अपने लेख में मैं सापेक्षता के सिद्धांत के बारे में बात करना चाहूंगा। प्रस्तुति में इस सिद्धांत की आवश्यकता नहीं है। अपनी स्थापना के बाद से, यह रहस्य के प्रभामंडल में डूबा हुआ है, क्योंकि यह अंतरिक्ष और समय की हमारी सामान्य धारणाओं को पूरी तरह से रेखांकित करता है। स्कूल में हम सभी ने सापेक्षता के सिद्धांत के सूत्र सिखाए, लेकिन कुछ ने उन्हें वास्तव में समझा। और यह आश्चर्य की बात नहीं है, क्योंकि किसी व्यक्ति को अपनी सुंदरता, पूर्णता और निरंतरता में किसी सिद्धांत को वास्तव में समझने के लिए, सूत्र को जानना पर्याप्त नहीं है। आपको किसी प्रकार के दृश्य लैंडमार्क की आवश्यकता होती है, आपको डायनामिक्स की आवश्यकता होती है ताकि कुछ ऐसा हो जिसे आप अपने हाथों में मोड़ सकें। मैंने इस अंतर को भरने का फैसला किया और एक छोटा सा कार्यक्रम लिखा, जिसमें आप "अपने हाथों में" स्थान-समय को बदल सकते हैं। हम, वास्तविक शोधकर्ताओं के रूप में, छोटे प्रयोगों की मदद से इस रहस्यमय पदार्थ के मूल गुणों का पता लगाने की कोशिश करेंगे।
कट के तहत बहुत सारी तस्वीरें (और एक भी फॉर्मूला नहीं)।

यह स्पष्ट किया जाना चाहिए कि सापेक्षता के दो सिद्धांत हैं:
- रिलेटिविटी का विशेष सिद्धांत (एसआरटी) रिक्त स्थान में शवों की गति के यांत्रिकी को मानता है (घुमावदार नहीं) स्पेस-टाइम।
- सापेक्षता का सामान्य सिद्धांत (जीआर) गुरुत्वाकर्षण की घटनाओं और द्रव्यमान के साथ अंतरिक्ष-समय की वक्रता का अध्ययन करता है।
नीचे वर्णित सब कुछ उनमें से पहले पर लागू होता है।

यूक्लिडियन स्पेस और मिंकोव्स्की स्पेस

स्पेस-टाइम पर विचार करने से पहले, आइए याद करें कि साधारण यूक्लिडियन स्पेस क्या है।
और इसलिए, हमारे पास एक विमान है। इस विमान में कुछ ज्यामितीय आकृतियाँ हैं: अंक, खंड। हमारे पास दो ऑपरेशन भी हैं: समानांतर स्थानांतरण , और रोटेशन । आइए इन दोनों ऑपरेशनों पर एक नज़र डालें।


अगला, हम तथाकथित Minkowski अंतरिक्ष पर चलते हैं। इसमें, हमने एक समानांतर स्थानांतरण छोड़ दिया, लेकिन रोटेशन ऑपरेशन को दूसरे ऑपरेशन द्वारा बदल दिया गया। जैसा कि आप देख सकते हैं, एक "मोड़" के साथ, प्रत्येक बिंदु ग्रे घटता के साथ चलता है। नतीजतन, सभी बिंदु या तो एक पीली रेखा के साथ या दूसरे के साथ विस्तारित होते हैं।

इस "रोटेशन" के साथ, सेगमेंट अपना आकार बनाए रखते हैं और सेगमेंट में पास होते हैं।
दरअसल, यह स्पेस-टाइम है। आइए हम मानते हैं कि क्षैतिज अक्ष अंतरिक्ष है और ऊर्ध्वाधर अक्ष समय है। हम मानते हैं कि समय नीचे से ऊपर जाता है। अंतरिक्ष-समय का एक बिंदु वह घटना है जो किसी समय किसी स्थान पर हुई थी। एक खंड एक निश्चित प्रक्रिया है। उदाहरण के लिए, यदि कोई वस्तु घूम रही है, तो हम उसके खंड को एक खंड द्वारा निरूपित करेंगे।
आपको थोड़ा उन्मुख करने के लिए, चलो पहला प्रयोग करते हैं।

प्रयोग 1. न्यूटनियन यांत्रिकी।

सबसे पहले, हम वस्तुओं को कम गति (प्रकाश की गति से बहुत कम) पर आगे बढ़ने पर विचार करेंगे।
मान लीजिए कि कोई निश्चित वस्तु है, उदाहरण के लिए एक पेड़। एक ऊर्ध्वाधर रेखा का उपयोग करके इसे ड्रा करें।


हमारे पास कुछ चलती हुई वस्तुएं भी हैं - एक कार। हम देखते हैं कि कार एक पेड़ की ओर यात्रा कर रही है।


कोई अन्य गतिशील वस्तु खींचना। परिणामस्वरूप, हमें चित्र मिलता है:

कृपया ध्यान दें कि ढलान जितना मजबूत होगा, वस्तु की गति उतनी ही अधिक होगी।

यह है कि संदर्भ के एक निश्चित फ्रेम से हमारी तस्वीर कैसी दिखती है। और हम कार में बैठेंगे तो क्या देखेंगे? ऐसा करने के लिए, हमें अपने विमान को थोड़ा "विकृत" करना होगा।

सब सही है। कार अब स्थिर है, और पेड़ और आदमी हमारी ओर बढ़ रहे हैं।

उसी तरह, हम किसी व्यक्ति के साथ जुड़े संदर्भ के एक फ्रेम में जा सकते हैं। ऐसा करने के लिए, हमें दूसरी दिशा में "तिरछा" स्थान-समय की आवश्यकता है। सामान्य तौर पर, एक संदर्भ फ्रेम से दूसरे में संक्रमण की प्रक्रिया इस प्रकार है:

इस परिवर्तन को "गैलिलियन परिवर्तन" कहा जाता है। इस स्थिति में, प्रत्येक बिंदु एक क्षैतिज रेखा के साथ चलता है। इसका मतलब यह है कि सभी संदर्भ प्रणालियों में समय समान है (समय निरपेक्ष है)।

आइए अब हमारे एक्स अक्ष को "निचोड़" करने के लिए एक बड़े पैमाने पर जाएं।

वास्तव में, एक संदर्भ फ्रेम से दूसरे में संक्रमण Minkowski अंतरिक्ष में एक "बारी" से ज्यादा कुछ नहीं है, और गैलीलियो के रूपांतरण कम गति के लिए सिर्फ एक चरम मामला है।
हम देखते हैं कि अंक अब क्षैतिज रूप से नहीं बढ़ रहे हैं। यानी समय एक पूर्ण मूल्य नहीं है, लेकिन चयनित संदर्भ फ्रेम पर निर्भर करता है ।

प्रयोग 2. समय को धीमा करना।

मान लीजिए कि दो पर्यवेक्षक हैं, एक गतिहीन है, दूसरा एक निश्चित गति से उसके अंतरिक्ष यान पर उड़ रहा है।

खंड पर निशान दिखाते हैं कि समय वस्तु के अंदर कैसे जाता है। हम देखते हैं कि गतिहीन प्रेक्षक का समय एक गतिमान प्रेक्षक की तुलना में अधिक तेज चलता है (गतिमान प्रेक्षक के लिए एक घंटे एक गतिहीन की तुलना में बाद में आता है)।

लेकिन दूसरा प्रेक्षक ठीक उसी तस्वीर को देखता है।


यह एक संदर्भ प्रणाली दूसरे में कैसे जाती है

यह एक अजीब स्थिति बनती है - दो पर्यवेक्षक एक-दूसरे को देखते हैं, और वे एक दूसरे को "बाधित" लगते हैं।

यह पता लगाने के लिए कि वास्तव में उनमें से कौन सा "ब्रेक" है, दूसरा पर्यवेक्षक अपने अंतरिक्ष यान को बदल देता है और वापस उड़ जाता है।

साथ में, वे घड़ी की जांच करते हैं और पता लगाते हैं कि एक स्थिर पर्यवेक्षक द्वारा पारित समय की 5 इकाइयां, और चलती पर्यवेक्षक द्वारा 4 से थोड़ा अधिक। एक पर्यवेक्षक, जिसने अंतरिक्ष-समय में "चक्कर" बनाया, एक स्थिर पर्यवेक्षक की तुलना में अपने आंतरिक समय से कम खर्च किया।
लेकिन एक ही बात, केवल विपरीत, अगर पहली पर्यवेक्षक दूसरे से मिलने के लिए उड़ान भरती है तो यह होगा।

निष्कर्ष: गतिमान प्रेक्षक के लिए समय हमेशा तेज होता है और गतिमान होता है ।

प्रयोग 3. प्रकाश की गति।

मान लीजिए हमारे पास एक निश्चित स्पेस स्टेशन है। कुछ जहाज इससे नदारद थे।


आइए इस जहाज के संदर्भ के फ्रेम में चलते हैं। फिर एक और जहाज इस जहाज से उतरा।


फिर तीसरा जहाज दूसरे से नदारद।

और इसी तरह।

इसलिए मैंने त्वरण प्रक्रिया को चित्रित करने का प्रयास किया। जाहिर है, प्रत्येक बाद का जहाज पिछले एक की तुलना में तेज गति से आगे बढ़ेगा। चलो पहले जहाज पर वापस जाएं और देखें।

आपको याद दिला दूं कि झुकाव गति को निर्धारित करता है। पीली रेखा, या इसकी ढलान, प्रकाश की गति को दर्शाता है।
चित्र से पता चलता है कि प्रत्येक बाद का जहाज प्रकाश की गति से संपर्क करता है, लेकिन इससे अधिक नहीं हो सकता। यह भी देखा जाता है कि बढ़ती गति के साथ आंतरिक समय अधिक से अधिक धीमा हो जाता है। इससे हम यह निष्कर्ष निकालते हैं कि प्रकाश की गति से अधिक गति से कुछ भी नहीं चल सकता है ।

अब प्रत्येक जहाज को प्रकाश की किरण का उत्सर्जन करने दें।

हम देखते हैं कि किसी भी संदर्भ फ्रेम में प्रकाश प्रकाश की गति से चलता है ।

प्रयोग 4. प्रकाश शंकु।

दो पीली रेखाएं एक आकृति को रेखांकित करती हैं जिसे "प्रकाश शंकु" कहा जाता है। प्रकाश शंकु अंतरिक्ष-समय को दो क्षेत्रों में विभाजित करता है, जिसे मैंने लाल और हरे रंग में चिह्नित किया है।

यदि कुछ घटना लाल क्षेत्र में है, तो हम कहेंगे कि घटना प्रकाश शंकु के भीतर है। इसका मतलब है कि मूल से प्रकाश को हमारी बात तक पहुंचने का समय है।
यदि घटना हरे क्षेत्र में है, तो हम कहते हैं कि घटना प्रकाश शंकु के बाहर है, और मूल से प्रकाश को इस घटना तक पहुंचने का समय नहीं है।
निम्नलिखित उदाहरण पर विचार करें। एक साथ तीन घटनाएं होती हैं।

आइए देखें कि क्या होता है अगर हम संदर्भ के फ्रेम को बदलते हैं।

हम देखते हैं कि संदर्भ घटनाओं के एक और फ्रेम में एक साथ नहीं हैं। अब घटनाएँ समय के साथ नहीं बदलतीं, फिर भी वे अपने कालानुक्रम को बदल देती हैं। किसी अन्य संदर्भ प्रणाली में एक निश्चित घटना से पहले हुई घटना बाद में हो सकती है। लेकिन यह कैसे हो सकता है? क्या यह कारण और प्रभाव संबंधों का उल्लंघन है?
आपको याद दिला दूं कि यदि कोई घटना प्रकाश शंकु की सीमा से बाहर है, तो इसका मतलब है कि प्रकाश आवंटित समय में इस घटना तक नहीं पहुंच सकता है। और चूँकि कुछ भी (कोई वस्तु या संकेत) प्रकाश की गति से अधिक तेज नहीं चल सकता है, यह पता चलता है कि बिंदु A पर हुई घटना बिंदु B पर घटना को प्रभावित नहीं कर सकती है।

विपरीत दिशा में भी यही सच है। बिंदु B की घटना बिंदु A पर घटना को प्रभावित नहीं कर सकती है।

वे ऐसी घटनाओं के बारे में कहते हैं कि वे कारण और प्रभाव संबंधों से नहीं जुड़े हैं। यह पता चला है कि एक घटना जो इस के सापेक्ष प्रकाश शंकु की सीमा से परे है, यह कारण और प्रभाव संबंधों से संबंधित नहीं है ।

प्रयोग 5. सुपर-लाइट गति के साथ आंदोलन।

सभी अंतरिक्ष वस्तुएं: सौर मंडल, आकाशगंगाएं - एक दूसरे से विशाल दूरी पर स्थित हैं। और यहां तक ​​कि प्रकाश की गति से आगे बढ़ते हुए, हमें इन दूरियों को दूर करने में बहुत समय लगेगा। उदाहरण के लिए, हमारे सबसे नजदीक का तारा (अल्फा सेंटौरी) 4 प्रकाश वर्ष दूर है, और निकटतम आकाशगंगा (बिग मैगेलैनिक बादल) पहले से ही 160 हजार प्रकाश वर्ष दूर है। यदि हम अभी भी अल्फा सेंटॉरी के आगे और पीछे उड़ सकते हैं, तो एक पड़ोसी आकाशगंगा के आगे और पीछे उड़ सकते हैं। अधिक सटीक रूप से, हम दूर उड़ सकते हैं, लेकिन जब हम वापस लौटते हैं, तो 320 हजार साल पृथ्वी पर गुजरेंगे (मुझे याद है कि प्रकाश की गति से चलती हुई वस्तु के अंदर, समय व्यावहारिक रूप से स्थिर रहता है)। क्या करें?
विज्ञान कथा लेखक अपने कामों में बहुत चतुराई से इस सीमा को दरकिनार कर देते हैं। उन्होंने क्या आविष्कार नहीं किया: सुपर-फास्ट इंजन, हाइपर-स्पेस, मल्टीप्लेक्स, स्पेस-टाइम की वक्रता, वर्महोल, ब्लैक होल आदि से कूदना। वास्तव में, समस्या बहुत गहरी है जितना यह लग सकता है। यह इस तथ्य में शामिल है कि प्रकाश शंकु की सीमाओं के बाहर, कारण-प्रभाव संबंध मौजूद नहीं हैं। अन्यथा, हम अनिवार्य रूप से विरोधाभासों के लिए आएंगे।

एक उदाहरण पर विचार करें। हम अपने ग्रह पर बैठे हैं। एक बिंदु पर, हमारे वैज्ञानिक एक "सुपर-टेलिपोर्टेटर" का आविष्कार करते हैं जो हमें न्यूनतम समय में किसी भी दूरी पर टेलीपोर्ट करने में सक्षम है। खैर, हमने एक पड़ोसी आकाशगंगा को लिया और टेलीपोर्ट किया। एक और आकाशगंगा में बैठने के बाद, हम अंतरिक्ष की और खोज पर गए।

यदि हम अब अपने जहाज से जुड़े संदर्भ के फ्रेम में चले जाते हैं, तो हम निम्नलिखित देखेंगे।

हम देखते हैं कि हमारा प्रारंभिक बिंदु (ग्रह पृथ्वी) भविष्य में स्थानांतरित हो गया है। और चूंकि सभी संदर्भ प्रणालियों में प्रकृति के नियम समान तरीके से काम करते हैं, इसलिए हम फिर से "सुपर-टेलीपोर्टेटर" का उपयोग कर सकते हैं और अपने स्वयं के अतीत में लौट सकते हैं।

यह पता चला है कि एक सुपर-प्रकाश गति वाला आंदोलन समय की गति के बराबर है, और यह विरोधाभासों का एक गुच्छा खींचता है। इस प्रकार, अंतरिक्ष यात्रा की समस्या यह नहीं है कि हम अंतरिक्ष-समय को मोड़ नहीं सकते हैं या सुपर-लाइट इंजन का निर्माण नहीं कर सकते हैं, लेकिन यह भी कि इस तरह के आंदोलनों की सैद्धांतिक संभावना सभी कारण-प्रभाव वाले रिश्तों को कमजोर करती है।

निष्कर्ष

यह मूल रूप से सभी है। सबसे बुनियादी बात बताई गई लगती है। मुझे उम्मीद है कि यह स्पष्ट था।
एक लेख लिखते समय, कार्यक्रम का उपयोग किया गया था ( जीथुब से लिंक करें)