आइंस्टीन की थ्योरी ऑफ रिलेटिविटी

आइंस्टीन का सापेक्षता का सिद्धांत एक प्रसिद्ध सिद्धांत है, लेकिन यह बहुत कम समझा जाता है। सापेक्षता का सिद्धांत एक ही सिद्धांत के दो अलग-अलग तत्वों को संदर्भित करता है: सामान्य सापेक्षता और विशेष सापेक्षता। विशेष सापेक्षता के सिद्धांत को पहले पेश किया गया था और बाद में सामान्य सापेक्षता के अधिक व्यापक सिद्धांत का एक विशेष मामला माना जाता था।

सामान्य सापेक्षता गुरुत्वाकर्षण का एक सिद्धांत है जो अल्बर्ट आइंस्टीन ने 1907 और 1915 के बीच विकसित किया, 1915 के बाद कई अन्य लोगों के योगदान के साथ।

आइंस्टीन के सापेक्षता के सिद्धांत में कई अलग-अलग अवधारणाओं के अंतरविभाग शामिल हैं, जिनमें शामिल हैं:

• आइंस्टीन की विशेष सापेक्षता का सिद्धांत - संदर्भ की जड़ता फ्रेम में वस्तुओं का स्थानीयकृत व्यवहार, आमतौर पर केवल प्रकाश की गति के निकट गति पर प्रासंगिक होता है
• लोरेंट्ज़ ट्रांसफ़ॉर्मेशन - विशेष सापेक्षता के तहत समन्वय परिवर्तनों की गणना के लिए उपयोग किए जाने वाले परिवर्तन समीकरण
• आइंस्टीन की सामान्य सापेक्षता का सिद्धांत - अधिक व्यापक सिद्धांत, जो गुरुत्वाकर्षण को एक घुमावदार स्पेसटाइम समन्वय प्रणाली की ज्यामितीय घटना के रूप में मानता है, जिसमें संदर्भ के noninertial (यानी त्वरित) फ्रेम भी शामिल हैं।
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• सापेक्षता के मौलिक सिद्धांत

शास्त्रीय सापेक्षता (शुरुआत में परिभाषित) गैलिलियो गैलिली और सर द्वारा परिष्कृत आइजैक न्यूटन) एक चलती वस्तु और संदर्भ के एक अन्य जड़त्वीय फ्रेम में एक पर्यवेक्षक के बीच एक सरल परिवर्तन शामिल है। यदि आप एक चलती ट्रेन में चल रहे हैं, और जमीन पर कोई स्टेशनरी देख रहा है, तो आपकी गति सापेक्ष है पर्यवेक्षक ट्रेन के सापेक्ष आपकी गति और ट्रेन की गति के सापेक्ष होगा देखने वाला। आप संदर्भ के एक जड़तापूर्ण फ्रेम में हैं, ट्रेन खुद (और उस पर अभी भी कोई भी बैठे हुए) दूसरे में हैं, और पर्यवेक्षक अभी भी दूसरे में है।

इसके साथ समस्या यह है कि 1800 के बहुमत में, एक सार्वभौमिक के माध्यम से एक लहर के रूप में प्रचार करने के लिए प्रकाश पर विश्वास किया गया था पदार्थ जिसे ईथर के रूप में जाना जाता है, जिसे संदर्भ के एक अलग फ्रेम के रूप में गिना जाता था (उपरोक्त ट्रेन के समान) उदाहरण)। प्रसिद्ध माइकलसन-मॉर्ले प्रयोग, हालांकि, ईथर के सापेक्ष पृथ्वी की गति का पता लगाने में विफल रहा था और कोई भी यह नहीं बता सकता था कि क्यों। सापेक्षता की शास्त्रीय व्याख्या के साथ कुछ गलत था क्योंकि यह प्रकाश पर लागू होता है... और जब आइंस्टीन के साथ आया था तो क्षेत्र एक नई व्याख्या के लिए परिपक्व था।

1905 में, अल्बर्ट आइंस्टीन प्रकाशित (अन्य बातों के अलावा) नामक एक पत्र "मूविंग बॉडीज के इलेक्ट्रोडायनामिक्स पर" पत्रिका में एनलन डेर फिजिक. कागज ने दो सापेक्षताओं के आधार पर विशेष सापेक्षता के सिद्धांत को प्रस्तुत किया:

सापेक्षता का सिद्धांत (पहला संकेत): भौतिकी के नियम सभी जड़त्वीय संदर्भ फ्रेम के लिए समान हैं।

प्रकाश की गति की गति का सिद्धांत: प्रकाश हमेशा एक निश्चित वेग पर एक निर्वात (यानी खाली स्थान या "मुक्त स्थान") के माध्यम से प्रचार करता है, सी, जो उत्सर्जक शरीर की गति की स्थिति से स्वतंत्र है।

असल में, पेपर पोस्ट फॉर्मेट्स का एक अधिक औपचारिक, गणितीय प्रारूप प्रस्तुत करता है। गणितीय जर्मन से बोधगम्य अंग्रेजी में अनुवाद के मुद्दों की वजह से पोस्टलेट्स का फॉन्टिंग पाठ्यपुस्तक से पाठ्यपुस्तक से थोड़ा अलग है।

दूसरे पोस्टुलेट को अक्सर गलती से लिखा जाता है ताकि यह सुनिश्चित किया जा सके कि एक वैक्यूम में प्रकाश की गति कितनी है सी संदर्भ के सभी फ्रेम में। यह वास्तव में दूसरे पोस्टुलेट के भाग के बजाय दो पोस्टुलेट्स का व्युत्पन्न परिणाम है।

पहला आसन बहुत सामान्य ज्ञान है। हालाँकि, दूसरा आसन था, क्रांति। आइंस्टीन ने पहले ही परिचय दे दिया था प्रकाश का फोटॉन सिद्धांत उसके कागज पर प्रकाश विद्युत प्रभाव (जिससे ईथर अनावश्यक हो गया)। इसलिए, दूसरा आसन, बड़े पैमाने पर फोटॉन के वेग के कारण होता है सी निर्वात में। ईथर का अब संदर्भ के "पूर्ण" जड़त्वीय फ्रेम के रूप में एक विशेष भूमिका नहीं थी, इसलिए यह विशेष सापेक्षता के तहत अनावश्यक ही नहीं बल्कि गुणात्मक रूप से बेकार था।

कागज के रूप में, लक्ष्य प्रकाश की गति के पास इलेक्ट्रॉनों की गति के साथ बिजली और चुंबकत्व के लिए मैक्सवेल के समीकरणों को समेटना था। आइंस्टीन के पेपर का परिणाम संदर्भ के जड़ता फ्रेम के बीच लोरेंत्ज़ ट्रांसफॉर्मेशन नामक नए समन्वय परिवर्तनों को प्रस्तुत करना था। धीमी गति से, ये परिवर्तन अनिवार्य रूप से शास्त्रीय मॉडल के समान थे, लेकिन उच्च गति पर, प्रकाश की गति के पास, उन्होंने मौलिक रूप से अलग-अलग परिणाम उत्पन्न किए।

विशेष सापेक्षता उच्च वेग (प्रकाश की गति के पास) में लोरेंट्ज़ परिवर्तनों को लागू करने से कई परिणाम देती है। उनमें से हैं:

• समय फैलाव (लोकप्रिय "ट्विन विरोधाभास" सहित)
• लंबाई में संकुचन
• वेग परिवर्तन
• सापेक्षता वेग
• सापेक्षवादी डॉपलर प्रभाव
• एकरूपता और घड़ी तुल्यकालन
• सापेक्षवादी गति
• सापेक्षवादी गतिज ऊर्जा
• सापेक्ष जन
• सापेक्ष ऊर्जा कुल ऊर्जा

इसके अलावा, उपरोक्त अवधारणाओं के सरल बीजगणितीय जोड़तोड़ दो महत्वपूर्ण परिणाम देते हैं जो व्यक्तिगत उल्लेख के लायक हैं।

आइंस्टीन यह दिखाने में सक्षम थे कि द्रव्यमान और ऊर्जा संबंधित थे, प्रसिद्ध सूत्र के माध्यम से इ=एम सी2. यह संबंध दुनिया के लिए सबसे नाटकीय रूप से साबित हुआ जब द्वितीय विश्व युद्ध के अंत में परमाणु बमों ने हिरोशिमा और नागासाकी में बड़े पैमाने पर ऊर्जा जारी की।

द्रव्यमान वाली कोई भी वस्तु प्रकाश की गति को ठीक करने के लिए तेज नहीं कर सकती है। फोटॉन की तरह एक द्रव्यमान रहित वस्तु, प्रकाश की गति से आगे बढ़ सकती है। (एक फोटॉन वास्तव में, हालांकि, इसके बाद से गति नहीं करता है हमेशा बिल्कुल चलता है प्रकाश कि गति.)

लेकिन एक भौतिक वस्तु के लिए, प्रकाश की गति एक सीमा है। गतिज ऊर्जा प्रकाश की गति अनंत तक जाती है, इसलिए इसे त्वरण द्वारा कभी नहीं पहुँचा जा सकता है।

कुछ लोगों ने बताया कि कोई वस्तु प्रकाश की गति से अधिक गति से सिद्धांत पर चल सकती है, इसलिए जब तक उस गति तक पहुंचने के लिए तेजी नहीं हुई। हालांकि अभी तक किसी भी भौतिक संस्था ने उस संपत्ति को प्रदर्शित नहीं किया है।

1908 में, मैक्स प्लैंक इन अवधारणाओं का वर्णन करने के लिए "सापेक्षता के सिद्धांत" शब्द को लागू किया, क्योंकि उनमें मुख्य भूमिका सापेक्षता की थी। उस समय, निश्चित रूप से, यह शब्द केवल विशेष सापेक्षता पर लागू होता था, क्योंकि अभी तक कोई सामान्य सापेक्षता नहीं थी।

आइंस्टीन की सापेक्षता को भौतिकविदों ने तुरंत एक पूरे के रूप में नहीं अपनाया था क्योंकि यह बहुत ही सैद्धांतिक और उल्टा लगता था। जब उन्हें 1921 का नोबेल पुरस्कार मिला, तो यह विशेष रूप से उनके समाधान के लिए था प्रकाश विद्युत प्रभाव और उनके "सैद्धांतिक भौतिकी में योगदान" के लिए। विशेष रूप से संदर्भित होने के लिए सापेक्षता अभी भी विवादास्पद थी।

समय के साथ, हालांकि, विशेष सापेक्षता की भविष्यवाणियों को सच दिखाया गया है। उदाहरण के लिए, दुनिया भर में प्रवाहित होने वाली घड़ियों को सिद्धांत द्वारा अनुमानित अवधि से धीमा दिखाया गया है।

अल्बर्ट आइंस्टीन ने विशेष सापेक्षता के लिए आवश्यक समन्वय परिवर्तनों का निर्माण नहीं किया। उसे इसलिए नहीं पड़ा क्योंकि लोरेंत्ज़ रूपांतरणों के लिए उसे पहले से ही मौजूद होने की आवश्यकता थी। आइंस्टीन पिछले काम को लेने और नई स्थितियों के लिए इसे अपनाने में एक मास्टर थे, और उन्होंने ऐसा किया लोरेंत्ज़ रूपांतरणों के रूप में उन्होंने पराबैंगनी तबाही के लिए प्लांक के 1900 समाधान का उपयोग किया था में श्याम पिंडों से उत्पन्न विकिरण करने के लिए अपने समाधान शिल्प के लिए प्रकाश विद्युत प्रभाव, और इस प्रकार विकसित करना प्रकाश का फोटॉन सिद्धांत.

परिवर्तनों को वास्तव में सबसे पहले 1897 में जोसेफ लामोर ने प्रकाशित किया था। Woldemar Voigt द्वारा एक दशक पहले थोड़ा अलग संस्करण प्रकाशित किया गया था, लेकिन समय के फैलाव समीकरण में उनके संस्करण का एक वर्ग था। फिर भी, समीकरण के दोनों संस्करणों को मैक्सवेल के समीकरण के तहत अपरिवर्तनीय दिखाया गया था।

गणितज्ञ और भौतिक विज्ञानी हेंड्रिक एंटून लोरेंत्ज़ ने "रिश्तेदार समय" को समझाने के लिए "स्थानीय समय" के विचार का प्रस्ताव रखा 1895, हालांकि और माइकलसन-मॉर्ले में अशक्त परिणाम की व्याख्या करने के लिए समान परिवर्तनों पर स्वतंत्र रूप से काम करना शुरू किया प्रयोग। उन्होंने 1899 में अपने समन्वय परिवर्तनों को प्रकाशित किया, जाहिरा तौर पर अभी भी लारमोर के प्रकाशन से अनजान हैं, और 1904 में समय की वृद्धि को जोड़ा।

1905 में, हेनरी पॉइनकेयर ने बीजीय योगों को संशोधित किया और उन्हें "लोरेंट्ज़ ट्रांसफॉर्मेशन" नाम के साथ लॉरेंत्ज़ के लिए जिम्मेदार ठहराया, इस प्रकार इस संबंध में अमरता में लारमोर का मौका बदल गया। पॉइंकेयर परिवर्तन का सूत्रीकरण, अनिवार्य रूप से, आइंस्टीन के उपयोग के समान था।

ट्रांसफ़ॉर्मेशन को चार-आयामी निर्देशांक के साथ लागू किया गया, जिसमें तीन स्थानिक निर्देशांक हैं (एक्स, y, & z) और एक बार समन्वय (टी). नए निर्देशांक को एपोस्ट्रोफी के साथ दर्शाया जाता है, जिसका उच्चारण "प्राइम" है, जैसे कि एक्स’का उच्चारण किया जाता है एक्स-प्रधान। नीचे के उदाहरण में, वेग में है xx'दिशा, वेग के साथ यू:

एक्स' = ( एक्स - ut ) / वर्गट (1 - यू2 / सी2 )
y' = y

z' = z

टी' = { टी - ( यू / सी2 ) एक्स } / sqrt (1 - यू2 / सी2 )

परिवर्तन मुख्य रूप से प्रदर्शन उद्देश्यों के लिए प्रदान किए जाते हैं। उनमें से विशिष्ट अनुप्रयोगों को अलग से निपटाया जाएगा। शब्द 1 / sqrt (1 - यू2/सी2) इतनी बार सापेक्षता में प्रकट होता है कि इसे ग्रीक प्रतीक के साथ निरूपित किया जाता है गामा कुछ अभ्यावेदन में।

यह ध्यान दिया जाना चाहिए कि मामलों में कब यू << सी, भाजक अनिवार्य रूप से sqrt (1) तक गिर जाता है, जो कि सिर्फ 1 है। गामा इन मामलों में सिर्फ 1 बनता है। इसी तरह, यू/सी2 टर्म भी बहुत छोटी हो जाती है। इसलिए, अंतरिक्ष और समय दोनों का फैलाव एक निर्वात में प्रकाश की गति की तुलना में बहुत धीमी गति से किसी भी महत्वपूर्ण स्तर पर मौजूद नहीं है।

विशेष सापेक्षता उच्च वेग (प्रकाश की गति के पास) में लोरेंट्ज़ परिवर्तनों को लागू करने से कई परिणाम देती है। उनमें से हैं:

• समय फैलाव (लोकप्रिय सहित)जुड़वां विरोधाभास")
• लंबाई में संकुचन
• वेग परिवर्तन
• सापेक्षता वेग
• सापेक्षवादी डॉपलर प्रभाव
• एकरूपता और घड़ी तुल्यकालन
• सापेक्षवादी गति
• सापेक्षवादी गतिज ऊर्जा
• सापेक्ष जन
• सापेक्ष ऊर्जा कुल ऊर्जा

कुछ लोग बताते हैं कि विशेष सापेक्षता के लिए अधिकांश वास्तविक कार्य पहले से ही किया गया था जब आइंस्टीन ने इसे प्रस्तुत किया था। चलती निकायों के लिए फैलाव और एक साथ होने की अवधारणाएं पहले से ही थीं और गणित को पहले से ही लोरेंत्ज़ और पॉइंकेयर द्वारा विकसित किया गया था। कुछ लोग यहां तक ​​जाते हैं कि आइंस्टीन को साहित्यकार कहते हैं।

इन शुल्कों की कुछ वैधता है। निश्चित रूप से, आइंस्टीन की "क्रांति" का निर्माण बहुत सारे अन्य कार्यों के कंधों पर किया गया था, और आइंस्टीन को उनकी भूमिका के लिए कहीं अधिक श्रेय मिला, जिन्होंने ग्रंट काम किया था।

उसी समय, यह विचार किया जाना चाहिए कि आइंस्टीन ने इन बुनियादी अवधारणाओं को लिया और उन्हें एक सैद्धांतिक ढांचे पर चढ़ा दिया जो बनाया गया था उन्हें केवल मरने के सिद्धांत (यानी ईथर) को बचाने के लिए गणितीय ट्रिक्स नहीं हैं, बल्कि प्रकृति के अपने स्वयं के मूलभूत पहलुओं को सही। यह स्पष्ट नहीं है कि लरमोर, लॉरेंत्ज़ या पॉइंकेयर का इरादा इतना साहसिक कदम है, और इतिहास ने आइंस्टीन को इस अंतर्दृष्टि और साहस के लिए पुरस्कृत किया है।

अल्बर्ट आइंस्टीन के 1905 के सिद्धांत (विशेष सापेक्षता) में, उन्होंने दिखाया कि संदर्भ की जड़ता के बीच कोई "पसंदीदा" फ्रेम नहीं था। सामान्य सापेक्षता के विकास के बारे में आया था, भाग में, यह दिखाने की कोशिश के रूप में कि यह गैर-जड़त्वीय (यानी तेजी से) संदर्भ के फ्रेम के बीच भी सच था।

1907 में, आइंस्टीन ने विशेष सापेक्षता के तहत प्रकाश पर गुरुत्वाकर्षण प्रभावों पर अपना पहला लेख प्रकाशित किया। इस पत्र में, आइंस्टीन ने अपने "तुल्यता सिद्धांत" को रेखांकित किया, जिसमें कहा गया था कि पृथ्वी पर एक प्रयोग (गुरुत्वाकर्षण त्वरण के साथ) जी) एक रॉकेट जहाज में एक प्रयोग को देखने के समान होगा जो गति से आगे बढ़ गया जी. तुल्यता सिद्धांत को इस रूप में तैयार किया जा सकता है:

हम [...] एक गुरुत्वाकर्षण क्षेत्र की पूरी भौतिक तुल्यता और संदर्भ प्रणाली के एक समान त्वरण मान लेते हैं।

जैसा कि आइंस्टीन ने कहा या, वैकल्पिक रूप से, एक के रूप में आधुनिक भौतिकी पुस्तक इसे प्रस्तुत करती है:

कोई स्थानीय प्रयोग नहीं है जो एक समान गुरुत्वाकर्षण के प्रभावों के बीच अंतर करने के लिए किया जा सकता है एक nonaccelerating जड़ता फ्रेम और एक समान रूप से तेज (noninertial) संदर्भ के प्रभाव में क्षेत्र फ्रेम।

इस विषय पर एक दूसरा लेख 1911 में आया, और 1912 तक आइंस्टीन सक्रिय रूप से एक सामान्य गर्भ धारण करने के लिए काम कर रहे थे सापेक्षता का सिद्धांत जो विशेष सापेक्षता की व्याख्या करेगा, लेकिन गुरुत्वाकर्षण को ज्यामितीय के रूप में भी समझाएगा घटना।

1915 में, आइंस्टीन ने विभेदक समीकरणों का एक सेट प्रकाशित किया, जिसे जाना जाता है आइंस्टीन फील्ड समीकरण. आइंस्टीन की सामान्य सापेक्षता ने ब्रह्मांड को तीन स्थानिक और एक समय आयामों की ज्यामितीय प्रणाली के रूप में दर्शाया। द्रव्यमान, ऊर्जा और गति की उपस्थिति (सामूहिक रूप से निर्धारित की गई द्रव्यमान-ऊर्जा घनत्व या तनाव ऊर्जा) इस स्थान-समय समन्वय प्रणाली के झुकने के परिणामस्वरूप। इसलिए, गुरुत्वाकर्षण इस घुमावदार अंतरिक्ष समय के साथ "सबसे सरल" या कम से कम ऊर्जावान मार्ग के साथ आगे बढ़ रहा था।

सरलतम संभव शब्दों में, और जटिल गणित को दूर करते हुए, आइंस्टीन ने अंतरिक्ष-समय और द्रव्यमान-ऊर्जा घनत्व की वक्रता के बीच निम्नलिखित संबंध पाया:

(अंतरिक्ष-समय की वक्रता) = (द्रव्यमान-ऊर्जा घनत्व) * 8 पी जी / सी4

समीकरण प्रत्यक्ष, निरंतर अनुपात दिखाता है। गुरुत्वाकर्षण स्थिरांक, जी, से आता है गुरुत्वाकर्षण के न्यूटन का नियम, जबकि प्रकाश की गति पर निर्भरता, सी, विशेष सापेक्षता के सिद्धांत से अपेक्षित है। शून्य (या शून्य के निकट) द्रव्यमान-ऊर्जा घनत्व (यानी खाली स्थान) के मामले में, अंतरिक्ष-समय समतल है। शास्त्रीय गुरुत्वाकर्षण एक अपेक्षाकृत कमजोर गुरुत्वाकर्षण क्षेत्र में गुरुत्वाकर्षण के प्रकट होने का एक विशेष मामला है, जहां सी4 पद (एक बहुत बड़ा भाजक) और जी (एक बहुत छोटा अंश) वक्रता सुधार को छोटा बनाते हैं।

फिर, आइंस्टीन ने इसे टोपी से बाहर नहीं निकाला। उन्होंने Riemannian ज्यामिति (गणितज्ञ बर्नहार्ड Riemann वर्षों द्वारा विकसित एक गैर-यूक्लिडियन ज्यामिति) के साथ भारी काम किया पहले), हालांकि परिणामी स्थान एक 4-आयामी लोरेंत्ज़ियन के बजाय एक कड़ाई से रीमैनियन था ज्यामिति। फिर भी, आइंस्टीन के अपने क्षेत्र के समीकरणों को पूरा करने के लिए रीमैन का काम आवश्यक था।

सामान्य सापेक्षता के अनुरूप होने के लिए, विचार करें कि आपने एक बेड शीट या इलास्टिक फ्लैट के टुकड़े को फैलाया है, कोनों को कुछ सुरक्षित पदों पर मजबूती से संलग्न करें। अब आप विभिन्न वज़न की चीजों को शीट पर रखना शुरू करते हैं। जहां आप कुछ बहुत हल्का करते हैं, शीट थोड़ा नीचे के वजन के नीचे की ओर झुक जाएगी। यदि आप कुछ भारी डालते हैं, हालांकि, वक्रता और भी अधिक होगी।

मान लें कि शीट पर एक भारी वस्तु बैठी है और आप शीट पर एक दूसरा, हल्का, ऑब्जेक्ट रखते हैं। भारी वस्तु द्वारा बनाई गई वक्रता लाइटर ऑब्जेक्ट को "स्लिप" के साथ वक्र की ओर ले जाएगी, संतुलन के एक बिंदु तक पहुंचने की कोशिश कर रही है जहां यह अब नहीं चलता है। (इस मामले में, निश्चित रूप से, अन्य विचार हैं - एक गेंद घन से आगे लुढ़क जाएगी, घर्षण प्रभाव और इस तरह के कारण।)

यह सामान्य सापेक्षता गुरुत्वाकर्षण की व्याख्या करने के तरीके के समान है। किसी हल्की वस्तु की वक्रता भारी वस्तु को ज्यादा प्रभावित नहीं करती है, लेकिन भारी वस्तु द्वारा बनाई गई वक्रता ही हमें अंतरिक्ष में तैरने से रोकती है। पृथ्वी द्वारा बनाया गया वक्रता चंद्रमा को कक्षा में रखता है, लेकिन साथ ही चंद्रमा द्वारा बनाई गई वक्रता ज्वार को प्रभावित करने के लिए पर्याप्त है।

विशेष सापेक्षता के सभी निष्कर्ष सामान्य सापेक्षता का भी समर्थन करते हैं, क्योंकि सिद्धांत सुसंगत हैं। सामान्य सापेक्षता भी शास्त्रीय यांत्रिकी की सभी घटनाओं की व्याख्या करती है, क्योंकि वे भी सुसंगत हैं। इसके अलावा, कई निष्कर्ष सामान्य सापेक्षता की अनूठी भविष्यवाणियों का समर्थन करते हैं:

• पारे की गड़बड़ी की अधिकता
• स्टारलाईट का गुरुत्वाकर्षण विक्षेपण
• सार्वभौमिक विस्तार (ब्रह्माण्ड संबंधी स्थिरांक के रूप में)
• राडार गूँज की देरी
• ब्लैक होल से विकिरण हॉकिंग

• सापेक्षता का सामान्य सिद्धांत: भौतिकी के नियम सभी पर्यवेक्षकों के लिए समान होने चाहिए, चाहे वे त्वरित हों या न हों।
• जनरल कोवरियन का सिद्धांत: भौतिकी के नियमों को सभी समन्वय प्रणालियों में समान रूप लेना चाहिए।
• जड़त्वीय मोशन जियोडेसिक मोशन है: बलों (अर्थात जड़त्वीय गति) से अप्रभावित कणों की विश्व रेखाएँ टाइमलैक या स्पेस ऑफ़ टाइम स्पेस हैं। (इसका मतलब स्पर्शरेखा सदिश या तो ऋणात्मक है या शून्य है।)
• स्थानीय लोरेंत्ज़ आक्रमणकारी: विशेष सापेक्षता के नियम सभी जड़त्वीय पर्यवेक्षकों के लिए स्थानीय रूप से लागू होते हैं।
• स्पेसटाइम वक्रता: जैसा कि आइंस्टीन के क्षेत्र समीकरणों द्वारा वर्णित है, द्रव्यमान, ऊर्जा और गति के जवाब में स्पेसटाइम के वक्रता के परिणामस्वरूप गुरुत्वाकर्षण प्रभावों को जड़त्वीय गति के रूप में देखा जा रहा है।

तुल्यता सिद्धांत, जिसे अल्बर्ट आइंस्टीन ने सामान्य सापेक्षता के लिए एक प्रारंभिक बिंदु के रूप में इस्तेमाल किया था, इन सिद्धांतों का एक परिणाम साबित होता है।

1922 में, वैज्ञानिकों ने यह पता लगाया कि आइंस्टीन के ब्रह्मांड समीकरणों के क्षेत्र के अनुप्रयोग के परिणामस्वरूप ब्रह्मांड का विस्तार हुआ। आइंस्टीन, एक स्थिर ब्रह्मांड में विश्वास (और इसलिए सोच रहे थे कि उनके समीकरण त्रुटि में थे), क्षेत्र समीकरणों के लिए एक ब्रह्मांडीय स्थिरांक जोड़ा, जो स्थैतिक समाधानों के लिए अनुमति देता है।

एडविन हबल, 1929 में, पता चला कि दूर के तारों से लालफीताशाही थी, जिसका अर्थ था कि वे पृथ्वी के संबंध में आगे बढ़ रहे थे। ब्रह्मांड, ऐसा लग रहा था, विस्तार हो रहा था। आइंस्टीन ने अपने समीकरणों से ब्रह्मांडीय स्थिरांक को हटा दिया, इसे अपने करियर का सबसे बड़ा विस्फोट कहा।

1990 के दशक में, ब्रह्मांडीय स्थिरांक में ब्याज के रूप में वापस आ गया काली ऊर्जा. क्वांटम क्षेत्र सिद्धांतों के समाधान से अंतरिक्ष के क्वांटम वैक्यूम में बड़ी मात्रा में ऊर्जा उत्पन्न हुई है, जिसके परिणामस्वरूप ब्रह्मांड का त्वरित विस्तार हुआ है।

जब भौतिकशास्त्री गुरुत्वाकर्षण क्षेत्र में क्वांटम क्षेत्र सिद्धांत को लागू करने का प्रयास करते हैं, तो चीजें बहुत गड़बड़ हो जाती हैं। गणितीय शब्दों में, भौतिक मात्रा में विचलन, या परिणाम शामिल होता है अनन्तता. सामान्य सापेक्षता के तहत गुरुत्वाकर्षण क्षेत्रों में एक अनंत संख्या में सुधार की आवश्यकता होती है, या "पुनर्संरचना," स्थिरांक उन्हें हल करने योग्य समीकरणों में अनुकूलित करने के लिए।

इस "त्यागने की समस्या" को हल करने का प्रयास सिद्धांतों के केंद्र में है क्वांटम गुरुत्वाकर्षण. क्वांटम गुरुत्व सिद्धांत आम तौर पर पिछड़े काम करते हैं, एक सिद्धांत की भविष्यवाणी करते हैं और फिर वास्तव में आवश्यक अनंत स्थिरांक को निर्धारित करने के प्रयास के बजाय इसका परीक्षण करते हैं। यह भौतिकी में एक पुरानी चाल है, लेकिन अभी तक कोई भी सिद्धांत पर्याप्त रूप से सिद्ध नहीं हुआ है।

सामान्य सापेक्षता के साथ प्रमुख समस्या, जो अन्यथा अत्यधिक सफल रही है, क्वांटम यांत्रिकी के साथ इसकी समग्र असंगति है। सैद्धांतिक भौतिकी का एक बड़ा हिस्सा दो अवधारणाओं को समेटने की कोशिश करने के लिए समर्पित है: एक जो भविष्यवाणी करता है अंतरिक्ष में मैक्रोस्कोपिक घटनाएँ और जो सूक्ष्म घटनाओं की भविष्यवाणी करती है, अक्सर रिक्त स्थान से छोटे होते हैं परमाणु।

इसके अलावा, आइंस्टीन की स्पेसटाइम की बहुत धारणा के साथ कुछ चिंता है। स्पेसटाइम क्या है? क्या यह शारीरिक रूप से मौजूद है? कुछ ने "क्वांटम फोम" की भविष्यवाणी की है जो पूरे ब्रह्मांड में फैलता है। हाल के प्रयासों पर स्ट्रिंग सिद्धांत (और इसके सहायक) स्पेसटाइम के इस या अन्य क्वांटम चित्रण का उपयोग करते हैं। न्यू साइंटिस्ट पत्रिका के एक हालिया लेख में भविष्यवाणी की गई है कि स्पेसटाइम एक क्वांटम सुपरफ्लूड हो सकता है और यह कि पूरा ब्रह्मांड एक अक्ष पर घूम सकता है।

कुछ लोगों ने इंगित किया है कि यदि स्पेसटाइम एक भौतिक पदार्थ के रूप में मौजूद है, तो यह संदर्भ के एक सार्वभौमिक फ्रेम के रूप में कार्य करेगा, जैसा कि ईथर के पास था। विरोधी संभावनावादी इस संभावना पर रोमांचित हैं, जबकि अन्य इसे आइंस्टीन को एक सदी-मृत अवधारणा को पुनर्जीवित करने के लिए बदनाम करने के अवैज्ञानिक प्रयास के रूप में देखते हैं।

ब्लैक होल विलक्षणताओं के साथ कुछ मुद्दे, जहां स्पेसटाइम वक्रता अनंतता के करीब पहुंचती है, ने भी संदेह व्यक्त किया है कि क्या सामान्य सापेक्षता ब्रह्मांड को सटीक रूप से दर्शाती है। हालांकि, यह सुनिश्चित करने के लिए जानना मुश्किल है, क्योंकि ब्लैक होल्स वर्तमान में केवल दूर से अध्ययन किया जा सकता है।

जैसा कि यह अब खड़ा है, सामान्य सापेक्षता इतनी सफल है कि यह कल्पना करना मुश्किल है कि इससे बहुत नुकसान होगा जब तक कोई घटना सामने नहीं आती है, तब तक विसंगतियां और विवाद सामने आते हैं सिद्धांत।