ځانګړی نسبيت

په فزيک کې د ځانګړي نسبيت نظريه يا په لنډ ډول خاص نسبيت، د فضا او وخت تر منځ د اړيکې په پام کې نيولوسره يوه علمي نظريه ده. د البرت انشټاین (Albert Einstein اصلی ډول يا سلوک کې یاده شوې نظریه د لاندې دوو ادعاوو پر بنسټ ولاړه ده: ^[۱]^[۲]

د فزيک قوانين ثابت دي (ورته يا يو شان دي) په ټولو د سرچينې په ټولو inertial چوکاټونو کې (چې هغه بې له سرعت نه د سرچينې چوکاټونه دي).
په خلا کې د نور چټکتیا د نور د سرچينې يا رعايتوونکي د حرکت په پام کې نيولو نه پرته، د ټولو رعايتوونکو لپاره يو ډول دی.

اصل او اهميت

خاص نسبيت، په اصل کې د البرت انشټاین (Albert Einstein) په واسطه د ۱۹۰۵ ز کال د سپتمبر په ۲۶ مه د نوموړي«د متحرکو جسمونو په برېښنايي محرکو قوو باندې» ترعنوان لاندې مقاله خپره شوه. د مکسول د برېښنايي جاذبې قوې (electromagnetism) معادلې سره د نيوټن د ميخانيک بې نظیروالی او په تجربوي ډول د مايکلسن مورلي (Michelson-Morley) بې ارزښته يا باطله پایله (او د پایلې په توګه په لاس راغلو ورته تجربو) ته اشاره وکړه، چې په تاريخي ډول luminiferous ايتر شتون نه درلود. دې د انشټاین د خاص نسبيت ته وده ورکړه، چې ميخانيکونه سموي، تر څو د ټولو حرکتونو په ګډون په ځانګړي ډول هغه حالتونه اداره کړي چې په يوه سرعت کې هغه نور ته نږدې وي، چې (د نسبيتي چټکيا په توګه پېژندل کېږي). خاص نسبيت نن ورځ ثبوت شوی دی، چې په هر سرعت کې، چې جاذبي او کوانټم (د انرژي اساسي واحد کميت) اغېزې بې ارزښته وي؛ د حرکت يوه تر ټولو دقيقه نمونه وي. ان په همدې ډول، د نيوټن نمونه يا موډل تر اوسه په ټيټو چکتیاوو يا سرعتونو کې (د نور د سرعت اړوند) د يوه ساده او دقيق اټکل په توګه د کارېدنې وړ دی. د بېلګې په ډول: هره ورځ پر ځمکه باندې حرکتونه. ^[۳]^[۴]

خاص نسبيت، د عواقبو پراخې ساحې لرې چې په تجربوي ډول تاييد شوې دي. په دې کې د همزماني نسبيت، د وزن انقباض، د وخت پړسوب (time dilation)، د نسبيتي شتاب د جمعې فرمول، د نسبيتي تسلسل اغېزه (Doppler effect)، نسبيتي کتله، د سرعت يو طبيعي حد، د کتلې او انرژي برابري، د سببيت چټکتیا او د توماس د لوري يا مسير تغيير(Thomas precession) شاملېږي. دې د بېلګې په ډول: د يوه مطلق طبيعي وخت معمول نظريه، په هغه وخت سره معاوضه کړې ده، چې د سرچينې په چوکاټ او درې بعدي حالت پورې تړلی دی. د دوو پېښو تر منځ د يوه ثابت وخت په پرتله، د فضايي وخت يو ثابته واټن يا ځنډ شته. د فزيک له نورو قوانينو سره په ترکيب، د خاص نسبيت دوه فرضيې يا ادعاوې د کتلې او انرژي معادله اټکلوي، لکه څرنګه چې د کتلې او انرژي په فرموله کې تشرېح شول، چې په يوه خلا کې د نور سرعت دی. دا تشرېح کوي چې، د برېښنا او د جاذبې قوې څرنګه سره تړلې دي. ^[۵]^[۶]^[۷]^[۸]^[۹]

د خاص نسبيت يوه مهمه بڼه، د ګاليلا د بڼې تغيیراتو (Galilean transformations) او د نيوټن د ميخانيک له لورينز د بڼې بدلونونو (Lorentz transformations) سره معاوضه ده. وخت او فضا له يو بل نه په بېل ډول نه شي تعريف کېدلی (لکه څرنګه چې مخکې د داسې حالت فکر کېده). په بله وینا: وخت او فضا په يوه مفرده رشته يا لړۍ کې چې د (spacetime) په توګه پېژندل کېږي، يو له بل سره ګنډل شوي دي. هغه پېښې چې په ورته وخت کې د يوه رعايتوونکي لپاره رامنځته کېږي، کولی شي په بېلابېلو وختونو کې د نورو لپاره هم رامنځته شي.

تر هغه چې انشټاين عمومي نسبيت رامنځته کړ، چې يو مايل spacetime يې معرفي کاوه ، تر څو د جاذبې قوه ترکيب کړي، «د خاص نسبيت» عبارت، لا نه کارېده. ځينې وختونه يې «محدود شوی نسبيت»، «خاص يعنې په حقيقت کې «خاص حالت» ژباړه کېده. په خاص نسبيت کې د انشټاين يو څه کار د هنډريک لورينز (Hendrik Lorentz) او هنري پوينکير (Henri Poincaré) په واسطه د لومړنيو کارونو پر بنسټ و. یاده شوې نظريه، په اړين ډول په ۱۹۰۷ ز کال کې بشپړه شوه. ^[۱۰]

نوموړې نظريه ځکه «خاص» ده، چې يوازې په خاص حالت کې عملي کېږي، چې Spacetime په کې «هموار» وي او هغه د spacetime انحنا ده چې د انرژي د حرکت اندازې (energy–momentum tensor) په واسطه تشرېح شوی دی او د جاذبې قوې مسبب په پام کې نه دی نيول شوی. د دې لپاره چې د جاذبې قوې ته په سم ډول توافق ورکړل شي، انشټاین په ۱۹۱۵ ز کې عمومي نسبيت د فرمول په بڼه رامنځته کړ. خاص نسبيت د ځينو تاريخي توضيحاتو برعکس، سرعتونو ته او د سرچينې د سرعت ورکوونکو چوکاټونو په توګه توافق ورکاوه. ^[۱۱]^[۱۲]^[۱۳]

د ګاليلا د نسبيت نظريه ،اوس د خاص نسبيت يو اټکل دی چې د لږو چټکياوو يا سرعتونو لپاره منل شوې ده. خاص نسبيت د عمومي نسبيت لپاره يو اټکل ګڼل شوی دی چې د کمزوري جاذبي ساحو لپاره چې يه کافي ډول کوچنيو اندازو،(لکه: کله چې tidal قوې په پام کې ونه نیول شي او هم د آزاد غورځېدلو په حال کې د منلو وړ دی. که څه هم عمومي نسبيت غير ايوکلايډيني هندسه (non-Euclidean geometry) د دې لپاره سره يو ځای کوي، چې د spacetime د هندسي انحنا په توګه د جاذبي اغېزې وړاندې کړي. خاص نسبيت په هموار spacetime پورې محدود شوی دی، چې د (Minkowski space) په توګه پېژندل کېږي. هر څومره چې نړۍ په ظاهري (pseudo-Riemannian manifold) ډول نمونه کېدلی شي، د لورينز يو ثابت چوکاټ چې د خاص نسبيت په واسطه ساکن شوی يا پايدار شوی دی، کولی شي، د دې منحني spacetime په هره نقطه کې په کافي ډول کوچني ګاونډي لپاره تعريف شي.

ګاليله (Galileo Galilei) وار له مخه ادعا کړې وه، چې د هوساينې (غير امتياز ورکړل شوې سرچينې چوکاټونه) هېڅ دقيق او په ښه ډول تعريف شوی حالت نه شته، چې همدې اصل ته اوس د ګاليله د نسبيت اصل وايي. انشټاین دې اصل ته پراختيا ورکړه، په دې ډول چې د نور د ثابت سرعت لپاره يې يوه ښکارنده وګڼله، چې د ميکلسن مورلي (Michelson–Morley) په تجربه کې مراعات شوې وه. نوموړي فرض کړه چې، دا د ميخانيک د قوانينو او برېښنايي محرک (electrodynamics) دواړو په ګډون د فزيک د ټولو قوانينو لپاره ځای نيسي. ^[۱۴]^[۱۵]

سنتي «دوه فرضيې» خاص نسبيت ته رسېږي

انشټاين دوه بنسټيزې قضيې تشخيص کړې، چې ښکاري د د ايتر ميخانيک يا برېښنايي متحرک د پېژندل شوو قوانينو د ريښتيني اتبار يا جواز په پام کې نيولو نه پرته تر ټولو اطمیناني قضيې وي. دا قضيې په خلا کې د نور د سرعت ثبات او د inertial سيستم له ټاکنې نه د فزيکي قوانينو (په ځانګړي ډول د نور د سرعت ثبات) خپلواکي وه. د هغه د ۱۹۰۵ ز کال د خاص نسبيت په اړينه پېژندنه کې، نوموړي دا فرضيې په دې ډول بيان کړې دي:

د نسبيت اصل – هغه قوانين چې د فزيکي سيستمونو حالتونو ازمويل يې په واسطه بدلون کوي، نه دي اغېزمن شوي. که څه هم د حالت دا بدلونونه يوه ته راجع شي، يا د دوو سيستمونو نورو ته، يو په بل پورې اړوند په ورته تعبيري حرکت کې راجع شي.

د ثابت نور د سرعت اصل، نور تل په خالي فضا کې له معلومې چټکتيا c سره خپرېږي، چې د نور خپروونکي جسم د حرکت له حالت نه خپلواک دی» (له سريزې يا مقدمې نه). دا په دې معنا چې نور په خلا کې په c سرعت سره خپرېږي (د جهت خپلواک، يو ثابت پرله پسې پېښېدونکی) د inertial په لږ تر لږه يو سيستم کې د نور د سرچينې د حرکت د حالت په پام کې نيولو پرته (ثابت يا نه ښورېدونکی سيستم) منظموي.

د نور د سرعت ثبات د مکسول د برېښنايي جاذبې قوې د نظريې (Maxwell's theory of electromagnetism) او د ځلېدونکي ايتر (luminiferous ether) لپاره د نښې يا ثبوت د نشتوالي په واسطه وهڅول شو. په هغې کچې باندې مبارزه کوونکې نښې يا ثبوت شته، چې د ميکلسن مورلي د تجربې (Michelson–Morley experiment) د بې ګټې يا باطلې پایلې په واسطه يې انشټاين اغېزمن کړی و. په هر حال، د ميکلسن مورلي د تجربې شنډې(خنثی) يا باطلې پایلې، د نور سرعت د ثبات له نظريې سره په پراختيا موندلو او ژر منښت کې مرسته وکړه. ^[۱۶]^[۱۷]

سرچینې

↑ Griffiths, David J. (2013). "Electrodynamics and Relativity". Introduction to Electrodynamics (4th ed.). Pearson. Chapter 12. ISBN 978-0-321-85656-2.
↑ Jackson, John D. (1999). "Special Theory of Relativity". Classical Electrodynamics (3rd ed.). John Wiley & Sons, Inc. Chapter 11. ISBN 0-471-30932-X.
↑ Goldstein, Herbert (1980). "Chapter 7: Special Relativity in Classical Mechanics". Classical Mechanics (2nd ed.). Addison-Wesley Publishing Company. ISBN 0-201-02918-9.
↑ Lanczos, Cornelius (1970). "Chapter IX: Relativistic Mechanics". The Variational Principles of Mechanics (4th ed.). Dover Publications. ISBN 978-0-486-65067-8.
↑ Tom Roberts & Siegmar Schleif (October 2007). "What is the experimental basis of Special Relativity?". Usenet Physics FAQ. نه اخيستل شوی 2008-09-17.
↑ Griffiths, David J. (2013). "Electrodynamics and Relativity". Introduction to Electrodynamics (4th ed.). Pearson. Chapter 12. ISBN 978-0-321-85656-2.
↑ Jackson, John D. (1999). "Special Theory of Relativity". Classical Electrodynamics (3rd ed.). John Wiley & Sons, Inc. Chapter 11. ISBN 0-471-30932-X.
↑ Albert Einstein (2001). Relativity: The Special and the General Theory (Reprint of 1920 translation by Robert W. Lawson ed.). Routledge. p. 48. ISBN 978-0-415-25384-0.
↑ Richard Phillips Feynman (1998). Six Not-so-easy Pieces: Einstein's relativity, symmetry, and space–time (Reprint of 1995 ed.). Basic Books. p. 68. ISBN 978-0-201-32842-4.^{[مړه لينکونه]}
↑ Lanczos, Cornelius (1970). "Chapter IX: Relativistic Mechanics". The Variational Principles of Mechanics (4th ed.). Dover Publications. ISBN 978-0-486-65067-8.
↑ Koks, Don (2006). Explorations in Mathematical Physics: The Concepts Behind an Elegant Language (illustrated ed.). Springer Science & Business Media. p. 234. ISBN 978-0-387-32793-8. Extract of page 234
↑ Steane, Andrew M. (2012). Relativity Made Relatively Easy (illustrated ed.). OUP Oxford. p. 226. ISBN 978-0-19-966286-9. Extract of page 226
↑ Sean Carroll, Lecture Notes on General Relativity, ch. 1, "Special relativity and flat spacetime," http://ned.ipac.caltech.edu/level5/March01/Carroll3/Carroll1.html
↑ Edwin F. Taylor & John Archibald Wheeler (1992). Spacetime Physics: Introduction to Special Relativity. W. H. Freeman. ISBN 978-0-7167-2327-1.
↑ Rindler, Wolfgang (1977). Essential Relativity: Special, General, and Cosmological (illustrated ed.). Springer Science & Business Media. p. §1,11 p. 7. ISBN 978-3-540-07970-5.
↑ Michael Polanyi (1974) Personal Knowledge: Towards a Post-Critical Philosophy, کينډۍ:Isbn, footnote page 10–11: Einstein reports, via Dr N Balzas in response to Polanyi's query, that "The Michelson–Morley experiment had no role in the foundation of the theory." and "..the theory of relativity was not founded to explain its outcome at all." [۱]
↑ Jeroen van Dongen (2009). "On the role of the Michelson–Morley experiment: Einstein in Chicago". Archive for History of Exact Sciences. 63 (6): 655–663. arXiv:0908.1545. Bibcode:2009arXiv0908.1545V. doi:10.1007/s00407-009-0050-5. S2CID 119220040.

[:0-1] Griffiths, David J. (2013). "Electrodynamics and Relativity". Introduction to Electrodynamics (4th ed.). Pearson. Chapter 12. ISBN 978-0-321-85656-2.

[:1-2] Jackson, John D. (1999). "Special Theory of Relativity". Classical Electrodynamics (3rd ed.). John Wiley & Sons, Inc. Chapter 11. ISBN 0-471-30932-X.

[3] Goldstein, Herbert (1980). "Chapter 7: Special Relativity in Classical Mechanics". Classical Mechanics (2nd ed.). Addison-Wesley Publishing Company. ISBN 0-201-02918-9.

[:2-4] Lanczos, Cornelius (1970). "Chapter IX: Relativistic Mechanics". The Variational Principles of Mechanics (4th ed.). Dover Publications. ISBN 978-0-486-65067-8.

[5] Tom Roberts & Siegmar Schleif (October 2007). "What is the experimental basis of Special Relativity?". Usenet Physics FAQ. نه اخيستل شوی 2008-09-17.

[:02-6] Griffiths, David J. (2013). "Electrodynamics and Relativity". Introduction to Electrodynamics (4th ed.). Pearson. Chapter 12. ISBN 978-0-321-85656-2.

[:12-7] Jackson, John D. (1999). "Special Theory of Relativity". Classical Electrodynamics (3rd ed.). John Wiley & Sons, Inc. Chapter 11. ISBN 0-471-30932-X.

[relativity-8] Albert Einstein (2001). Relativity: The Special and the General Theory (Reprint of 1920 translation by Robert W. Lawson ed.). Routledge. p. 48. ISBN 978-0-415-25384-0.

[Feynman-9] Richard Phillips Feynman (1998). Six Not-so-easy Pieces: Einstein's relativity, symmetry, and space–time (Reprint of 1995 ed.). Basic Books. p. 68. ISBN 978-0-201-32842-4.^{[مړه لينکونه]}

[:22-10] Lanczos, Cornelius (1970). "Chapter IX: Relativistic Mechanics". The Variational Principles of Mechanics (4th ed.). Dover Publications. ISBN 978-0-486-65067-8.

[11] Koks, Don (2006). Explorations in Mathematical Physics: The Concepts Behind an Elegant Language (illustrated ed.). Springer Science & Business Media. p. 234. ISBN 978-0-387-32793-8. Extract of page 234

[12] Steane, Andrew M. (2012). Relativity Made Relatively Easy (illustrated ed.). OUP Oxford. p. 226. ISBN 978-0-19-966286-9. Extract of page 226

[13] Sean Carroll, Lecture Notes on General Relativity, ch. 1, "Special relativity and flat spacetime," http://ned.ipac.caltech.edu/level5/March01/Carroll3/Carroll1.html

[14] Edwin F. Taylor & John Archibald Wheeler (1992). Spacetime Physics: Introduction to Special Relativity. W. H. Freeman. ISBN 978-0-7167-2327-1.

[Rindler0-15] Rindler, Wolfgang (1977). Essential Relativity: Special, General, and Cosmological (illustrated ed.). Springer Science & Business Media. p. §1,11 p. 7. ISBN 978-3-540-07970-5.

[16] Michael Polanyi (1974) Personal Knowledge: Towards a Post-Critical Philosophy, کينډۍ:Isbn, footnote page 10–11: Einstein reports, via Dr N Balzas in response to Polanyi's query, that "The Michelson–Morley experiment had no role in the foundation of the theory." and "..the theory of relativity was not founded to explain its outcome at all." [۱]

[mM1905-17] Jeroen van Dongen (2009). "On the role of the Michelson–Morley experiment: Einstein in Chicago". Archive for History of Exact Sciences. 63 (6): 655–663. arXiv:0908.1545. Bibcode:2009arXiv0908.1545V. doi:10.1007/s00407-009-0050-5. S2CID 119220040.

[۱]

[۲]

[۳]

[۴]

[۵]

[۶]

[۷]

[۸]

[۹]

[۱۰]

[۱۱]

[۱۲]

[۱۳]

[۱۴]

[۱۵]

[۱۶]

[۱۷]