუნდაც სივრცის ვაკუუმი.

ეთერის მეშვეობით სინათლის გავრცელების შესახებ პოსტულატმა შესაძლებელი გახადა მისი სიჩქარის მუდმივობის პარადოქსის ახსნა. ამ განმარტების თანახმად, სინათლე უნდა მოძრაობდეს მუდმივი სიჩქარით, არა სინათლის წყაროსთან ან დამკვირვებელთან, არამედ ამ ყველგანმყოფ ეთერთან შედარებით. დამკვირვებლისთვის, რომელიც მოძრაობს ეთერში, სინათლე შეიძლება მოძრაობდეს უფრო სწრაფად ან ნელა, მისი მოძრაობის მიმართულებიდან გამომდინარე, სინათლის მიმართულებასთან მიმართებაში, მაგრამ სტაციონარული ეთერთან შედარებით, სინათლის სიჩქარე უნდა დარჩეს მუდმივი.

ბრინჯი. 1.

იგივე ეხება ხმის გავრცელებას. ხმა მოძრაობს უძრავ ჰაერში ზღვის დონეზე მუდმივი სიჩქარით დაახლოებით 300 მეტრი წამში, მიუხედავად იმისა, მოძრაობს თუ არა ხმის წყარო. აფეთქების მსგავსი ხმა, რომელსაც თვითმფრინავი ხმის ბარიერის გადაკვეთისას გამოსცემს, სინამდვილეში არის იმის შედეგი, რომ თვითმფრინავი საკუთარ ხმის ტალღას ურტყამს მასზე გასწრებისას და წამში 300 მეტრზე მეტი სიჩქარით მოძრაობს. ამ შემთხვევაში, ხმის წყარო, თვითმფრინავი, უფრო სწრაფად მოძრაობს, ვიდრე მის მიერ წარმოქმნილი ხმა. სინათლის ორმაგი ბუნება ისეთია, რომ თუ მის გზაზე მცირე დიამეტრის ხვრელს მოვათავსებთ, სინათლე ზუსტად ისე იქცევა, როგორც ოკეანის ტალღა, რომელიც გადის ნავსადგურის ვიწრო შესასვლელში. როგორც შუქი, ასევე ოკეანის ტალღა, რომელმაც გაიარა ხვრელი, წრეებში გავრცელდა ხვრელის მეორე მხარეს. მეორეს მხრივ, თუ სინათლე ანათებს ზოგიერთი ლითონის ზედაპირს, ის იქცევა როგორც პაწაწინა ნაწილაკების ნაკადი, რომელიც ბომბავს ამ ზედაპირს. სინათლე არღვევს ელექტრონებს მეტალიდან ერთ დროს, ისევე, როგორც პატარა მარცვლები, რომლებიც ურტყამს ქაღალდის სამიზნეს, ამოიღებს მისგან ქაღალდის ნარჩენებს, თითო გრანულს. სინათლის ტალღის ენერგია განისაზღვრება მისი სიგრძით. სინათლის ნაწილაკების ენერგია განისაზღვრება არა მათი სიჩქარით, არამედ სიხშირით, რომლითაც სინათლის ნაწილაკები - ფოტონები - პულსირებენ სინათლის სიჩქარით მოძრაობისას.

როდესაც მეცნიერები განიხილავდნენ ეთერის სავარაუდო თვისებებს, რომლებიც ჯერ კიდევ არ იყო აღმოჩენილი, არავის ეჭვი არ ეპარებოდა, რომ დროის მსვლელობა დაკავშირებული იყო სინათლის მოძრაობასთან. მაგრამ ეს აღმოჩენა სულ ახლოს იყო.

1887 წელს ალბერტ მაიკლსონმა და ედუარდ მორლიმ გამოაქვეყნეს თავიანთი მცდელობის შედეგები ექსპერიმენტულად დაკვირვებით, რაც მოჰყვა ეთერის თეორიას8. მათ შეადარეს მთლიანი დრო, რომელსაც შუქს სჭირდება ერთი და იგივე მანძილის გავლა ორი მიმართულებით - პარალელურად და პერპენდიკულარულად დედამიწის მოძრაობაზე მზის გარშემო მის ორბიტაზე. ვინაიდან დედამიწა მზის გარშემო მოძრაობს დაახლოებით 30 კილომეტრის სიჩქარით წამში, ვარაუდობდნენ, რომ იგი მოძრაობს იმავე სიჩქარით ეთერთან შედარებით. თუ სინათლის გამოსხივება ემორჩილება იმავე კანონებს, რომლებიც მართავს ყველა სხვა ტალღებს, დედამიწის მოძრაობა ეთერთან მიმართებაში უნდა იქონიოს გავლენა სინათლის მოგზაურობის დროზე, რომელიც იზომება მათ ექსპერიმენტებში. ეს ეფექტი არ უნდა განსხვავდებოდეს ძლიერი ქარის ეფექტისგან, რომელიც ატარებს ხმას.

ყველას გასაკვირად, მაიკლსონსა და მორლის ამ სიჩქარის 30 კილომეტრი წამში ზემოქმედების ოდნავი კვალიც არ დაუფიქსირებიათ. თავდაპირველმა ექსპერიმენტმა, ისევე როგორც იმავე ექსპერიმენტის შემდგომმა, ტექნიკურად უფრო მოწინავე ვერსიებმა, მიიყვანა სრულიად მოულოდნელ დასკვნამდე - დედამიწის მოძრაობა არ მოქმედებს სინათლის სიჩქარეზე.

ამან გამოიწვია დაბნეულობა. სინათლის სიჩქარე (c) ყოველთვის არის 299,792,5 კილომეტრი წამში, მიუხედავად იმისა, სინათლის წყარო ან დამკვირვებელი მოძრავია თუ სტაციონარული. ამას გარდა, სინათლის ერთი და იგივე სხივი იქცევა როგორც ტალღად, ასევე ნაწილაკად, იმისდა მიხედვით თუ როგორ დაკვირვება ხდება. თითქოს ბურჯზე ვიდექით და ვუყურებდით ტალღებს, რომლებიც ოკეანიდან შემოდიოდა და უცებ, თვალის დახამხამებაში, ტალღების ჩვეულებრივი მწვერვალები და მათ შორის ღეროები ცალკეული წყლის ბურთების ნაკადად გადაიქცევა. მოძრაობს, პულსირებს, ჰაერში ზღვის დონიდან ზემოთ. და მეორე მომენტში ბურთები გაქრებოდნენ და ტალღები კვლავ გამოჩნდებოდნენ.

1905 წელს, ამ დაბნეულობის შუაგულში, ალბერტ აინშტაინი გამოჩნდა სამეცნიერო ასპარეზზე თავისი ფარდობითობის თეორიით. იმ წლის განმავლობაში აინშტაინმა გამოაქვეყნა ნაშრომების სერია, რომელმაც ფაქტიურად შეცვალა კაცობრიობის გაგება ჩვენი სამყაროს შესახებ. ხუთი წლით ადრე პლანკმა შემოგვთავაზა სინათლის კვანტური თეორია. პლანკის თეორიის გამოყენებით აინშტაინმა შეძლო საინტერესო ფენომენის ახსნა. ზოგიერთი ლითონის ზედაპირს სინათლე ათავისუფლებს ელექტრონებს, რის შედეგადაც წარმოიქმნება ელექტრული დენი. აინშტაინმა დაადგინა, რომ ეს "ფოტოელექტრული" ეფექტი გამოწვეულია სინათლის კვანტებით (ფოტონებით), რომლებიც სიტყვასიტყვით ანადგურებენ ელექტრონებს მათი ორბიტებიდან ატომის ბირთვის გარშემო. გამოდის, რომ ფოტონებს აქვთ მასა მოძრაობისას (გახსოვდეთ, რომ ისინი მოძრაობენ სინათლის c სიჩქარით), მაგრამ მათი "დასვენების მასა" არის ნული. მოძრავ ფოტონს აქვს ნაწილაკის თვისებები - ყოველ მომენტში ის არის სივრცის გარკვეულ წერტილში და ასევე აქვს მასა და ამიტომ, როგორც ერთხელ კეპლერმა თქვა, მას შეუძლია იმოქმედოს მატერიალურ ობიექტებზე, მაგალითად, კომეტის კუდზე; ამავე დროს, მას აქვს ტალღის თვისებები - ახასიათებს რხევის სიხშირე, რომელიც პროპორციულია მისი ენერგიისა. აღმოჩნდა, რომ მატერია და ენერგია მჭიდროდ არის დაკავშირებული ფოტონში. აინშტაინმა აღმოაჩინა ეს კავშირი და ჩამოაყალიბა ფართოდ ცნობილ განტოლებაში. აინშტაინმა დაასკვნა, რომ ეს განტოლება ეხება ენერგიის ყველა ტიპსა და ფორმას. ეს დებულებები გახდა ფარდობითობის სპეციალური თეორიის საფუძველი.

ამ იდეების აღქმა არც ისე მარტივია და დიდ გონებრივ ძალისხმევას მოითხოვს. მაგალითად, ავიღოთ კონკრეტული ობიექტი. სტაციონარული ობიექტის მასას (რასაც ჩვენ ჩვეულებრივ „წონას“ ვუწოდებთ) მეცნიერული თვალსაზრისით დასვენების მასას უწოდებენ. ახლა მოდით მივცეთ ამ ობიექტს ძლიერი ბიძგი. ის დაიწყებს მოძრაობას გარკვეული სიჩქარით და, შედეგად, შეიძენს კინეტიკურ ენერგიას, რაც უფრო დიდია მისი სიჩქარე. მაგრამ რადგან e-ში E=mc2 ეხება ენერგიის ყველა ფორმას, ობიექტის მთლიანი ენერგია იქნება მისი დასვენების ენერგიის ჯამი (დაკავშირებული დასვენების მასასთან) და კინეტიკური ენერგიის (მისი მოძრაობის ენერგია). სხვა სიტყვებით რომ ვთქვათ, აინშტაინის განტოლება მოითხოვს, რომ ობიექტის მასა რეალურად გაიზარდოს მისი სიჩქარის მატებასთან ერთად.

ასე რომ, ფარდობითობის თეორიის მიხედვით, ობიექტის მასა იცვლება მისი სიჩქარის ცვლილებასთან ერთად. დაბალი სიჩქარით, ობიექტის მასა პრაქტიკულად არ განსხვავდება დანარჩენი მასისგან. სწორედ ამიტომ, ჩვენს ყოველდღიურ საქმიანობაში ნიუტონის მიერ ბუნების კანონების აღწერა საკმაოდ ზუსტი აღმოჩნდება. მაგრამ კოსმოსში სიჩქარით მოძრავი გალაქტიკებისთვის, ან ამაჩქარებლის სუბატომური ნაწილაკებისთვის, სიტუაცია სრულიად განსხვავებულია. ორივე შემთხვევაში, ამ ობიექტების სიჩქარე შეიძლება იყოს სინათლის სიჩქარის დიდი ნაწილი და, შესაბამისად, მათი მასების ცვლილება შეიძლება იყოს ძალიან, ძალიან მნიშვნელოვანი.

მასასა და ენერგიას შორის ურთიერთმიმართება ძალიან მჭევრმეტყველად განიხილება როგორც სტივენ ვაინბერგმა თავის წიგნში „პირველი სამი წუთი“ და „ნახმანიდები“ „დაბადების“ კომენტარში. ისინი ორივე საუბრობენ მასის ენერგიის დუალიზმზე, როდესაც აღწერენ სამყაროს ცხოვრების პირველ წუთებს.

ფარდობითობის სპეციალური თეორია ეფუძნება ორ პოსტულატს: ფარდობითობის პრინციპს და სინათლის სიჩქარის მუდმივობას. ფარდობითობის პრინციპი, რომელიც გალილეო გალილეიმ 300 წლის წინ დაადგინა, დახვეწა აინშტაინმა. ეს პრინციპი ამბობს, რომ ფიზიკის ყველა კანონი (რომელიც სხვა არაფერია, თუ არა ბუნების კანონები) ყველა სისტემაში, რომელიც მოძრაობს აჩქარების გარეშე, თანაბრად მოქმედებს, ანუ ერთნაირად და სწორხაზოვნად. ფიზიკოსთა ენაზე ასეთ სისტემებს ცნობის ინერციულ სისტემას უწოდებენ.

საცნობარო ჩარჩო განსაზღვრავს დამკვირვებლის ურთიერთობას გარე სამყაროსთან. ფარდობითობის პრინციპი გვეუბნება, რომ ინერციული მითითების სისტემაში ყოფნისას, ფიზიკის კანონების გამოყენებით არ შეგვიძლია განვსაზღვროთ, მოძრაობს თუ არა სისტემა, რადგან მისი მოძრაობა არანაირად არ მოქმედებს სისტემაში გაზომვების შედეგებზე. . ამიტომ მშვიდ ამინდში მუდმივი სიჩქარით ფრენისას მოძრაობას არ ვგრძნობთ. მაგრამ, საქანელაზე რხევით, ჩვენ აღმოვჩნდებით არაინერციულ ათვლის ჩარჩოში; ვინაიდან საქანელას მოძრაობის სიჩქარე და მიმართულება მუდმივად იცვლება, ჩვენ შეგვიძლია ვიგრძნოთ ჩვენი მოძრაობა.

ჩვენ ყველას შეგვხვედრია აბსოლუტური მოძრაობის გაზომვის შეუძლებლობის მაგალითები. მაგალითად, ჩვენ ვდგავართ შუქნიშნის წინ და ჩვენს წინ მყოფი მანქანა იწყებს ნელ-ნელა უკან გადახვევას. ანუ წინ მივდივართ? თავდაპირველად ძნელია იმის გაგება, თუ ვინ მოძრაობს. ჩვენი მატარებელი ნელა და შეუფერხებლად იწყებს მოძრაობას პლატფორმის გასწვრივ. ძილისგან გაღვიძებისას ვამჩნევთ, რომ მიმდებარე ლიანდაგზე მდგარი მატარებელი ნელ-ნელა უკან მოძრაობს. ან სულაც გვეჩვენება, რომ ასეა. სანამ ჩვენი საცნობარო სისტემა - ჩვენი მანქანა ან მატარებელი - არ დაიწყებს მოძრაობას აჩქარებით (წყვეტს ინერციულ ჩარჩოს), გაურკვეველია რა მოძრაობს და რა ისვენებს.

შეიძლება ჩანდეს, რომ აქ არის წინააღმდეგობა: აინშტაინმა გვასწავლა, რომ ობიექტის მასა მისი სიჩქარის ფუნქციაა და ახლა ჩვენ ვამტკიცებთ, რომ მოძრაობას ვერ განვსაზღვრავთ იმის გაზომვით, თუ როგორ იცვლება მასა მისი გავლენის ქვეშ. მაგრამ აქ არის ძალიან დახვეწილი განსხვავება. ინერციული საცნობარო ჩარჩოს შიგნით, ყველა რაოდენობა უცვლელი რჩება. როდესაც ისინი იზომება სხვა საცნობარო სისტემიდან, რომელიც მოძრაობს პირველთან შედარებით, შეიცვლება ზომის და მასის მნიშვნელობები. თუ სამყაროს ყველა ნაწილი თანაბრად და ერთნაირად მოძრაობდა, ფარდობითობის თეორიას საერთო არაფერი ექნებოდა ჩვენი კვლევის თემასთან. მაგრამ ეს ასე არ არის. კოსმოლოგიის ბიბლიურ ანალიზში, რომელსაც ჩვენ ვატარებთ, მნიშვნელოვან როლს თამაშობს ერთი და იგივე მოვლენების სხვადასხვა ჩარჩოებიდან დაკვირვების უნარი.

ფარდობითობის განსაკუთრებული საფუძვლის მეორე ელემენტი კიდევ უფრო რთული გასაგებია. შეიძლება ითქვას, რომ ის უკიდურესობამდე გაუგებარია. ის აცხადებს, რომ სინათლის სიჩქარე, c, არის მუდმივი სიდიდე (c = 2,997925 x 108 მეტრი წამში ვაკუუმში - ყოველთვის) და იგივეა ყველა საცნობარო ჩარჩოში. ეს ფაქტი მაიკლსონ-მორლის ექსპერიმენტის შედეგებიდან გამოიკვეთა. თუ დაფიქრდებით ამ განცხადების მნიშვნელობაზე, შეძლებთ შეაფასოთ მისი გამბედაობა. აინშტაინმა თავის თავზე აიღო გამოაცხადა, რომ, მიუხედავად დამკვირვებლის მოძრაობის სიჩქარისა სინათლის წყაროსკენ ან მის მოშორებით, სინათლის სიჩქარე იგივე c-ის ტოლია. მოძრაობის სხვა ფორმას (როგორიცაა ხმის ტალღა) არ გააჩნია ეს თვისება. ეს ძალზე ალოგიკური ჩანს.

თუ ქვევრი ბურთის დამჭერს საათში 90 მილის სიჩქარით ესვრის, დამჭერი ხედავს, რომ ბურთი მისკენ მოდის 90 მილი საათში. ახლა, თუ ყველა წესის საწინააღმდეგოდ, დამჭერი ქვევრისკენ გარბის 20 მილი საათში, ბურთის სიჩქარე მჭერთან შედარებით იქნება 110 მილი საათში (90 + 20). ბურთის სიჩქარე ქვევრთან შედარებით იქნება იგივე, რაც ადრე, 90 მილი საათში. შემდეგ ჯერზე, ბურთის სროლის ნაცვლად, ქვევრი მჭერს აჩვენებს ბურთის სურათს. ის მოძრაობს დამჭერისკენ სინათლის სიჩქარით (c), ანუ დაახლოებით 300 მილიონი მეტრი წამში. ფლოტიანი დამჭერი, თავის მხრივ, ქვევრისკენ მიექანება სინათლის სიჩქარის მეათედი სიჩქარით, ანუ 30 მილიონი მეტრი წამში. და რას ნახავს ეს ჩვენი დამჭერი? ბურთის გამოსახულება, რომელიც უახლოვდება მას წამში 330 მილიონი მეტრით? არა! ეს არის ზუსტად სინათლის პარადოქსი - იწვევს დაბნეულობას, მაღიზიანებს, ზოგჯერ აღაშფოთებს კიდეც, მაგრამ ამავე დროს გვათავისუფლებს.

დამჭერი ხედავს ბურთის გამოსახულებას, რომელიც უახლოვდება მას ზუსტად სინათლის სიჩქარით, 300 მილიონი მეტრი წამში, მიუხედავად იმისა, რომ ის მისკენ გარბის და ამით საკუთარ სიჩქარეს უმატებს სინათლის სიჩქარეს. სინათლე, მიუხედავად დამკვირვებლის მოძრაობის სიჩქარისა სინათლის წყაროსთან მიმართებაში, ყოველთვის მოძრაობს c სიჩქარით. ყოველთვის. და ბურთის გამოსახულების მოძრაობის რა სიჩქარეს აღრიცხავს უმოძრაოდ მდგომი ქვევრი? მართალია, ასევე ს. როგორ აფიქსირებს ორი დამკვირვებელი, ერთი მოძრავი და მეორე უძრავად მდგარი, სინათლის ერთსა და იმავე სიჩქარეს? ლოგიკა და საღი აზრი ამბობს, რომ ეს შეუძლებელია. მაგრამ ფარდობითობა ამბობს, რომ ეს რეალობაა. და ეს რეალობა დადასტურდა მაიკლსონ-მორლის ექსპერიმენტში.

ორივე დამკვირვებელი აღრიცხავს სინათლის ერთსა და იმავე სიჩქარეს, რადგან მასის, სივრცისა და დროის ცვლილებების ფაქტი - რაც არ უნდა გაუგებარი ჩანდეს - არის რელატივისტური მექანიკის და სამყაროს ფუნდამენტური კანონი, რომელშიც ჩვენ ვცხოვრობთ. კანონები, რომლებიც არეგულირებენ ამ ცვლილებებს, ისეთია, რომ არაფერი ხდება მოცემულ სისტემაში, რაც აბსურდულად გამოიყურება. ის, ვინც მასშია, ვერ ამჩნევს რაიმე ცვლილებას. მაგრამ, ჩვენთან მოძრავ სხვა სისტემაზე დაკვირვებით, ჩვენ ვხედავთ, რომ ობიექტის ზომები მოძრაობის მიმართულებით მცირდება ობიექტის იმავე ზომებთან მიმართებაში, როდესაც ის მოსვენებულ მდგომარეობაშია. უფრო მეტიც, საათები, რომლებიც აჩვენებდნენ ზუსტ დროს, როდესაც ისინი მოსვენებულნი იყვნენ, მოძრაობდნენ, იწყებენ ჩამორჩენას საათებს „დასვენების მდგომარეობაში“ ჩვენს საცნობარო ჩარჩოში.

სინათლის სიჩქარის მუდმივობისა და ფარდობითობის პრინციპის ერთობლიობა აუცილებლად იწვევს დროის გაფართოებას. დროის გაფართოება შეიძლება აჩვენოს აზროვნების ექსპერიმენტის გამოყენებით, რომელიც გამოიყენა აინშტაინმა, როდესაც მან შეიმუშავა ფარდობითობის ძირითადი პრინციპები. ასეთი სააზროვნო ექსპერიმენტის მაგალითი მოყვანილია ტეილორმა და ვილერმა თავიანთ კლასიკურ წიგნში „სივრცისა და დროის ფიზიკა“0.

განვიხილოთ ორი საცნობარო სისტემა, რომელთაგან ერთი სტაციონარულია, მეორე კი მოძრავი. სტაციონარული სისტემა არის ჩვეულებრივი ფიზიკური ლაბორატორია. მეორე სისტემა არის მაღალი სიჩქარით მოძრავი რაკეტა, სრულიად გამჭვირვალე და გამჭვირვალე, რომლის შიგნით არის აბსოლუტურად გამჭვირვალე და გამჭვირვალე მეცნიერებისგან შემდგარი ეკიპაჟი. რაკეტას, მისი სრული გამჭვირვალობისა და გამტარიანობის გამო, შეუძლია გაიაროს ჩვენს ლაბორატორიაში მასთან და მის შიგთავსთან რაიმე ურთიერთქმედების გარეშე. ლაბორატორიაში A წერტილიდან (ნახ. 2) ხდება სინათლის ციმციმი, რომელიც დიაგონალურად მოძრაობს M წერტილში მდებარე სარკესთან. სარკიდან არეკლილი სინათლე ასევე დიაგონალურად გადადის B წერტილში. რაკეტის ჩამოსვლის დრო. ლაბორატორიამდე განისაზღვრება ისე, რომ რაკეტის აალებული წერტილის A მომენტში ემთხვევა ლაბორატორიის A წერტილს. რაკეტის სიჩქარე იყოს ისეთი, რომ რაკეტის A წერტილი ემთხვევა ლაბორატორიის B წერტილს ზუსტად იმ მომენტში, როდესაც სინათლის ციმციმი მიაღწევს B წერტილს. რაკეტის დამკვირვებლებს მოეჩვენებათ, რომ A წერტილიდან გაგზავნილი შუქი. რაკეტაზე პირდაპირ გადის B M წერტილში და უბრუნდება რაკეტის A წერტილს. ვინაიდან რაკეტის სიჩქარე მუდმივია (ეს არის ინერციული სისტემა), რაკეტაზე მყოფმა ადამიანებმა არ იციან, რომ ის მოძრაობს.

სინათლის მიერ გავლილი მანძილი, როგორც რაკეტის მგზავრები აღიქვამენ, არის 2y (A წერტილიდან M წერტილამდე და უკან). სინათლის იგივე გზა, რომელიც ხილულია ლაბორატორიაში მყოფთათვის, არის სამკუთხედის ორი გვერდის ჯამი - A წერტილიდან M წერტილამდე და M წერტილიდან B წერტილამდე. ცხადია, ეს გზა უნდა იყოს უფრო დიდი ვიდრე ხილული გზა. რაკეტის მგზავრები. ჩვენ შეგვიძლია ზუსტად გამოვთვალოთ მათ შორის განსხვავება პითაგორას თეორემის გამოყენებით. ამრიგად, დავასკვნათ, რომ რაკეტიდან დაკვირვებული სინათლის გზა უფრო მოკლეა, ვიდრე ლაბორატორიიდან დაფიქსირებული სინათლის გზა.

ბრინჯი. 2.

შეგახსენებთ, რომ სინათლის სიჩქარე ორივე სისტემაში ერთნაირია. ეს არის ფარდობითობის თეორიის ერთ-ერთი მტკიცედ ჩამოყალიბებული ფუნდამენტური პრინციპი. ასევე ცნობილია, რომ ყველა შემთხვევაში მოძრაობაში გატარებული დრო უდრის გავლილი მანძილის გაყოფას მოძრაობის სიჩქარეზე. 100 მილის გამგზავრებისთვის საჭირო დრო საათში 50 მილი არის ორი საათი. ვინაიდან სინათლის სიჩქარე როგორც ლაბორატორიაში, ასევე რაკეტაში მოძრავი მეცნიერებისთვის უდრის c-ს, ხოლო ლაბორატორიაში სინათლის მიერ გავლილი მანძილი უფრო დიდია ვიდრე რაკეტაში მის მიერ გავლილი მანძილი, დროის ინტერვალი ციმციმა უნდა იყოს მეტი სინათლე A წერტილში და სინათლის ჩამოსვლა ლაბორატორიაში B წერტილში, ვიდრე რაკეტაში.

მხოლოდ ერთი მოვლენა მოხდა. იყო მხოლოდ ერთი სინათლის ციმციმი და ორ საცნობარო ჩარჩოში დაკვირვებულმა შუქმა ერთხელ დაასრულა თავისი მოგზაურობა. თუმცა, ამ მოვლენის ხანგრძლივობა განსხვავებული იყო, როდესაც იზომება ორი განსხვავებული მითითების ჩარჩოში.

გაზომილ დროში ამ განსხვავებას ჰქვია დროის რელატივისტური გაფართოება და სწორედ ეს გაფართოება დამაჯერებლად უერთდება შექმნის ექვს დღეს კოსმოლოგიის 15 მილიარდ წელს.

ზოგადი ფარდობითობის საფუძვლიანი ცნებები არის სპეციალური ფარდობითობის იდეების განვითარება, მაგრამ უფრო რთული. ფარდობითობის ფარდობითობა ეხება ინერციულ სისტემებს, ზოგადი ფარდობითობა ეხება როგორც ინერციულ, ასევე არაინერციულ (აჩქარებულ) სისტემებს. არაინერციულ სისტემებში გარე ძალები - როგორიცაა გრავიტაციული ძალები - გავლენას ახდენს ობიექტების მოძრაობაზე. გრავიტაციის განსაკუთრებული რელატივისტური თვისება, რომელიც პირდაპირ კავშირშია იმ პრობლემასთან, რომელსაც ჩვენ ვსწავლობთ, არის ის, რომ გრავიტაცია - ისევე როგორც სიჩქარე - იწვევს დროის გაფართოებას. მთვარეზე იგივე საათი უფრო სწრაფად მუშაობს ვიდრე დედამიწაზე, რადგან მთვარის გრავიტაცია სუსტია. როგორც დავინახავთ, გრავიტაცია გადამწყვეტ როლს თამაშობს შექმნისა და დიდი აფეთქების შერიგებაში.

გრავიტაციული მიზიდულობის ძალები ზუსტად ისევე იგრძნობა, როგორც აჩქარების გამომწვევი ძალები. მაგალითად, აღმავალ ლიფტში ვგრძნობთ იმ ძალას, რომლითაც იატაკი აჭერს ჩვენს ფეხებს; ის რეალურად გვიბიძგებს ლიფტთან ერთად. ეს აღიქმება, როგორც ძალა, რომელსაც ვიგრძნობთ სტაციონარულ ლიფტში დგომისას, თუ როგორმე დედამიწის გრავიტაციული ძალა მოულოდნელად გაიზარდა. აინშტაინი ამტკიცებდა, რომ რადგან გრავიტაცია აღიქმება ისევე, როგორც ნებისმიერი სხვა ძალა, რომელიც იწვევს მოძრაობის ცვლილებას, მან იგივე შედეგი უნდა გამოიღოს. ვინაიდან ამაჩქარებელი ძალები იწვევენ მოძრაობის ცვლილებებს და დროის გაფართოებას, გრავიტაციის ცვლილებამ ასევე უნდა გამოიწვიოს დროის გაფართოება.

ვინაიდან ფარდობითობის თეორიის დროის გაფართოების ასპექტი ძალზე მნიშვნელოვანია კოსმოლოგიური და ბიბლიური კალენდრების გაერთიანების პრობლემისთვის, ძალიან მნიშვნელოვანია იმის ჩვენება, რომ დროის გაფართოება რეალურად არსებობს. ყოველივე ამის შემდეგ, რელატივისტური ცვლილებები შესამჩნევი ხდება მხოლოდ იმ შემთხვევებში, როდესაც შედარებითი სიჩქარე უახლოვდება სინათლის სიჩქარეს. წამში 30 მილიონ მეტრზეც კი, სინათლის სიჩქარის მეათედი, დროის გაფართოება ერთ პროცენტზე ნაკლებია.

სინათლის სიჩქარესთან მიახლოებული სიჩქარე იშვიათია ყოველდღიურ ცხოვრებაში, მაგრამ გავრცელებულია კოსმოლოგიასა და მაღალი ენერგიის ფიზიკაში. თუმცა, უნდა აღინიშნოს, რომ დროის გაფართოების გაზომვის რეალური შესაძლებლობა არ ხდის იდეას უფრო ხელმისაწვდომს გასაგებად. მიუხედავად ამისა, ეს გვაძლევს საშუალებას გადავიტანოთ იგი წმინდა თეორიული კონცეფციის კატეგორიიდან ემპირიული ფაქტების სფეროში. ადამიანის საქმიანობის საკმაოდ ფართო სპექტრი - მაღალი ენერგიის ფიზიკის ლაბორატორიებში ექსპერიმენტებიდან დაწყებული კომერციული ავიახაზების რეგულარულ ფრენებამდე - საშუალებას გვაძლევს ვაჩვენოთ დროის გაფართოება.

ერთ-ერთი მრავალი ელემენტარული ნაწილაკი, რომელიც წარმოიქმნება ფიზიკის ლაბორატორიებში ექსპერიმენტების დროს, არის მუ მეზონი. მას აქვს ნახევარგამოყოფის პერიოდი ერთი და ნახევარი მიკროწამი. თუმცა, მუ მეზონები ჩნდებიან არა მხოლოდ მაღალი ენერგიის ფიზიკის ლაბორატორიებში, არამედ დედამიწის ატმოსფეროს ზედა ფენებშიც, როდესაც კოსმოსური სხივები ეჯახება ატმოსფერული გაზის ატომების ბირთვებს. ვინაიდან კოსმოსური გამოსხივების ენერგია ძალიან მაღალია, მუ მეზონები მათი ფორმირების მომენტში იძენენ სინათლის სიჩქარის თითქმის ტოლ სიჩქარეს. ასეთ მაღალ სიჩქარეზე ხდება დროის გაფართოება, რომლის გაზომვაც შესაძლებელია. მაშინაც კი, როდესაც მოძრაობს სინათლის სიჩქარესთან ახლოს, მუ მეზონებს სჭირდებათ 200 მიკროწამი, რათა გაიარონ 60 კილომეტრი ატმოსფეროს ფენიდან, საიდანაც ისინი წარმოიქმნება დედამიწის ზედაპირზე. ვინაიდან მუ მეზონს აქვს ნახევარგამოყოფის პერიოდი ერთი და ნახევარი მიკროწამი, ტრანზიტის დრო 200 მიკროწამი მოიცავს მისი ნახევარგამოყოფის 133-ს. გავიხსენოთ, რომ ყოველი ასეთი ნახევარ პერიოდის განმავლობაში დარჩენილი ნაწილაკების ნახევარი იშლება. 133 ნახევარციკლის შემდეგ, მუ-მეზონების ის ნაწილი, რომელიც უნდა გადარჩეს და მიაღწიოს დედამიწის ზედაპირს, იქნება ტოლი "/2 x 1/2 x"/2 და ასე შემდეგ 133-ჯერ, რაც არის მემილიონედის მემილიონედი. მე-მეზონების რაოდენობის მილიარდი ნაწილი, რომლებმაც დაიწყეს მოგზაურობა დედამიწის ზედაპირზე. ეს რიცხვი იმდენად მცირეა, რომ თითქმის არცერთი მუ მეზონი არ უნდა მიაღწიოს დედამიწას. მათი დიდი უმრავლესობა გზაში დაიშლება. თუმცა, თუ ზედა ატმოსფეროში წარმოქმნილი მუ მეზონების რაოდენობას შევადარებთ დედამიწის ზედაპირს მიმავალი მუ მეზონების რაოდენობას, გაკვირვებული აღმოვაჩენთ, რომ „მათი საწყისი რიცხვიდან/8 წარმატებით მიდის დანიშნულების ადგილზე“. 1/8 მიონი ნიშნავს, რომ მათი 60 კმ მოგზაურობის დროს სრულდება მხოლოდ სამი ნახევარპერიოდი, რომელიც სინათლის სიჩქარესთან ახლოს მოძრაობს, გასული (რელატივისტური) დრო არის მხოლოდ სამი - 4,5 მიკროწამი (3 x 1,5 მიკროწამი დედამიწის ზედაპირზე დამკვირვებლისთვის გაივლის მინიმუმ 200 მიკროწამი - მინიმალური დრო 60 კილომეტრის გავლაზე ატმოსფეროდან ზედაპირზე და ერთი და იგივე მოვლენა ხდება ორ სხვადასხვა დროს ინტერვალები - 4,5 მიკროწამი სწრაფად მოძრავი მუ-მეზონის საცნობარო ჩარჩოში და 200 მიკროწამი ზედაპირზე მდგომი დამკვირვებლის საცნობარო ჩარჩოში კიდევ ერთხელ გავიხსენოთ, რომ საუბარია ერთ მოვლენაზე. მაგრამ იმის გამო, რომ დამკვირვებელი და დაკვირვებული ობიექტი ერთმანეთთან შედარებით მოძრაობენ, ამ ერთი მოვლენისთვის დროის ორი განსხვავებული პერიოდია. და ორივე მათგანი აბსოლუტურად მართალია!

მაგრამ მუ მეზონები საკმაოდ ეგზოტიკური ნაწილაკებია და სკეპტიკოსმა შეიძლება ჩაიცინოს და უნდობლად გაიქნია თავი. ბოლოს და ბოლოს, არცერთ დამკვირვებელს არ შეუძლია მიონების კომპანიაში მოგზაურობა. ჩვენ ვეყრდნობით მხოლოდ მათ ნახევარგამოყოფის პერიოდს, როგორც მათთან ერთად მოძრავი საათი.

რაც შეეხება რეალურ საათს და მასთან მოძრავ ადამიანს და დროის გაფართოებას ყველაზე პირდაპირი გზით გაზომავს? ეს აშკარად უფრო დამაჯერებლად გამოიყურება. და ეს არის ზუსტად ის, რაც იტყობინება პრესტიჟულ ჟურნალში Science-ში Hafele and Keating12-ის მიერ ვაშინგტონის უნივერსიტეტიდან და აშშ-ს საზღვაო ლაბორატორიიდან. მათ გაუგზავნეს ცეზიუმის საათის ოთხი კომპლექტი Boeing 707 და Concorde თვითმფრინავებზე, რომლებიც TWA-სა და Pan Am-ის საკუთრებაში არიან და რეგულარულ კომერციულ ფრენებს ახორციელებენ მთელ მსოფლიოში. ეს საათები შეირჩა, რადგან ისინი ძალიან ზუსტია.

დედამიწა ბრუნავს დასავლეთიდან აღმოსავლეთისკენ. თუ დედამიწას კოსმოსიდან შევხედავთ, მისი ჩრდილოეთ პოლუსზე ყოფნისას დავინახავთ, რომ აღმოსავლეთისკენ ფრენისას თვითმფრინავის სიჩქარეს ემატება დედამიწის სიჩქარე. როგორც ფარდობითობის თეორიამ იწინასწარმეტყველა, თვითმფრინავის ბორტზე მყოფი საათები იმავე საათების უკან იყო, რომელიც მდებარეობდა აშშ-ს საზღვაო ლაბორატორიაში ვაშინგტონში (ამ ექსპერიმენტში გამოყენებული ყველა საათი მოწოდებული იყო ლაბორატორიის მიერ). დასავლეთის მიმართულებით ფრენისას თვითმფრინავის სიჩქარეს აკლდება დედამიწის ბრუნვის სიჩქარე და ფარდობითობის თეორიასთან სრული თანხმობით, ამ თვითმფრინავის საათებმა წინ მიიწია. ჰეფელესა და კიტინგის აზრით, „მეცნიერებაში შესაბამისი ემპირიული ფაქტები უფრო ძლიერია, ვიდრე თეორიული არგუმენტები. ეს შედეგები იძლევა ცალსახა ემპირიულ გადაწყვეტას ცნობილი საათის პარადოქსისთვის.“3

არა მხოლოდ დროის აღქმა, არამედ დროის რეალური მსვლელობაც იცვლება დამკვირვებლების ფარდობითი მოძრაობის მიხედვით. ნებისმიერ მოცემულ ჩარჩოში, ყველაფერი საკმაოდ ნორმალურად გამოიყურება. მაგრამ როდესაც ორი სისტემა ჯერ განცალკევებულია და შემდეგ ხელახლა არის დაკავშირებული და საათის ჩვენებები შედარებულია, მათში დროის მსვლელობა განსხვავებულია (ფაქტობრივი „დაბერება“).

ჰეფელე-კიტინგის დროის გაფართოების ექსპერიმენტების განსაკუთრებით საინტერესო ასპექტი იყო ის, რომ მათ გამოსცადეს როგორც სპეციალური, ასევე ზოგადი ფარდობითობა. ფარდობითობის ზოგადი თეორიის მიხედვით, სიმძიმის სიძლიერის სხვაობა გავლენას ახდენს ხანგრძლივობაზე ისევე, როგორც ფარდობითი სიჩქარის სხვაობა, როგორც ამას ფარდობითობის სპეციალური თეორია ამტკიცებს. გრავიტაციული ველის მოქმედება ნებისმიერ ობიექტზე უკუპროპორციულია ობიექტებს შორის მანძილის კვადრატის. როდესაც მანძილი გაორმაგდება, გრავიტაციული მიზიდულობა მცირდება ოთხჯერ. რაც უფრო შორს არის ობიექტი დედამიწიდან, მით უფრო სუსტია დედამიწის მიზიდულობა მის მიმართ. იმის გამო, რომ თვითმფრინავები დედამიწის ზედაპირზე მაღლა დგას (Boeing 707-ის ტიპიური ფრენის სიმაღლე 10 კმ, ხოლო Concorde არის 20 კმ), დედამიწის გრავიტაციული ეფექტი თვითმფრინავის საათებზე განსხვავდებოდა ზემოქმედებისგან. საათები, რომლებიც დედამიწის ზედაპირზე იყო საზღვაო ძალების ლაბორატორიებში. ექსპერიმენტში დაფიქსირებული საათის დროში ცვლილებები შეესაბამებოდა ფარდობითობის ზოგადი თეორიის პროგნოზებს (რომელიც ითვალისწინებს როგორც მოძრაობის, ასევე გრავიტაციის გავლენას).

ამ ექსპერიმენტმა, ისევე როგორც ყველა მისმა მსგავსმა, დაამტკიცა, რომ აინშტაინის ფარდობითობის სპეციალური და ზოგადი თეორიები სწორად აღწერს ჩვენი სამყაროს რეალურ მახასიათებლებს. ფარდობითობა აღარ არის სუფთა თეორია. ფარდობითობა დადასტურებული, ემპირიულად დადასტურებული ფაქტია. სხვა სიტყვებით რომ ვთქვათ, ფარდობითობის თეორია გახდა ფარდობითობის კანონი.

ახლა კი, ამ კანონის საფუძველზე, რომელიც დასაბუთებულია ერთ-ერთი საბუნებისმეტყველო მეცნიერებით, რომელიც აღწერს სამყაროს, შეგვიძლია განვაგრძოთ შემოქმედების პირველი ექვსი დღის განხილვა - ის პერიოდი, რომელშიც ბუნების მეცნიერება და თეოლოგია, ერთი შეხედვით, ეწინააღმდეგება ერთმანეთს.

მოდით განვიხილოთ შემოქმედის, სამყაროსა და ადამიანის ურთიერთობაში მომხდარი ცვლილებები იმ მომენტიდან, რომელსაც ჩვენ „დასაწყისს“ ვუწოდებთ. ამავდროულად, ერთი წუთითაც არ უნდა დავკარგოთ მხედველობიდან, რომ დროის მსვლელობაში სხვაობა შეიძლება დაფიქსირდეს მხოლოდ იმ შემთხვევაში, თუ შევადარებთ ერთი და იგივე მოვლენებზე დაკვირვებას ორი განსხვავებული საცნობარო სისტემიდან. მაგრამ ეს საკმარისი არ არის - ასევე აუცილებელია, რომ ამ ორ საცნობარო სისტემაში ან გრავიტაციული ძალები მნიშვნელოვნად განსხვავდებოდეს ერთმანეთისგან, ან მათი მოძრაობის ფარდობითი სიჩქარე წამში 300 მილიონ მეტრს მიუახლოვდეს, ანუ სინათლის სიჩქარეს. ყოველი სისტემის შიგნით, განურჩევლად მისი ფარდობითი სიჩქარისა თუ მასში მოქმედი გრავიტაციული ძალისა, ყველაფერი ხდება ნიუტონის კანონების სრული დაცვით, ანუ ყველაფერი ნორმალურად და ლოგიკურად გამოიყურება, ისევე როგორც აქ დედამიწაზე, თუმცა ჩვენ ვჩქარობთ სიჩქარით სივრცეში.

შემოქმედს ჰქონდა და აქვს სამყაროს შექმნის გარკვეული ინტერესი. ჩვენ შეგვიძლია ვივარაუდოთ ეს იმის საფუძველზე, რომ სამყარო არსებობს. თუმცა, ჩვენ არ ვიცით, რა არის ეს ინტერესი. თუმცა, ჩვენ შეგვიძლია ვიპოვოთ ამის შესახებ გარკვეული მინიშნებები შემოქმედსა და სამყაროს შორის ურთიერთქმედების გაანალიზებით მისი შექმნისა და არსებობის მთელი პერიოდის განმავლობაში. ტრადიციული თეოლოგია თვლის, რომ შემოქმედს რომ სურდა სამყაროს შექმნა ერთი დარტყმით, ის ამას გააკეთებდა. მაგრამ ბიბლიური ცნობიდან ირკვევა, რომ მისი გეგმა არ იყო სრულად ჩამოყალიბებული სამყაროს შექმნა ერთი მოქმედებით. რატომღაც აირჩიეს ეტაპობრივი განვითარების მეთოდი. და წიგნის "დაბადება" პირველი ორი თავი სწორედ სამყაროს ეტაპობრივი ფორმირების აღწერას ეძღვნება.

თუ ჩვენ ვითამაშებთ იმ წესებით, რომლების მიხედვითაც სამყარო მოქმედებს დღეს - და ეს წესები არის ფიზიკური კანონები, რომლებიც ჩვენ ვიცით - მაშინ სამყაროს თანდათანობითი განვითარება პირველადი სუბსტანციიდან, რომელიც არსებობდა დიდი აფეთქების მომენტში, აბსოლუტურად აუცილებელი იყო გაჩენისთვის. ადამიანისა. მაგრამ თავად დედამიწა და ყველაფერი, რაც მასზე არსებობს, არ არის დიდი აფეთქების პირდაპირი პროდუქტები. ჩვენ საკმაოდ ნათლად გვეუბნებიან, რომ თავიდან დედამიწა უფორმო და ცარიელი იყო, ან ებრაულად გოჰუ და ბოჰუ. ბირთვული ნაწილაკების წამყვანი ფიზიკოსები ახლა T და B-ს (ტოჰუ და ბოჰუ) მოიხსენიებენ, როგორც ორ ორიგინალურ „აგურს“, საიდანაც აგებულია მთელი მატერია. დიდი აფეთქების ძალამ ფაქტიურად შეკუმშა ეს გიბები წყალბადად და ჰელიუმად - იმ მომენტში სხვა ელემენტები თითქმის არ წარმოიქმნა. და მხოლოდ კოსმოსის ალქიმიამ შექმნა შემდგომში ყველა სხვა ელემენტი ამ პირველყოფილი წყალბადისა და ჰელიუმისგან.

დედამიწა და მთელი მზის სისტემა არის მატერიის ერთობლიობა, რომელმაც ჩვენამდე მოაღწია ვარსკვლავების სიღრმეში სუპერ შეკუმშვის უამრავი ციკლის შემდეგ. ამ წნევამ ისე მჭიდროდ შეკუმშა წყალბადი და ჰელიუმი, რომ მათი ბირთვები შეუერთდა და კვლავ განცალკევდა, ქმნიდა უფრო მძიმე ელემენტებს, როგორიცაა ნახშირბადი (ნამდვილად სიცოცხლის ნივთიერება), რკინა, ურანი და დანარჩენი 89 ელემენტი, რომლებიც ქმნიან სამყაროს. შემდეგ ვარსკვლავები აფეთქდნენ და თავიანთი ახლად წარმოქმნილი ელემენტები გამოუშვეს სამყაროში, რამაც ხარბად შთანთქა ისინი და გამოიყენა სხვა ვარსკვლავების შესაქმნელად. ვარსკვლავების დაბადება და მათი სიკვდილი აუცილებელი იყო დიდი აფეთქების შემდეგ წარმოქმნილი წყალბადის და ჰელიუმის საბოლოოდ გარდაქმნის ელემენტებად, რომლებიც აუცილებელია სიცოცხლის შესაქმნელად იმ სახით, როგორიც ჩვენთვის ცნობილია. ბიბლიის ინტერპრეტაციებში, კომენტატორებმა, როგორიცაა მაიმონიდე და რაში, განმარტეს, რომ ღმერთმა შექმნა და გაანადგურა მრავალი სამყარო დედამიწაზე სიცოცხლის შექმნის პროცესში. მაგრამ აქ მე მაიმონიდებს არ ვეყრდნობი; ზემოაღნიშნული ინფორმაცია მივიღე ასტროფიზიკოსებისგან, ვუსლისა და ფილიპსისგან.

ასე რომ, თუ ჩვენ ყველაფერი გვაქვს გასაკეთებელი ადამის გამოჩენამდე ექვსი დღის განმავლობაში, როგორ შეგვიძლია ჩავჭიმოთ სამყაროს ფორმირებისა და განადგურების ყველა ციკლი დროის ამ მონაკვეთში? ბიბლიური კომენტატორები, რომლებზეც ჩვენ ვეყრდნობით, ნათლად აცხადებენ, რომ შექმნის პირველი ექვსი დღე არის ექვსი დღე 24 საათის განმავლობაში. ეს ნიშნავს, რომ ადამიანს, ვინც დროს აკონტროლებდა, მაშინ უნდა ჩაეწერა იგივე 24 საათის გავლა. მაგრამ ვის შეეძლო იმ დროს დასწრებოდა დროის მსვლელობის გასაზომად? იმ მომენტამდე, როდესაც ექვსი დღის შემდეგ ადამი გამოჩნდა, მხოლოდ უფალ ღმერთს შეეძლო საათის თვალყურის დევნება. და ეს არის მთელი აზრი.

როდესაც ჩვენი სამყარო შეიქმნა - ადამიანის გაჩენის მომენტამდე - ღმერთი მჭიდროდ არ იყო დაკავშირებული დედამიწასთან. შექმნის ექვსი დღის პირველი ერთი ან ორი დღის განმავლობაში დედამიწა ჯერ არ არსებობდა! მიუხედავად იმისა, რომ დაბადების 1:1-ში ნათქვამია, რომ „თავდაპირველად ღმერთმა შექმნა ცა და დედამიწა“, მომდევნო მუხლში ნათქვამია, რომ დედამიწა ცარიელი და უფორმო იყო. დაბადების წიგნის პირველი მუხლი, ფაქტობრივად, ძალიან ზოგადი განცხადებაა, რაც იმას ნიშნავს, რომ თავიდანვე შეიქმნა პირველადი ნივთიერება, საიდანაც მომდევნო ექვსი დღის განმავლობაში ცა და დედამიწა უნდა ჩამოყალიბებულიყო. ქვემოთ, წიგნის „გამოსვლა“ 31:17 მუხლში უფრო ნათლად არის ნათქვამი: „...ექვს დღეში შექმნა უფალმა ცა და მიწა...“. რისგან იყო „შექმნილი“ ცა და დედამიწა ამ ექვსი დღის განმავლობაში? იმ ექვსი დღის „დასაწყისში“ შექმნილი ნივთიერებიდან. ვინაიდან ადრეულ სამყაროში არ არსებობდა დედამიწა და არ არსებობდა საცნობარო სისტემების მჭიდრო კავშირის ან ურთიერთშეღწევის შესაძლებლობა, არ არსებობდა საერთო კალენდარი ღმერთისა და დედამიწისთვის.

ფარდობითობის კანონმა გვასწავლა, რომ ღმერთს არ შეუძლია აირჩიოს კალენდარი, რომელიც იქნება სამართლიანი სამყაროს ყველა კუთხისთვის, ან თუნდაც შეზღუდული რაოდენობისთვის, რამაც როლი ითამაშა კაცობრიობის გაჩენაში. ფარდობითობის კანონი, სამყაროს ერთ-ერთი ფუნდამენტური კანონი, რომელიც შეიქმნა მის შექმნისას, შეუძლებელს ხდის შემოქმედისა და მატერიის ამ მთლიანობის თითოეული ნაწილის არსებობას, რომელიც საბოლოოდ გადაიქცა კაცობრიობად და პლანეტად. დედამიწა, რომელზეც ის ცხოვრობს.

ჩვენ ვიცით, რომ ფარდობითობის კანონის შესაბამისად, გაფართოებულ სამყაროში შეუძლებელია აღწერო დრო, რომელიც მოიცავს მოვლენების გარკვეულ თანმიმდევრობას სამყაროს ერთ ნაწილში ისე, რომ ის ტოლი იყოს იმავე მოვლენების დროს. დაკვირვებული სამყაროს სხვა ნაწილიდან. სხვადასხვა გალაქტიკების ან თუნდაც ვარსკვლავების მოძრაობასა და გრავიტაციულ ძალებში განსხვავებები იმავე გალაქტიკაში აბსოლუტურ დროს წმინდა ლოკალურ ფენომენად აქცევს. სამყაროს სხვადასხვა კუთხეში დრო განსხვავებულად მიედინება.

ბიბლია არის სახელმძღვანელო, რომელიც აღწერს კაცობრიობის მოგზაურობას სიცოცხლესა და დროში. ადამიანში სამყაროს ფიზიკური საოცრების მადლიერების ჩასანერგად, ეს სახელმძღვანელო მოიცავს პროცესის აღწერას, რომელმაც ცარიელი, უფორმო სამყაროდან მიიყვანა სახლამდე, რომელშიც კაცობრიობა შეიძლება იარსებოს. მაგრამ ამ პროცესის აღწერისთვის ერთი დროის ჩარჩოს არჩევა თითქმის შეუძლებელია, რადგან ძალიან ბევრი ფაქტორი პირდაპირ გავლენას ახდენს დროის სიჩქარეზე. ეს ფაქტორები მოიცავს გრავიტაციულ ძალებს ბევრ ვარსკვლავში, რომელთა სიღრმეში პირველადი წყალბადი და ჰელიუმი გარდაიქმნა სიცოცხლის საფუძველში არსებულ ელემენტებად და გალაქტიკათაშორისი გაზის მოძრაობა, რომელიც კონდენსირებულია ნისლეულში მოძრაობის პროცესში, შემდეგ კი ვარსკვლავებად და სუპერნოვაში. აფეთქებები, რომლებიც აღნიშნავენ ვარსკვლავების სიკვდილს და შემდგომ აღორძინებას, რომლებიც ქმნიან ირმის ნახტომსა და დედამიწის მასას. დროის მსვლელობა იყო ცხოვრების ის ასპექტი, რომელიც, აინშტაინის გააზრებამდე, ჩვენ შეცდომით გვეგონა, რომ უცვლელი იყო. არარეალურია, არა, უბრალოდ შეუძლებელია ერთსა და იმავე საათს ყველა საუკუნეში გაზომოს მთელი იმ კოსმოსური ნივთიერების ასაკი, რომლისგანაც ჩვენ ვართ შედგენილი.

მატერიის ოდისეა დიდი აფეთქების სუბსტანციიდან მის ამჟამინდელ მდგომარეობამდე იყო ზედმეტად რთული, ზედმეტად მრავალფეროვანი იმისთვის, რომ მასში დროის მსვლელობა ერთი და იგივე საათით გაზომილიყო. ვის შეუძლია ახლა თქვას რამდენმა გალაქტიკამ ან კონკრეტულმა სუპერნოვამ საბოლოოდ წარმოშვა ელემენტები, რომლებიც ქმნიან ჩვენს ფიზიკურ სხეულებს? ჩვენ, ადამიანები და მზის სისტემაში არსებული ყველაფერი, მათ შორის მზე და პლანეტები, დიდი ხნის წინ წასული ვარსკვლავების ფრაგმენტები ვართ. ჩვენ ფაქტიურად ვარსკვლავური მტვრისგან ვართ შექმნილი. ნახშირბადის, აზოტის ან ჟანგბადის რომელ ატომებს ეხება ეს დრო? შენს თუ მეზობლის ატომებს? ისინი, რომლებიც თქვენი კანის ნაწილაკების ნაწილია, თუ ისინი, რომლებიც თქვენი სისხლის წვეთშია? სავარაუდოა, რომ თითოეული მათგანი სხვადასხვა ვარსკვლავის სიღრმეში დაიწყო და, შესაბამისად, თითოეულ მათგანს აქვს თავისი უნიკალური ასაკი. კოსმოსური მატერიის გარდაქმნები, რომლებიც მოხდა დედამიწის წარმოქმნამდე, მოხდა უამრავ ვარსკვლავში, ერთდროულად და თანმიმდევრულად. თითოეულ ვარსკვლავს, თითოეულ სუპერნოვას ჰქონდა თავისი გრავიტაცია და მოძრაობის საკუთარი სიჩქარე და, შესაბამისად, საკუთარი სივრცე-დროის საცნობარო ჩარჩო.

მილიარდობით კოსმოსური საათი იკეცებოდა (და ახლაც იკეცება), თითოეული თავისი, ადგილობრივად სწორი ტემპით. ყველამ ერთ მომენტში დაიწყო ტიკტიკა - დიდი აფეთქების მომენტი და ყველამ ერთდროულად მიაღწია იმ პერიოდს, როდესაც ადამი გამოჩნდა. მაგრამ აბსოლუტური, ადგილობრივი დრო, რომელიც გავიდა „დასაწყისიდან“ იმ მომენტამდე, როდესაც მატერიის თითოეულმა ნაწილაკმა წვლილი შეიტანა კაცობრიობის შექმნაში, ძალიან განსხვავებული იყო თითოეული ვარსკვლავისთვის და თითოეული ნაწილაკისთვის. მიუხედავად იმისა, რომ მატერიის გარდაქმნები ერთდროულად დაიწყო და დასრულდა, აინშტაინის თეორიიდან გამომდინარეობს, რომ მატერიის თითოეული მოცემული ნაწილაკის ასაკი მნიშვნელოვნად განსხვავდება მატერიის სხვა ნაწილაკების ასაკისაგან, რომლებთანაც იგი საბოლოოდ გაერთიანდა და შექმნა მზის სისტემა და შემდეგ კაცობრიობა. ჩვენი მსჯელობა არ არის მეტ-ნაკლებად დახვეწილი, ვიდრე, ვთქვათ, 200 მიკროწამის გამოვლენა 4,5 მიკროწამში, რომელიც გადის მაშინ, როდესაც მუ მეზონები, რომლებიც წარმოიქმნება ზედა ატმოსფეროში კოსმოსური გამოსხივების ზემოქმედების შედეგად, აღწევს დედამიწის ზედაპირს. 4,5 მიკროწამში გადის 200 მიკროწამი. ამ დადასტურებული ფაქტის უკეთ გაგება შესაძლებელია აინშტაინის სააზროვნო ექსპერიმენტით, რომელშიც მეცნიერები მაღალსიჩქარიანი რაკეტის ბორტზე და სტაციონარული ლაბორატორიის მეცნიერები ჩაწერენ დროის ორ განსხვავებულ პერიოდს ერთი და იმავე მოვლენისთვის. ამ სიტუაციას არავითარი კავშირი არ აქვს გარდაცვლილი ვ.კ.-ის განცხადებასთან. ფილდსი, რომელმაც თქვა, რომ ერთი გრძელი საღამოს განმავლობაში იგი ფილადელფიაში ცხოვრობდა მთელი კვირა15. მისი განცხადება ეხება ემოციური შეგრძნებების სფეროს; ჩვენს შემთხვევაში ფიზიკურ ფაქტთან გვაქვს საქმე. როდესაც ვსაუბრობთ მილიარდ წელზე, ჩვენ არ ვგულისხმობთ, რომ მათ განვიცდით როგორც მილიარდი წელი. მილიარდი წელი მართლაც გავიდა! თუ იმავე ექვსი დღის განმავლობაში არსებობდა საათი სამყაროს იმ ნაწილში, რომელიც ახლა დედამიწის მიერ არის დაკავებული, ის სულაც არ დააფიქსირებდა 15 მილიარდ წელს. ადრეულ სამყაროში, სივრცისა და დროის გამრუდება ამ ადგილას, სავარაუდოდ, სრულიად განსხვავებული იყო, ვიდრე ახლა.

სამყაროს თანმიმდევრული განვითარების აღწერისთვის, საჭირო იყო რაიმე სახის კომპრომისის პოვნა. როგორც ასეთი კომპრომისი, შემოქმედმა აირჩია ადამის გამოჩენამდე წინა დროისთვის საკუთარი საცნობარო ჩარჩო, რომელშიც მთელი სამყარო აღიქმებოდა როგორც ერთიანი მთლიანობა.

ადამის შექმნა თვისობრივად განსხვავდებოდა ყველა სხვა მოვლენისგან, რომელიც თან ახლდა სამყაროს შექმნას. ეს მიუთითებდა სამყაროსთან ღმერთის ურთიერთობაში ფუნდამენტურ ცვლილებაზე. ჩვენ ვიცით, რომ სამყაროში არსებული ყველა საგანი, ორგანული და არაორგანული, ცოცხალი და უსულო, შედგება მატერიისგან, რომლის წარმოშობა შეიძლება სათავეში აღმოჩნდეს პირველქმნილ ქმნილებამდე. ამ თვალსაზრისით არც კაცობრიობაა გამონაკლისი. ნათლად აგვიხსნა, რომ ჩვენი წარმოშობის მატერიალური წყაროა „დედამიწის მტვერი“. ყველა ცოცხალ არსებას (დაბადება 1:30), მათ შორის ადამიანებსაც (დაბადება 2:7), მიეცა ცოცხალი სული (ებრაულად ნეფეში). თუმცა, მხოლოდ ადამს მიეცა რაღაც ახალი, უნიკალური მთელი სამყაროსთვის - ღმერთის ცოცხალი სუნთქვა (დაბადება 2:7).

და სწორედ ამ მომენტში, როდესაც ღმერთმა ადამს შთაბერა მისი სიცოცხლის სუნთქვა (ებრაულად, ნეშამა), შემოქმედიც და მისი ქმნილებაც განუყოფლად დაუკავშირდნენ ერთმანეთს. სწორედ ამ მომენტში მილიარდობით შესაძლო საათიდან შეუქცევად იქნა არჩეული მხოლოდ ერთი, რომლითაც ამიერიდან ყველა მომავალი მოვლენის მიმდინარეობა უნდა გაიზომოს.

რელატივისტური ფიზიკოსების ჟარგონში, ადამის გამოჩენის მომენტში, სამყაროს იმ ნაწილმა, რომელიც ადამიანის ჰაბიტატად იქცა, დაიწყო ფუნქციონირება იმავე სივრცე-დროის მითითების ჩარჩოში, როგორც მისმა შემოქმედმა. ამ მომენტიდან დაწყებული, ბიბლიის ქრონოლოგია და დედამიწაზე დროის დინება გაერთიანდა - ღმერთსა და ადამიანს შორის საერთო სივრცე-დროითი ურთიერთობა ამიერიდან დაფიქსირდა.

ამ ახალი კავშირის შედეგები აშკარაა ბიბლიური ტექსტის პირველივე შეხედვით. არსებობს პარალელიზმი იმ თარიღებს შორის, რომლებზეც ბიბლია მიუთითებს ადამის შექმნის შემდეგ მომხდარ მოვლენებზე და იმავე მოვლენების ქრონოლოგიის შესაბამის არქეოლოგიურ შეფასებებს შორის. ბიბლიური კალენდრის ბრინჯაოს ხანა და არქეოლოგიის ბრინჯაოს ხანა ემთხვევა ერთმანეთს. ბიბლიის მიხედვით, ჰაზორი გაანადგურა იესო ნავეს ძემ 3300 წლის წინ; არქეოლოგია, როგორც დაწვრილებითი კვლევის შემდეგ გაირკვა, ამ მოვლენას ამავე პერიოდით ათარიღებს. ბიბლიური კალენდრის ნაწილი, რომელიც იწყება ადამის შექმნით, ჩვენს თვალში საკმაოდ ლოგიკურია და მკვდარი ზღვის გრაგნილების აღმოჩენა ადასტურებს, რომ ბიბლია სწორად აღწერს მოვლენებს ათასობით წლით ადრე, ვიდრე თანამედროვე არქეოლოგიური აღმოჩენები დაადასტურებენ მათ. ჩვენ რომ არ ვიცოდეთ ფარდობითობის კანონი და თუ შევეცადოთ ადამის შემდეგ დედამიწაზე მომხდარი მოვლენების დათარიღება სამყაროს სხვა წერტილიდან, ახლა გაგვიკვირდება, რატომ განსხვავდება წარსული დრო ჩვენს აღქმაში ჩაწერილისგან. დედამიწის საათის მიხედვით.

ჩვენი სამყაროს არსებობის პირველ ექვს დღეში მარადიულმა საათმა 144 საათი გაზომა. ჩვენ ახლა ვიცით, რომ დროის ეს მონაკვეთი სულაც არ ემთხვევა დროის იმავე პერიოდს, რომელიც გაზომილია სამყაროს სხვა ნაწილში. როგორც ამ სამყაროს მკვიდრნი, ჩვენ ვაფასებთ დროის მსვლელობას ჩვენს ადგილობრივ საცნობარო ჩარჩოში მდებარე საათების გამოყენებით; ასეთი საათები მოიცავს რადიოაქტიურ დათარიღებას, გეოლოგიურ მონაცემებს და გაფართოებულ სამყაროში სიჩქარისა და მანძილის გაზომვას. სწორედ ამ საათებით მოგზაურობს კაცობრიობა დროსა და სივრცეში.

როდესაც ბიბლია აღწერს, თუ როგორ ვითარდება ჩვენი სამყარო დღითი დღე შექმნიდან პირველი ექვსი დღის განმავლობაში, ის რეალურად საუბრობს ექვს დღეს 24 საათის განმავლობაში. მაგრამ საცნობარო ჩარჩო, რომელშიც ეს დღეები იყო გათვლილი, მოიცავდა მთელ სამყაროს. შემოქმედების ეს პირველი კვირა არავითარ შემთხვევაში არ არის ზღაპარი, რომელიც შექმნილია ბავშვის ცნობისმოყვარეობის დასაკმაყოფილებლად, რათა შემდგომში, როგორც არასაჭირო, განადგურდეს ზრდასრულთა სიბრძნის მოსვლასთან ერთად. პირიქით - ის შეიცავს მინიშნებებს მოვლენების შესახებ, რომელთა გაგებაც მხოლოდ ახლა იწყება კაცობრიობამ.

ბიბლიის ბრძენები დიდი ხანია აფრთხილებდნენ, რომ შემოქმედების პირველი ექვსი დღის მოვლენების ჩვენი გაგება არ შეესაბამებოდა ბუნების ჩვენს გაგებას ადამის გამოჩენის შემდგომ პერიოდში. მათ ეს გაიგეს ათი მცნებაში მოცემული შაბათის დასვენების აღწერიდან. თუ შევადარებთ გამოსვლას 20:11-ში მოცემულ ტექსტს ზაქარიას 5:11-სა და 2 სამუელის 21:10-ში, დავინახავთ, რომ ორივე ტექსტი ერთსა და იმავე სიტყვას იყენებს დასვენებისთვის, მაგრამ განსხვავებული ფერებით. ამ სიტყვის იქ ხმარებიდან შეიძლება დავასკვნათ, რომ ღმერთი ფაქტობრივად არ „დაისვენა“ პირველ შაბათს. პირიქით, შემოქმედმა შეაჩერა თავისი სამუშაო, რათა შეესწავლა სამყარო, რომელიც შეიქმნა პირველ ექვს დღეში. ჩვენი აღქმა ამ შესვენების შესახებ, მაიმონიდესის მიხედვით, არის ის, რომ ნებისმიერ დროს, ამ პირველი შაბათიდან დაწყებული, ბუნების კანონები, მათ შორის დროის გასვლა, იმოქმედებს „ნორმალური“ წესით. ამის საპირისპიროდ, პირველი ექვსი დღის განმავლობაში მომხდარი მოვლენები შეიძლება ალოგიკური გამოჩნდეს, თითქოს ადგილი ჰქონდა ბუნებისა და დროის კანონების დარღვევას. როგორც ვხედავთ, ბრძენთა წინასწარმეტყველება, რომ ადრეული სამყაროს ბიბლიურ და მეცნიერულ სურათებს ერთმანეთის წინააღმდეგ აღვიქვამთ, რეალურად ახდა.

პირველი შაბათი აღნიშნავს კალენდრის დასაწყისს, რომელიც იწყება ადამის შექმნით. და სწორედ კალენდრის ეს ნაწილი შეესაბამება რეალობის ჩვენს ლოგიკაზე დაფუძნებულ აღქმას. დროის ფარდობითობის არაჩვეულებრივი ფაქტის, აინშტაინის ფარდობითობის კანონის წყალობით, ბიბლიური კალენდარი სწორია ამ ექვს დღეს. ზედმეტი გახდა ნამარხი აღმოჩენების ახსნა იმით, რომ შემოქმედმა განზრახ მოათავსა ისინი იქ, სადაც ისინი იპოვეს, რათა გამოეცადა ჩვენი რწმენა შემოქმედების აქტში ან დაკმაყოფილდეს ჩვენი ცნობისმოყვარეობა. ქანების, მეტეორიტებისა და ნამარხების რადიოაქტიური დაშლის სიჩქარე სწორად ასახავს დროის მსვლელობას, მაგრამ დროის ეს მსვლელობა იზომება და აგრძელებს გაზომვას ჩვენს მიწიერ საცნობარო სისტემაში მდებარე საათებით. ამ საათების მიერ დაფიქსირებული დრო იყო და რჩება მხოლოდ შედარებით, ანუ მხოლოდ ლოკალურად სწორი. სხვა საათები, რომლებიც განლაგებულია სხვა საცნობარო სისტემებში, დედამიწაზე მომხდარ მოვლენებს დროის განსხვავებულ, მაგრამ არანაკლებ სწორ მომენტებს მიაწერენ. და ყოველთვის ასე იქნება, სანამ სამყარო ემორჩილება ბუნების კანონებს.

ლიტერატურა

• 1. რაში. „კომენტარები დაბადების წიგნზე“. 1:1.
• 2. ნაჩმანიდები. "თორას კომენტარები". დაბადება 5:4.
• 3. „არქეოლოგია და ძველი აღთქმის კვლევები“. რედ. თომას. (თომა, რედ., არქეოლოგია და ძველი აღთქმის შესწავლა).
• 4. ნიუტონი. „ნატურფილოსოფიის მათემატიკური პრინციპები“. (ნიუტონი, ბუნებრივი ფილოსოფიის მათემატიკური პრინციპები).
• 5. აინშტაინი. ფარდობითობა: სპეციალური და ზოგადი თეორიები. (აინშტაინი, ფარდობითობა: სპეციალური და ზოგადი თეორიები).
• 6. კოენი. "ახალი ფიზიკის დაბადება". (კოენი, ახალი ფიზიკის დაბადება).
• 7. გვერდები. "სრულყოფილი სიმეტრია." (პეჯელსი, სრულყოფილი სიმეტრია).
• 8. შენკლენდი. "მაიკელსონ-მორლის ექსპერიმენტი". (შენკლენდი, „მიკელსონ-მორლის ექსპერიმენტი“, ფიზიკის ამერიკული ჟურნალი, 32 (1964):16).
• 9. ჰერმან. „კვანტური თეორიის წარმოშობა“ (1899-1913). (Hermann, The Genesis of the Quantum Theory (1899-1913)).
• 10. ტეილორი და უილერი. „სივრცე-დროის ფიზიკა“. (ტეილორი და უილერი, სივრცის ფიზიკა).
• 11. ჰეფელე და კიტინგი, „მსოფლიოს ატომური საათები: დროის რელატივისტური ცვლის დაკვირვება“. (ჰაფელე და კიტინგი, „მსოფლიოს ატომური საათები: დაკვირვებული დროის რელატივისტური მიღწევები“. Science, 117 (1972): 168).
• 12. ვუსლი და ფილიპსი, „სუპერნოვა 1987A1“. (ვუსლი და ფილიპსი, "Supernova 1987A!" Science, 240 (1988): 750).
• 13. მაიმონიდები. „ყოყმანის მენტორი“, ნაწილი 1, თავ. 67.

ფარდობითობის თეორია შემოიღო ალბერტ აინშტაინმა მე-20 საუკუნის დასაწყისში. რა არის მისი არსი? მოდით განვიხილოთ ძირითადი პუნქტები და აღვწეროთ TOE მკაფიო ენით.

ფარდობითობის თეორიამ პრაქტიკულად აღმოფხვრა მე-20 საუკუნის ფიზიკის შეუსაბამობები და წინააღმდეგობები, აიძულა რადიკალური ცვლილება სივრცე-დროის სტრუქტურის იდეაში და ექსპერიმენტულად დადასტურდა მრავალრიცხოვან ექსპერიმენტებსა და კვლევებში.

ამრიგად, TOE-მ საფუძველი ჩაუყარა ყველა თანამედროვე ფუნდამენტურ ფიზიკურ თეორიას. სინამდვილეში, ეს არის თანამედროვე ფიზიკის დედა!

დასაწყისისთვის, აღსანიშნავია, რომ არსებობს ფარდობითობის 2 თეორია:

• ფარდობითობის სპეციალური თეორია (STR) - განიხილავს ფიზიკურ პროცესებს ერთნაირად მოძრავ ობიექტებში.
• ფარდობითობის ზოგადი თეორია (GTR) - აღწერს აჩქარებულ ობიექტებს და ხსნის ისეთი ფენომენების წარმოშობას, როგორიცაა გრავიტაცია და არსებობა.

ნათელია, რომ STR უფრო ადრე გამოჩნდა და არსებითად GTR-ის ნაწილია. ჯერ მის შესახებ ვისაუბროთ.

STO მარტივი სიტყვებით

თეორია ემყარება ფარდობითობის პრინციპს, რომლის მიხედვითაც ბუნების ნებისმიერი კანონი ერთნაირია სხეულების მიმართ, რომლებიც სტაციონარულია და მოძრაობენ მუდმივი სიჩქარით. და ასეთი ერთი შეხედვით მარტივი აზრიდან გამომდინარეობს, რომ სინათლის სიჩქარე (300000 მ/წმ ვაკუუმში) ყველა სხეულისთვის ერთნაირია.

მაგალითად, წარმოიდგინეთ, რომ მოგეცათ შორეული მომავლის კოსმოსური ხომალდი, რომელსაც შეუძლია დიდი სიჩქარით ფრენა. გემის მშვილდზე დამონტაჟებულია ლაზერული ქვემეხი, რომელსაც შეუძლია ფოტონების წინ სროლა.

გემთან შედარებით, ასეთი ნაწილაკები დაფრინავენ სინათლის სიჩქარით, მაგრამ სტაციონარული დამკვირვებლის მიმართ, როგორც ჩანს, ისინი უფრო სწრაფად უნდა იფრინონ, რადგან ორივე სიჩქარე შეჯამებულია.

თუმცა, სინამდვილეში ეს არ ხდება! გარე დამკვირვებელი ხედავს ფოტონებს, რომლებიც მოძრაობენ 300 000 მ/წმ სიჩქარით, თითქოს მათ ხომალდის სიჩქარე არ დაემატა.

თქვენ უნდა გახსოვდეთ: ნებისმიერ სხეულთან შედარებით, სინათლის სიჩქარე იქნება მუდმივი მნიშვნელობა, არ აქვს მნიშვნელობა რამდენად სწრაფად მოძრაობს იგი.

აქედან გამომდინარეობს საოცარი დასკვნები, როგორიცაა დროის გაფართოება, გრძივი შეკუმშვა და სხეულის წონის დამოკიდებულება სიჩქარეზე. წაიკითხეთ მეტი ფარდობითობის სპეციალური თეორიის ყველაზე საინტერესო შედეგების შესახებ სტატიაში ქვემოთ მოცემულ ბმულზე.

ფარდობითობის ზოგადი თეორიის არსი (GR)

ამის უკეთ გასაგებად, კვლავ უნდა გავაერთიანოთ ორი ფაქტი:

• ჩვენ ვცხოვრობთ ოთხგანზომილებიან სივრცეში

სივრცე და დრო არის ერთი და იგივე ერთეულის გამოვლინება, რომელსაც ეწოდება "სივრცე-დროის კონტინიუმი". ეს არის 4 განზომილებიანი სივრცე-დრო კოორდინატთა ღერძებით x, y, z და t.

ჩვენ, ადამიანებს, არ შეგვიძლია 4 განზომილების თანაბრად აღქმა. არსებითად, ჩვენ ვხედავთ მხოლოდ რეალური ოთხგანზომილებიანი ობიექტის პროგნოზებს სივრცესა და დროს.

საინტერესოა, რომ ფარდობითობის თეორია არ აცხადებს, რომ სხეულები იცვლებიან მოძრაობისას. 4 განზომილებიანი ობიექტები ყოველთვის უცვლელი რჩება, მაგრამ შედარებითი მოძრაობით მათი პროგნოზები შეიძლება შეიცვალოს. და ჩვენ ამას აღვიქვამთ, როგორც დროის შენელებას, ზომის შემცირებას და ა.შ.

• ყველა სხეული ეცემა მუდმივი სიჩქარით და არ აჩქარებს

მოდით გავაკეთოთ საშინელი სააზროვნო ექსპერიმენტი. წარმოიდგინეთ, რომ დახურულ ლიფტის სალონში მიდიხართ და უწონად მდგომარეობაში ხართ.

ეს სიტუაცია შეიძლება წარმოიშვას მხოლოდ ორი მიზეზის გამო: ან კოსმოსში ხართ, ან თავისუფლად ეცემა სალონთან ერთად დედამიწის გრავიტაციის გავლენის ქვეშ.

ჯიხურიდან გამოხედვის გარეშე ამ ორი შემთხვევის გარჩევა აბსოლუტურად შეუძლებელია. უბრალოდ, ერთ შემთხვევაში ერთნაირად დაფრინავ, მეორეში კი აჩქარებით. თქვენ უნდა გამოიცნოთ!

შესაძლოა, თავად ალბერტ აინშტაინი წარმოსახვით ლიფტზე ფიქრობდა და ერთი საოცარი აზრი გაუჩნდა: თუ ამ ორი შემთხვევის გარჩევა შეუძლებელია, მაშინ გრავიტაციის გამო დაცემაც ერთგვაროვანი მოძრაობაა. მოძრაობა უბრალოდ ერთგვაროვანია ოთხგანზომილებიან სივრცე-დროში, მაგრამ მასიური სხეულების არსებობისას (მაგალითად,) ის მრუდია და ერთგვაროვანი მოძრაობა პროეცირებულია ჩვენს ჩვეულებრივ სამგანზომილებიან სივრცეში აჩქარებული მოძრაობის სახით.

მოდით შევხედოთ ორგანზომილებიანი სივრცის გამრუდების კიდევ ერთ მარტივ, თუმცა არა მთლად მართებულ მაგალითს.

თქვენ შეგიძლიათ წარმოიდგინოთ, რომ ნებისმიერი მასიური სხეული ქმნის რაიმე სახის ძაბრს მის ქვეშ. მაშინ სხვა სხეულები, რომლებიც მიფრინავდნენ წარსულში, ვერ შეძლებენ გააგრძელონ მოძრაობა სწორი ხაზით და შეცვლიან თავიანთ ტრაექტორიას მრუდი სივრცის მოსახვევების მიხედვით.

სხვათა შორის, თუ სხეულს ბევრი ენერგია არ აქვს, მაშინ მისი მოძრაობა შეიძლება დახურული აღმოჩნდეს.

აღსანიშნავია, რომ მოძრავი სხეულების თვალსაზრისით, ისინი აგრძელებენ მოძრაობას სწორი ხაზით, რადგან ისინი არ გრძნობენ არაფერს, რაც მათ მობრუნებას აიძულებს. ისინი უბრალოდ აღმოჩნდნენ მრუდე სივრცეში და, ამის გაცნობიერების გარეშე, აქვთ არაწრფივი ტრაექტორია.

უნდა აღინიშნოს, რომ 4 განზომილება არის მოხრილი დროის ჩათვლით, ამიტომ ამ ანალოგიას სიფრთხილით უნდა მოეპყროთ.

ამრიგად, ფარდობითობის ზოგად თეორიაში გრავიტაცია საერთოდ არ არის ძალა, არამედ მხოლოდ დრო-სივრცის გამრუდების შედეგია. ამ დროისთვის ეს თეორია არის გრავიტაციის წარმოშობის სამუშაო ვერსია და შესანიშნავად შეესაბამება ექსპერიმენტებს.

ფარდობითობის ზოგადი თეორიის გასაოცარი შედეგები

სინათლის სხივები შეიძლება იყოს მოხრილი მასიურ სხეულებთან ფრენისას. მართლაც, კოსმოსში აღმოჩენილია შორეული ობიექტები, რომლებიც „იმალებიან“ სხვების უკან, მაგრამ მათ ირგვლივ სინათლის სხივები იხრება, რის წყალობითაც სინათლე აღწევს ჩვენამდე.

ალბერტ აინშტაინის წყალობით შეგიძლიათ გაიგოთ, სად მდებარეობს ბიბლიოთეკა ან მაღაზია იქვე.

და ბოლოს, ფარდობითობის ზოგადი თეორია პროგნოზირებს შავი ხვრელების არსებობას, რომელთა ირგვლივ გრავიტაცია იმდენად ძლიერია, რომ დრო უბრალოდ ახლოს ჩერდება. მაშასადამე, სინათლე, რომელიც შავ ხვრელში ვარდება, ვერ დატოვებს მას (არეკლავს).

შავი ხვრელის ცენტრში, კოლოსალური გრავიტაციული შეკუმშვის გამო, წარმოიქმნება უსასრულოდ მაღალი სიმკვრივის ობიექტი და ეს, როგორც ჩანს, ვერ იარსებებს.

ამრიგად, ფარდობითობის ზოგად თეორიას შეუძლია გამოიწვიოს ძალიან ურთიერთგამომრიცხავი დასკვნები, განსხვავებით , რის გამოც ფიზიკოსთა უმრავლესობამ იგი სრულად არ მიიღო და განაგრძო ალტერნატივის ძიება.

მაგრამ იგი წარმატებით ახერხებს ბევრი რამის წინასწარმეტყველებას, მაგალითად, ბოლო სენსაციურმა აღმოჩენამ დაადასტურა ფარდობითობის თეორია და გვაიძულებდა კიდევ ერთხელ გავიხსენოთ დიდი მეცნიერი ენით ჩამოკიდებული. თუ გიყვართ მეცნიერება, წაიკითხეთ WikiScience.