ويكيبيديا

النسبية العامة: الفرق بين النسختين

تصفح التاريخ تفاعلياً
[نسخة منشورة][نسخة منشورة]
→ التعديل السابقالتعديل اللاحق ←
تم حذف المحتوى تمت إضافة المحتوى
مرئينص الويكي
لا ملخص تعديل
لا ملخص تعديل
سطر 6:
'''النسبية العامة''' (تُعرف أيضًا باسم '''النظرية العامة للنسبية''') هي [[نظرية علمية|النظرية]] [[هندسة تفاضلية|الهندسية]] [[جاذبية|للجاذبية]] نشرها [[ألبرت أينشتاين]] سنة 1915 والوصف الحالي للجاذبية في [[فيزياء حديثة|الفيزياء الحديثة]]. تعمل النسبية العامة على تعميم [[النسبية الخاصة]] و[[قانون الجذب العام لنيوتن]]، حيث تقدِّم وصفًا موحَّدًا للجاذبية كخاصية هندسية [[مكان (فيزياء)|للمكان]] و[[الزمن في الفيزياء|الزمن]]، أو ال[[زمكان]]. وبشكل خاص، يرتبط [[انحناء (رياضيات)|انحناء]] الزمكان بشكل مباشر [[طاقة|بالطاقة]] و[[زخم الحركة|الزخم]] أيًا كانت [[مادة|المادة]] و[[إشعاع|الإشعاع]] الموجودان. يتم تحديد العلاقة بواسطة [[معادلات حقل أينشتاين]]، وهو نظام من [[معادلة تفاضلية جزئية|المعادلة التفاضلية الجزئية]].
 
تختلف بعض تنبؤات النسبية العامة بشكل كبير عن تنبؤات [[فيزياء كلاسيكية|الفيزياء الكلاسيكية]]، خاصةً فيما يتعلق بمرور الزمن، و[[هندسة رياضية|هندسة]] المكان، وحركة الأجسام في [[سقوط حر (جاذبية)|السقوط الحُر]]، وانتشار [[ضوء|الضوء]]. ومن بين الأمثلة على هذه الاختلافات، [[إبطاءتمدد زمني ثقالي|الإبطاء الزمنيالزمن الثقالي]]، و[[عدسة الجاذبية]]، و[[انزياح أحمر جذبوي|الانزياح الأحمر الجذبوي]] للضوء، والتأخير الزمني الثقالي. وقد تم تأكيد تنبؤات النسبية العامة فيما يتعلق بالفيزياء الكلاسيكية في كل الرصد و[[اختبارات النسبية العامة|التجارب]] حتى الآن. على الرغم من أن النسبية العامة ليست النظرية النسبية الوحيدة للجاذبية، إلا أنها [[نصل أوكام|أبسط نظرية]] متسقة مع البيانات التجريبية. ومع ذلك، تبقى الأسئلة التي لم تتم الإجابة عليها، والسؤال الأكثر أهمية هو كيف يمكن التوفيق بين النسبية العامة وقوانين [[ميكانيكا الكم|فيزياء الكم]] لإنتاج [[نظرية الحقل الموحد|نظرية كاملة]] ومتسقة ذاتيًا [[جاذبية كمية|للجاذبية الكمية]].
 
نظرية أينشتاين لها آثار مهمة في [[فيزياء فلكية|الفيزياء الفلكية]]؛ على سبيل المثال، هي تشير بقوة إلى وجود [[ثقب أسود|الثقوب السوداء]] - مناطق من الفضاء يتم فيها تحريف المكان والزمن بطريقة لا يمكن لأي شيء حتى الضوء الهروب منها - كحالة نهائية [[نجم|للنجوم]] الضخمة. هناك أدلة كثيرة على أن الإشعاع الكثيف المنبعث من أنواع معينة من الأجرام الفلكية يرجع إلى الثقوب السوداء؛ على سبيل المثال، تنجم [[نجم زائف|الكويزارات]] الدقيقة و[[نواة مجرية نشطة|النوى المجرية النشطة]] عن وجود [[ثقب أسود نجمي|ثقوب سوداء نجمية]] و[[ثقب أسود فائق|ثقوب سوداء فائقة]]، وبالتالي، يمكن أن يؤدي انحناء الضوء بفعل الجاذبية إلى ظاهرة عدسة الجاذبية، والتي تُظهر صورًا متعددة لنفس الجرم الفلكي البعيد في السماء. تنبأت النسبية العامة كذلك بوجود [[موجة ثقالية|الموجات الثقالية]]، والتي تم رصدها بشكل مباشر من قِبل التعاون الفيزيائي [[ليغو (مرصد)|ليجو]]. بالإضافة إلى ذلك، النسبية العامة هي أساس النماذج الكونية الحالية [[تمدد الكون|لكون يتوسع باستمرار]].
سطر 82:
في حين أن النسبية العامة تحل محل الامكانات الجذبوية [[حقل سلمي|السلمية]] للفيزياء الكلاسيكية من خلال [[موتر]] متناظر من الرتبة الثانية، فإن الأخيرة تتناقص إلى سابقتها في بعض الحالات المحدَّدة. وبالنسبة لحقول الجاذبية الضعيفة والسرعة البطيئة بالنسبة لسرعة الضوء، تتقارب تنبؤات النظرية مع تلك الخاصة بقانون الجاذبية العام لنيوتن.<ref>{{Harvnb|Wald|1984|loc=sec. 4.4}}</ref>
 
خلال بنائها باستخدام الموترات، تُظهر النسبية العامة [[تغاير عام|التغاير العام]]: قوانينها - وقوانين إضافية صيغت في الإطار النسبي العام - تتخذ نفس الشكل في جميع [[نظام إحداثي|الأنظمة الإحداثية]].<ref>{{Harvnb|Wald|1984|loc=sec. 4.1}}</ref> بالإضافة إلى ذلك، لا تحتوي النظرية على أي بنية خلفية هندسية ثابتة، بمعنى أنها [[مستقلة الخلفية]]. وهي بالتالي تفي ب[[مبدأ النسبية]] العام الأكثر صرامة، وهو أن [[قوانين الفيزياء]] هي نفسها لجميع المراقِبين.<ref>لمعرفة الصعوبات (المفاهيمية والتاريخية) في تحديد المبدأ العام للنسبية وفصلها عن مفهوم التغاير العام، انظر {{Harvnb|Giulini|2007}}</ref> و[[إطار مرجعي محلي|محليًا]]، كما في [[مبدأ التكافؤ]]، الزمكان هو [[فضاءمكان مينكوفسكي|مينكوفسكي]]، وقوانين الفيزياء تعرض [[تناظر لورينتز|تناظر لورينتز المحلي]].<ref>القسم 5 في ch. 12 في {{Harvnb|Weinberg|1972}}</ref>
 
=== بناء النموذج ===
سطر 106:
تتنبأ النسبية العامة بأن مسار ال[[ضوء]] سيتبع انحناء ال[[زمكان]] أثناء مروره بالقرب من [[نجم]]. تم تأكيد هذا التأثير بشكل مبدئي من خلال رصد أضواء النجوم أو [[نجم زائف|الكويزرات]] البعيدة التي تنحرف أثناء مرورها بالقرب من [[الشمس]].<ref>Cf. {{Harvnb|Kennefick|2005}} للاطلاع على القياسات المبكرة الكلاسيكية التي قامت بها بعثات أرثر إدنجتون. للاطلاع على نظرة عامة لمزيد من القياسات الحديثة، انظر {{Harvnb|Ohanian|Ruffini|1994|loc=ch. 4.3}}. للاطلاع على أدق عمليات الرصد الحديثة المباشرة باستخدام الكويزرات، cf. {{Harvnb|Shapiro|Davis|Lebach|Gregory|2004}}</ref>
 
هذا والتنبؤات ذات الصلة التي تأتي من حقيقة أن الضوء يتبع ما يسمى شبيه الضوء أو تعميم [[الجيوديسية في النسبية العامة|الجيوديسية العدمية]] للخطوط المستقيمة التي يسافر الضوء عبرها بثبات في الفيزياء الكلاسيكية. هذه الجيوديسية هي تعميم [[لامتغير]] سرعة الضوء في النسبية الخاصة.<ref>هذه ليست بديهية مستقلة؛ إذ يمكن اشتقاقها من معادلات أينشتاين و[[لاغرانجيان|لاجرانجيان]] ماكسويل [[تقريب دبليو كيه بي|تقريب WKB]]، cf. {{Harvnb|Ehlers|1973|loc=sec. 5}}</ref> عندما يتم فحص نماذج الزمكان المناسبة (إما حل شوارزشيلد الخارجي، أو لأجل أكثر من كتلة واحدة؛ توسُّعتوسع ما بعد نيوتن)،<ref>{{Harvnb|Blanchet|2006|loc=sec. 1.3}}</ref> العديد من تأثيرات الجاذبية تَظهر على انتشار الضوء. على الرغم من أن انحناء الضوء يمكن إستخراجه أيضًا من خلال توسيع شمولية السقوط الحر للضوء،<ref>{{Harvnb|Rindler|2001|loc=sec. 1.16}}; من أجل أمثلة تاريخية، {{Harvnb|Israel|1987|pp=202–204}}; وفي الواقع، نشر أينشتاين أحد هذه الاشتقاقات كـ {{Harvnb|Einstein|1907}}. تفترض هذه الحسابات ضمنيًا أن هندسة المكان هي [[فضاء إقليدي|إقليدية]], cf. {{Harvnb|Ehlers|Rindler|1997}}</ref> فإن زاوية الانحراف الناتجة عن مثل هذه الحسابات هي فقط نصف القيمة المعطاة من قِبل النسبية العامة.<ref>من نقطة استشراف نظرية أينشتاين، تأخذ هذه الاشتقاقات في الاعتبار تأثير الجاذبية على الزمن، ولكن ليس آثارها على اعوجاج المكان، cf. {{Harvnb|Rindler|2001|loc=sec. 11.11}}</ref>
 
تأخير الزمن الثقالي يرتبط بشكل وثيق بانحراف الضوء (أو تأخير شاپيرو)، هي الظاهرة التي تأخذ فيها الإشارات الضوئية وقتًا أطول لتنتقل عبر الحقل الجذبوي مما كانت ستأخذه في غياب هذا الحقل. وكانت هناك العديد من الاختبارات الناجحة لهذا التنبؤ.<ref>من أجل حقل الجاذبية للشمس باستخدام إشارات الرادار المنعكسة من الكواكب مثل [[الزهرة]] وعطارد، cf. {{Harvnb|Shapiro|1964}}, {{Harvnb|Weinberg|1972|loc=ch. 8, sec. 7}}; للإشارات المرسَلة بنشاط من قِبل المسابر الفضائية (قياسات [[transponder|الترانسپوندر]]), cf. {{Harvnb|Bertotti|Iess|Tortora|2003}}; للاطلاع على نظرة عامة، انظر {{Harvnb|Ohanian|Ruffini|1994|loc=table 4.4 on p. 200}}; لمزيد من القياسات الحديثة باستخدام الإشارات المستقبَلة من [[نباض]] يعد جزءًا من نظام ثنائي، حقل الجاذبية الذي يتسبب في تأخير الزمن هو يرجع إلى النباض الآخر، cf. {{Harvnb|Stairs|2003|loc=sec. 4.4}}</ref> وفي وسائط شكليات ما بعد نيوتن، تُحدِّد قياسات انحراف الضوء وتأخير الزمن الثقالي وسيطًا يسمى γ، الذي يشفر تأثير الجاذبية على هندسة المكان.<ref>{{Harvnb|Will|1993|loc=sec. 7.1 and 7.2}}</ref>
سطر 194:
== مفاهيم متقدمة ==
=== البنية السببية والهندسة العالمية ===
[[ملف:Penrose.svg|تصغير|مخطط پنروز-كارتر [[فضاءمكان مينكوفسكي|لكون مينكوفسكي]] اللانهائي.]]
في النسبية العامة، لا يمكن لأي جسم مادي اللحاق أو تجاوز نبضة الضوء. لا يمكن لتأثير من الحدث ''A'' أن يصل إلى أي موقع آخر ''X'' قبل إرسال الضوء من ''A'' إلى ''X''. ونتيجة لذلك، فإن استكشاف جميع الخطوط الضوئية العالمية ([[جيوديسية (النسبية العامة)|الجيوديسية العدمية]]) يعطي معلومات أساسية حول البنية السببية للزمكان. يمكن عرض هذه البنية باستخدام [[مخطط بنروز|مخططات پنروز-كارتر]] التي تقلصت فيها المساحات الكبيرة غير المحدودة للمكان والفترات الزمنية اللانهائية ("[[تكنيز (رياضيات)|ضُغِطَت]]") لكي تناسب الخريطة المحدودة، بينما الضوء لا يزال يسافر على طول الخطوط القُطرية كما هو الحال في مخططات الزمكان القياسية.<ref>{{Harvnb|Frauendiener|2004}}, {{Harvnb|Wald|1984|loc=sec. 11.1}}, {{Harvnb|Hawking|Ellis|1973|loc=sec. 6.8, 6.9}}</ref>
 
مجلوبة من «https://ar.wikipedia.org/wiki/النسبية_العامة»