ಸದಸ್ಯ:Prakrutisudarshan/WEP 2018-19 dec
ಸಾಮಾನ್ಯ ಸಾಪೇಕ್ಷತೆ
ಬದಲಾಯಿಸಿ
ಸಾಮಾನ್ಯ ಸಾಪೇಕ್ಷತೆ ಅಥವಾ ಸಾಮಾನ್ಯ ಸಾಪೇಕ್ಷತಾ ಸಿದ್ಧಾಂತ (ಜನರಲ್ ಥಿಯರಿ ಆಫ್ ರಿಲೇಟಿವಿಟಿ), ಗುರುತ್ವಾಕರ್ಷಣಾ ಶಕ್ತಿಯ ಜಾಮೆಟ್ರಿಕ್ ವಿವರಣೆ. ೧೯೧೫ರಲ್ಲಿ ಅಲ್ಬರ್ಟ್ ಐನ್ಸ್ಟೈನ್ ಅವರ ಕೊಡುಗೆಯಾದ ಈ ಸಿದ್ಧಾಂತ, ಆಧುನಿಕ ಭೌತಶಾಸ್ತ್ರದಲ್ಲಿ ಪ್ರಸ್ತುತ ಸ್ವೀಕರಿಸಲಾಗಿರುವ ವಿವರಣೆ. ನ್ಯೂಟನ್ನಿನ ಸಾರ್ವತ್ರಿಕ ಗುರುತ್ವಾಕರ್ಷಣೆಯ ಸಿದ್ಧಾಂತವನ್ನು ಮತ್ತು ವಿಶೇಷ ಸಾಪೇಕ್ಷತೆಯನ್ನು ಅಲ್ಬರ್ಟ್ ಐನ್ಸ್ಟೈನ್ ಅವರು ಇದರ ಮೂಲಕ ಏಕೀಕೃತಗೊಳಿಸಿದ್ದಾರೆ. ವಸ್ತುವಿನ ಮಾನ ಮತ್ತು ಆಕಾರದ ಅನುಸಾರವಾಗಿ ಅದು ಸುತ್ತಲಿನ ಸ್ಪೇಸ್-ಟೈಮ್ನಲ್ಲಿ ಬದಲಾವಣೆ ಉಂಟು ಮಾಡುವುದು ಇಡೀ ಬ್ರಹ್ಮಾಂಡದ ಎಲ್ಲ ವಸ್ತುಗಳ ಮೇಲಿನ ಗುರುತ್ವಾಕರ್ಷಣೆಯ ಕಾರಣ ಎಂದು ಈ ಸಿದ್ಧಾಂತ ಹೇಳುತ್ತದೆ. ಈ ಸ್ಪೇಸ್-ಟೈಮಿನ ವಕ್ರತೆಯು ಆ ವಸ್ತುವಿನ ಅಂಶ ಮತ್ತು ವಿಕಿರಣದ ಶಕ್ತಿ, ಆವೇಗದ ಮೇಲೆ ಅವಲಂಬಿಸಿರುತ್ತದೆ. ಈ ಸಂಬಂಧವನ್ನು 'ಐನ್ಸ್ಟೈನ್ ಫೀಲ್ಡ್ ಇ‌ಕ್ವೇಷನ್ಗಳ (Einstein field equations) ಮೂಲಕ ವಿವರಿಸಿರುವರು. ಈ ಕೊಡುಗೆಯ ಕಾರಣದಿಂದ ಆಧುನಿಕ ಭೌತಶಾಸ್ತ್ರ ಮತ್ತು ಶಾಸ್ತ್ರೀಯ ಭೌತಶಾಸ್ತ್ರದ ಮಧ್ಯೆ ಅಂತರವಿದೆಯೆಂದು ಸಹ ಹೇಳಿರುವುದಾಗಿದೆ.
ಸ್ಪೇಸ್-ಟೈಮ್ (Space-time)
ಬದಲಾಯಿಸಿಅಂತರಿಕ್ಷದಲ್ಲಿನ ಎರಡು ವಸ್ತುಗಳ ಮಧ್ಯೆ ಇರುವ ಗುರುತ್ವಾಕರ್ಷಣೆಯ ವಿವರಣೆಯನ್ನು ನ್ಯೂಟನ್ ಕೊಟ್ಟಿರುವನು. ಇದರ ಪ್ರಕಾರ ಈ ಎರಡು ವಸ್ತುಗಳ ನಡುವಿನ ಅಂತರದಲ್ಲಿ ಬದಲಾವಣೆಯಾಗಲು ಸಾಧ್ಯವಿಲ್ಲ. ಆದರೆ ಐನ್ಸ್ಟೈನ್ ಅವರು ಇದರ ವಿರುದ್ಧವಾಗಿ ಗುರುತ್ವಾಕರ್ಷಣೆಯು ಸುತ್ತಲಿನ ಸ್ಪೇಸನ್ನು ತಿರುಗಿಸುತ್ತದೆ ಎಂದು ಹೇಳಿದರು. ಈ ವಕ್ರತೆಯಿಂದ ವಸ್ತುಗಳಿನ ನಡುವಿನ ಅಂತರವು ಬದಲಾಗುವ ಸಾಧ್ಯತೆ ಸ್ಪಷ್ಟವಾಗುತ್ತದೆ.
ಶಾಸ್ತ್ರೀಯ ಭೌತಶಾಸ್ತ್ರದ ಪ್ರಕಾರ, ನ್ಯೂಟನ್ ಹೇಳಿರುವಂತೆ, ಬ್ರಹ್ಮಾಂಡದ ಎಲ್ಲ ಕಡೆಯೂ ಸಮಯದ ಗತಿಯು ಒಂದೇ. ಆದರೆ ಇದು ಸರಿಯಲ್ಲ ಎಂದು ಐನ್ಸ್ಟೈನ್ ಸಾಮಾನ್ಯ ಸಾಪೇಕ್ಷತೆಯ ಮೂಲಕ ಸಾಬೀತುಪಡಿಸಿರುವರು. ಅತಿ ವೇಗದಲ್ಲಿ ವಸ್ತು ಚಲಿಸಿದರೆ ಸಮಯದ ಗತಿ ಕಡಿಮೆಯಾಗುತ್ತದೆ ಎಂದು ಈ ಸಿದ್ಧಾಂತ ಹೇಳುತ್ತದೆ.
ವಾಸ್ತವದಲ್ಲಿ ಬ್ರಹ್ಮಾಂಡವನ್ನು ಮೂರು ಸ್ಪೇಸ್ ಕೋ-ಓರ್ಡಿನೇಟ್ಸ್(co-ordinates) ಮತ್ತು ಒಂದು ಟೈಮ್ ಕೋ-ಓರ್ಡಿನೇಟಿನ 'ಸ್ಪೇಸ್-ಟೈಮ್' ವಕ್ರತೆಯ ಮೂಲಕ ವಿವರಿಸಲಾಗಿದೆ. ಇಂತಹ ಜಾಮಿಟ್ರಿಯು ಬ್ರಹ್ಮಾಂಡದ ವಸ್ತುಗಳ ಚಲನೆಯ ರೀತಿ ಹೇಳುವುದೇ ಅಲ್ಲದೆ ಸಮಯ-ಯಾತ್ರೆಯ ಸಾಧ್ಯತೆಯನ್ನು ಸಹ ಹುಟ್ಟು ಹಾಕಿದೆ.
ಈ ಸ್ಪೇಸ್-ಟೈಮಿನ ಪ್ರಭಾವವು ಸಾಮಾನ್ಯ ಮನುಷ್ಯನಿಗೆ ಕಾಣುವ ಬದಲಾವಣೆಯಲ್ಲ. ಪ್ರಕಾಶದ ಸಮೀಪದ ವೇಗಗಳನ್ನು ಹೊಂದಿರುವ ವಸ್ತುಗಳಲ್ಲಿ ವಕ್ರತೆಯ ವಿವರಣೆ ಕೊಡಬಹುದು. ಆದರೆ ದಿನನಿತ್ಯ ಮನುಷ್ಯನ ಜೀವನದಲ್ಲಿ ಕಂಡುಬರುವ ವೇಗಗಳು ಎಷ್ಟು ಕಡಿಮೆ ಎಂದರೆ ನಮಗೆ ಸಾಪೇಕ್ಷತೆಯ ಅಧ್ಯಯನದ ಆವಶ್ಯಕತೆ ಬರುವುದಿಲ್ಲ. ಆದರೆ ವಸ್ತುವಿನ ವೇಗ ಯಾವಾಗ ಪ್ರಕಾಶದ ವೇಗದ ೫% ಸಹ ಆಗುತ್ತದೆಯೋ, ಸಾಪೇಕ್ಷತೆ ಸಿದ್ಧಾಂತದ ಮಹತ್ವ ತಿಳಿಯುತ್ತದೆ.
ಸಾಪೇಕ್ಷತೆ ಮತ್ತು ಗುರುತ್ವಾಕರ್ಷಣೆ
ಬದಲಾಯಿಸಿವಿಶ್ವದ ಎಲ್ಲಾ ಎರಡು ವಸ್ತುಗಳ ಮಧ್ಯೆ ಆಕರ್ಷಣೆಯ ಶಕ್ತಿ ಇರುತ್ತದೆ ಎಂದು ನ್ಯೂಟನ್ ತೋರಿಸಿರುವನು. ಇದನ್ನು ಗುರುತ್ವಾಕರ್ಷಣೆ ಅಥವಾ ಗ್ರಾವಿಟಿ ಎಂದು ಕರೆಯಲಾಗುತ್ತದೆ. ಭೂಮಿಯಂಥ ದೊಡ್ಡ ವಸ್ತುಗಳ ಮೇಲೆ ಗುರುತ್ವಾಕರ್ಷಣೆಯ ಶಕ್ತಿ ಅಧಿಕ ಪ್ರಮಾಣದಲ್ಲಿ ಇರುತ್ತದೆ. ಇದರಿಂದಲೇ ಸಣ್ಣ ಆಕಾರದ ಮನುಷ್ಯರಾದ ನಮಗೆ ಗುರುತ್ವಾಕರ್ಷಣೆಯ ಪ್ರಭಾವವಾಗಿ ಭೂಮಿಯ ಮೇಲೆ ನಡೆಯಲು ಸಾಧ್ಯವಾಗುತ್ತದೆ. ಆದರೆ ನ್ಯೂಟನ್ನನಿಗೆ ಈ ಗುರುತ್ವಾಕರ್ಷಣೆಯ ಬಲದ ರೀತಿ ಮತ್ತು ಅದರ ಪರಿಣಾಮಗಳನ್ನು ಸರಿಯಾಗಿ ವಿವರಿಸಲು ಸಾಧ್ಯವಾಗಲಿಲ್ಲ.
ಐನ್ಸ್ಟೈನ್, ನ್ಯೂಟನ್ನಿನ ಸಿದ್ಧಾಂತದಲ್ಲಿ ಸರಿಯಾದ ಬದಲಾವಣೆಗಳನ್ನು ತಂದು, ದೊಡ್ಡ ವಸ್ತುವಿನ ಸುತ್ತಲಿನ ಸ್ಪೇಸ್-ಟೈಮ್ ತಿರುಗುವಿಕೆಯ ಕಾರಣದಿಂದಾಗಿ ಇನ್ನೊಂದು ವಸ್ತುವು ಅದಕ್ಕೆ ಆಕರ್ಷಿತವಾಗುತ್ತದೆ ಎಂದು ತೋರಿಸಿದನು.
ಗುರುತ್ವಾಕರ್ಷಣೆ ಮತ್ತು ಪ್ರಕಾಶ
ಬದಲಾಯಿಸಿಪ್ರಕಾಶದ ಮೇಲೆ ಗುರುತ್ವಾಕರ್ಶಣೆಯ ಪರಿಣಾಮವನ್ನು ಸಾಪೇಕ್ಶತೆ ಸಿದ್ಧಾಂತವು ವಿವರಿಸುತ್ತದೆ. ಪ್ರಕಾಶಕ್ಕೆ ತೂಕಮಾನ ಇಲ್ಲದಿರುವ ಕಾರಣದಿಂದಾಗಿ ನ್ಯೂಟನ್ ಸಿದ್ಧಾಂತದ ಪ್ರಕಾರ ಅದರ ಮೇಲಿನ ಗುರುತ್ವಾಕರ್ಷಣೆ ಶೂನ್ಯ. ಆದರೆ ಐನ್ಸ್ಟೈನಿನ ಸಿದ್ಧಾಂತವು ಸರಿಯಾದರೆ ಸ್ಪೇಸ್-ಟೈಮ್ ತಿರುಗುವಿಕೆಯಿಂದ ಪ್ರಕಾಶವು ದಿಕ್ಕು ಬದಲಾಯಿಸುತ್ತದೆ. ಹಾಗಾದರೆ ವಿಶ್ವದಲ್ಲಿನ ದೊಡ್ಡ ವಸ್ತುಗಳು ಲೆನ್ಸಿನ (ಬೆಳಕಿನ ರಶ್ಮಿಗಳನ್ನು ಕೇಂದ್ರೀಕರಿಸಬಲ್ಲ ಸಾಧನ) ಕೆಲಸ ಮಾಡುತ್ತದೆ.
೧೯೨೪ರಲ್ಲಿ ರಶಿಯನ್ ಭೌತಿಕವಿಜ್ಞಾನಿ ಓರೆಸ್ಟ್ ಖ್ವೋಲ್ಸನ್ ಗುರುತ್ವಾಕರ್ಷಣೆಯ ಈ ಲೆನ್ಸಿಂಗ್ ಪರಿಣಾಮವನ್ನು (ಗ್ರಾವಿಟೇಷನಲ್ ಲೆನ್ಸಿಂಗ್) ಓದಿದನು. ೧೯೩೬ರಲ್ಲಿ ಐನ್ಸ್ಟೈನ್ ಸಹ ಇದರ ಬಗ್ಗೆ ಬರೆದನು. ೬೫ ವರ್ಷಗಳ ನಂತರ, ೧೯೮೯ರಲ್ಲಿ ಇದನ್ನು ಮೊದಲ ಬಾರಿಗೆ ಟ್ವಿನ್ ಕ್ವಾಸಾರ್ಸ್ಗಳಲ್ಲಿ ಈ ವಿದ್ಯಮಾನವು ಕಾಣಿಸಿಕೊಂಡಿತು. ಮುಂದಿನ ವರ್ಷಗಳಲ್ಲಿ ಇದರಂತೆ ಹಲವಾರು ಪರಿಶೀಲನೆಗಳಲ್ಲಿಯೂ ಈ ಪರಿಣಾಮ ಕಂಡುಬಂದಿವೆ.