.png)
Nisbiylik nazariyasi — fazo-vaqt haqidagi fizik nazariya, ya’ni fizik jarayonlarning universal fazoviy-vaqt xususiyatlarini tavsiflovchi nazariya. Bu atama 1906 yilda Maks Plank tomonidan nisbiylik tamoyilining maxsus nisbiylik nazariyasidagi (keyinchalik esa umumiy nisbiylik nazariyasidagi) ahamiyatini ta’kidlash maqsadida kiritilgan. Ba’zan u «relyativistik fizika» tushunchasining sinonimi sifatida ham ishlatiladi.
Keng ma’noda nisbiylik nazariyasi maxsus va umumiy nisbiylik nazariyalarini o‘z ichiga oladi. Maxsus nisbiylik nazariyasi (MNN) gravitatsiya maydonlari ta’sirini e’tiborga olmasa bo‘ladigan jarayonlarga taalluqlidir; umumiy nisbiylik nazariyasi (UNN) esa Nyutonning gravitatsiya nazariyasini umumlashtiruvchi tortishish nazariyasidir. Tor ma’noda nisbiylik nazariyasi deganda maxsus nisbiylik nazariyasi tushuniladi.
Fizika tarixida nisbiylik nazariyasi atamasi ba’zan Eynshteyn, Minkovskiy va ularning yorug‘lik tashuvchi efir tushunchasini rad etgan izdoshlari qarashlarini ayrim o‘tmishdoshlarining qarashlaridan ajratish uchun ishlatiladi. Bunday o‘tmishdoshlar orasida Lorens va Puankare.
Maxsus nisbiylik nazariyasining Nyuton mexanikasidan farqlari
Yangi nazariya dastlab 200 yillik Nyuton mexanikasining ustun mavqeyini chekladi. Bu dunyo haqidagi tasavvurni tubdan o‘zgartirdi. Nyutonning klassik mexanikasi faqat Yerdagi va unga yaqin sharoitlarda — tezliklar yorug‘lik tezligidan ancha kichik, o‘lchamlar esa atomlar va molekulalar o‘lchamlaridan ancha katta bo‘lganda, shuningdek, masofalar yoki sharoitlar gravitatsiya tarqalish tezligini cheksiz deb hisoblashga imkon berganda to‘g‘ri natija berishi ma’lum bo‘ldi.
Harakat haqidagi Nyuton tushunchalari harakatning nisbiylik tamoyilini yangicha va ancha chuqur qo‘llash orqali tubdan qayta ko‘rib chiqildi. Vaqt endi mutlaq deb hisoblanmasdi (UNN doirasida esa uning bir tekis o‘tishi ham mutlaq emas).
Bundan tashqari, Eynshteyn vaqt va fazo haqidagi asosiy tasavvurlarni o‘zgartirdi. Nisbiylik nazariyasiga ko‘ra, vaqt fazo-vaqtning deyarli teng huquqli tarkibiy qismi (koordinatasi) sifatida qaralishi kerak. Sanoq sistemasi o‘zgarganda vaqt koordinatasi odatdagi fazoviy koordinatalar bilan birga almashtirishlarda ishtirok etadi. Bu oddiy uch o‘lchamli koordinatalar sistemasining o‘qlarini burishda uchala fazoviy koordinata qanday o‘zgarishiga o‘xshaydi.
Qo‘llanish sohasi
Maxsus nisbiylik nazariyasining qo‘llanish sohasi
Maxsus nisbiylik nazariyasi juda kuchli gravitatsiya maydonlari bo‘lmaganda jismlarning istalgan tezlikdagi (jumladan, yorug‘lik tezligiga yaqin yoki unga teng tezlikdagi) harakatini o‘rganish uchun qo‘llanadi.
Umumiy nisbiylik nazariyasining qo‘llanish sohasi
Agar kvant effektlarini e’tiborga olmasa bo‘lsa, umumiy nisbiylik nazariyasi har qanday kuchlanishdagi gravitatsiya maydonlarida jismlarning istalgan tezlikdagi harakatini o‘rganish uchun qo‘llanadi.
Qo‘llanilishi
Maxsus nisbiylik nazariyasining qo‘llanilishi
Maxsus nisbiylik nazariyasi XX asrdan boshlab fizika va astronomiyada qo‘llanib kelinmoqda. Nisbiylik nazariyasi umuman fizika haqidagi tasavvurlarni sezilarli darajada kengaytirdi, shuningdek, elementar zarralar fizikasi sohasidagi bilimlarni ancha chuqurlashtirdi. U fizika taraqqiyotiga nihoyatda kuchli turtki berdi va ahamiyatini ortiqcha baholash qiyin bo‘lgan yangi nazariy vositalarni taqdim etdi.
Umumiy nisbiylik nazariyasining qo‘llanilishi
Ushbu nazariya yordamida kosmologiya va astrofizika quyidagi g‘ayrioddiy hodisalarni oldindan bashorat qilishga muvaffaq bo‘ldi: neytron yulduzlar, qora tuynuklar va gravitatsion to‘lqinlar.
Ilmiy hamjamiyat tomonidan qabul qilinishi
Maxsus nisbiylik nazariyasining qabul qilinishi
Hozirgi vaqtda maxsus nisbiylik nazariyasi ilmiy hamjamiyat tomonidan umumiy e’tirof etilgan va zamonaviy fizikaning asosini tashkil etadi. Yetakchi fiziklarning bir qismi yangi nazariyani darhol qabul qilgan. Ular orasida Maks Plank, Xendrik Lorens, German Minkovskiy, Richard Tolmen, Ervin Shryodinger va boshqalar bor edi. Rossiyada Orest Danilovich Xvolson tahriri ostida maxsus nisbiylik nazariyasini va uning tajribaviy asoslarini batafsil bayon qilgan mashhur umumiy fizika kursi chop etildi. Shu bilan birga, Nobel mukofoti sovrindorlari Filipp Lenard, Y. Shtark, J. J. Tomson nisbiylik nazariyasi qoidalariga tanqidiy munosabat bildirgan. Maks Abraham va boshqa olimlar bilan munozaralar ham foydali bo‘lgan.
Umumiy nisbiylik nazariyasining qabul qilinishi
Umumiy nisbiylik nazariyasining asosiy masalalarini konstruktiv muhokama qilish (jumladan, Shryodinger va boshqalar ishtirokida) ayniqsa samarali bo‘lgan. Aslida, bu muhokamalar hozirga qadar davom etmoqda.
Umumiy nisbiylik nazariyasi (UNN) MNNga qaraganda tajribada kamroq sinovdan o‘tgan va unda bir qancha prinsipial muammolar mavjud. Hozircha gravitatsiyaning muqobil nazariyalaridan ayrimlari prinsipial jihatdan mumkin deb hisoblanadi, ammo ularning ko‘pchiligini UNNning u yoki bu darajadagi o‘zgartirilgan ko‘rinishi deyish mumkin. Shunga qaramay, ilmiy hamjamiyat fikricha, ko‘plab muqobil nazariyalardan farqli ravishda UNN o‘z qo‘llanish sohasida hozirgacha ma’lum bo‘lgan barcha tajriba dalillariga, shu jumladan, nisbatan yaqinda aniqlanganlariga ham mos keladi (masalan, yaqinda gravitatsion to‘lqinlar mavjudligiga yana bir ehtimoliy dalil topilgan). Umuman olganda, UNN o‘z qo‘llanish sohasida «standart nazariya», ya’ni ilmiy hamjamiyat asosiy deb e’tirof etgan nazariya hisoblanadi.
Maxsus nisbiylik nazariyasi
Maxsus nisbiylik nazariyasi (MNN) — fazo-vaqtning lokal tuzilishini ifodalovchi nazariya. U ilk bor 1905 yilda Albert Eynshteyn tomonidan «Harakatlanuvchi jismlarning elektrodinamikasiga doir» asarida taqdim etilgan. Nazariya harakatni, mexanika qonunlari va ularga oid fazoviy-vaqt munosabatlarini jismlar istalgan tezlikda, jumladan, yorug‘lik tezligiga yaqin tezlikda harakatlanganda ham tavsiflaydi. Klassik mexanika Nyuton tomonidan rivojlantirilgan bo‘lib, maxsus nisbiylik nazariyasining kichik tezliklar uchun yaqinlashgan ko‘rinishidir. MNN inersial sanoq sistemalarini (hech bo‘lmaganda lokal ravishda) kiritish mumkin bo‘lgan sharoitlarda qo‘llanadi. U kuchli gravitatsiya maydonlari, sezilarli noinersial sanoq sistemalari hamda Koinotning global geometriyasini tavsiflashda (yassi, bo‘sh va statsionar Koinotning alohida holati bundan mustasno) qo‘llanmaydi.
Maxsus nisbiylik nazariyasi klassik elektrodinamika (shu jumladan optika) bilan klassik Galileyning nisbiylik tamoyili o‘rtasidagi ziddiyatni hal qilish natijasida paydo bo‘lgan. Bu tamoyilga ko‘ra, inersial sanoq sistemalaridagi barcha jarayonlar sistema tinch turganidan yoki tekis va to‘g‘ri chiziqli harakatlanayotganidan qat’i nazar bir xil kechadi. Bu, xususan, yopiq sistemada o‘tkazilgan har qanday mexanik tajriba tashqi jismlarni kuzatmasdan turib, agar sistema tekis va to‘g‘ri chiziqli harakat qilsa, uning qanday harakatlanayotganini aniqlashga imkon bermasligini anglatadi. Biroq sistema ichidagi optik tajribalar (masalan, yorug‘likning turli yo‘nalishlarda tarqalish tezligini o‘lchash) prinsipial jihatdan bunday harakatni aniqlashi kerak edi. Eynshteyn nisbiylik tamoyilini elektrodinamik hodisalarga ham tatbiq etdi. Bu, birinchidan, deyarli barcha fizik hodisalarni yagona nuqtayi nazardan tavsiflashga, ikkinchidan esa Maykelson — Morli tajribasi natijalarini tushuntirishga imkon berdi (bu tajribada Yerning kvaziinersial harakati yorug‘likning tarqalish tezligiga hech qanday ta’sir ko‘rsatmasligi aniqlangan). Nisbiylik tamoyili yangi nazariyaning birinchi postulati bo‘ldi. Biroq kengaytirilgan nisbiylik tamoyili doirasida fizik hodisalarni ziddiyatsiz tavsiflash uchun Nyutonning mutlaq Yevklid fazosi va mutlaq vaqti haqidagi tasavvurlardan voz kechish hamda ularni yangi geometrik tuzilma — psevdo-Yevklid fazo-vaqtida birlashtirish zarur bo‘ldi. Unda hodisalar orasidagi masofalar va vaqt oraliqlari ularni kuzatuvchi sanoq sistemasiga bog‘liq holda ma’lum tarzda (Lorens almashtirishlari orqali) o‘zgaradi. Buning uchun qo‘shimcha tamoyil — yorug‘lik tezligining invariantligi postulatini kiritish talab etildi. Shunday qilib, maxsus nisbiylik nazariyasi quyidagi ikki postulatga asoslanadi:
1. Inersial sanoq sistemalarida barcha fizik jarayonlar sistema tinch turganidan yoki tekis va to‘g‘ri chiziqli harakatlanayotganidan qat’i nazar bir xil kechadi.
2. Yorug‘lik tezligi vakuumda har qanday inersial sanoq sistemasida bir xil bo‘lib, nurlanish manbaining harakatiga bog‘liq emas.
Ikkinchi tamoyil (va fanning umumiy sababiyat tamoyili)dan kelib chiqadigan xulosa shuki, fizik jismlar harakatining va axborot uzatishning tezligi vakuumdagi yorug‘lik tezligidan yuqori bo‘lishi mumkin emas.
Harakat tezligi yorug‘lik tezligiga nisbatan kichik bo‘lganda, MNN kinematikasi Nyuton kinematikasidan farq qilmaydi va Lorens almashtirishlari klassik Galiley almashtirishlariga aylanadi. Rasmiy jihatdan yorug‘lik tezligi cheksizlikka intilganda maxsus nisbiylik nazariyasi formulalari klassik mexanika formulalariga o‘tadi.
Umumiy nisbiylik nazariyasi
Umumiy nisbiylik nazariyasi — Eynshteyn tomonidan 1915—1916 yillarda e’lon qilingan gravitatsiya nazariyasi. U maxsus nisbiylik nazariyasining keyingi rivojidir. Unda gravitatsion hodisalar jismlar va maydonlar orasidagi kuch ta’siri bilan izohlanmaydi, balki jismlar va maydonlar joylashgan fazo-vaqtning o‘z deformatsiyasi tufayli yuzaga keladi, deb qaraladi. Bu deformatsiya, jumladan, massa-energiya mavjudligi bilan bog‘liq.
Umumiy nisbiylik nazariyasi boshqa metrik tortishish nazariyalaridan Eynshteyn tenglamalari yordamida fazo-vaqtning egriligini unda mavjud materiya bilan bog‘lashi jihatidan farq qiladi.
Hozirgi vaqtda UNN eng muvaffaqiyatli va kuzatishlar orqali yaxshi tasdiqlangan gravitatsiya nazariyasidir.
Havolalar
- Nisbiylik nazariyasi nima? — nisbiylik nazariyasi haqida hikoya qiluvchi qisqa ilmiy-ommabop film. SSSR, 1964-yil.
