Ümumi Nisbilik Nəzəriyyəsi

Ümumi nisbilik Nəzəriyyəsi kütlə çəkimini, kosmos zaman əyriliyinin bir nəticəsi olaraq görür. Kosmos-zaman əyriliyi isə maddənin varlığının təbii bir nəticəsində ortaya çıxar. Kosmos-zaman əyriliyi eyni zamanda maddənin hərəkətinə təsir edir. Xülasə: Kosmos-zaman əyrisinin  maddəyə necə hərəkət edəcəyini, maddə də kosmos-zamanda necə büküləcəyini söyləyər. Bir-birlərini tamamlamışcasına...

Ümumi nisbilik Kəlmsəi, Xüsusi Nisbiliyin ümümiləşdirilməsini  ehtiva edir. Xüsusi Nisbilik Nəzəriyyəsində, işıq sürətinin bütün inersial sistemlərdə sabit olduğunu qəbul etsəniz, mütləq bir zaman anlayışı olmadığı nəticəsini əldə edərsiniz. Zaman müşahidəçidən müşahidəçiyə nisbi olaraq dəyişəcək. Bənzər şəkildə üç ölçülü kosmosda iki nöqtə arasındakı məsafə də müşahidəçidən müşahidəçiyə fərqli ölçüləcəkdir.

Einstein kütlə çəkimini izah edərkən  olduqca əhəmiyyətli anlama gələn bir şeyin fərqinə vardı . Əslində kütlə nəticəsində yarana cazibə  ilə təcil təməldə eyni şeydi. Bunu anlamaq üçün, təməllərinin postulatların  olduğu Bərabərlik qaydalarına  baxmalıyıq.

Bərabərlik Prinsipləri

Bərabərliyin Zəif prinsipi

Bu prinsip  bir cismin inersial kütləsi olan mi'nin kütləçəkimin öz  kütləsi olan m_g'yə bərabər olduğunu söyləyir. φ kütlə çəkim potensialı altında cismə təsir edən qüvvə:

Kimi ifadə edə bilərik. Bunun yanında Nyutonun ikinci qanunundan bildiyimiz üzrə :

Tənlikləri bərabərləşdirdiyimizdə aşağıdakı nəticəni əldə edərik:

Bu tənliyin bizə izah etdiyi şey, eyni kütləçəkimi  sahəsində  olan cisimlərin hamısının eyni sürətdə təcillənəcəyidir. Ümumi nisbilik baxımından bu vəziyyəti şərh edəsi olsaq, kütlə çəkimi  sahəsinin təsiri altında təcil alan  bir cismin əyri kosmos-zamanda jeodezik olan bir kainat xəttinə sahib olduğunu anlayarıq (Geodezik əyri: bir səth üzərindəki iki nöqtə arasındakı ən qısa yolu ifadə edən əyri deməkdir. Məsələn bir müstəvidə iki nöqtə arasındakı ən qısa məsafə bir düz xətt ilə ifadə edilir. Bir kürə üzərində iki nöqtə arasındakı məsafə isə, mərkəzi kürənin başlanğıcı  olan və bu iki nöqtədən keçən böyük çevrə yayıdır).

Bərabərliyin Güclü prinsipi

Yerli inersial istinad sistemində (ya da sərbəst düşmə edən bir sistemdə), bütün fiziki hadisələrin xüsusi nisbilik ilə “razılığa” gəldiyi aydın olmuşdur. Bu vəziyyətin iki əhəmiyyətli nəticəsi var. Birincisi, işığın kütlə cazibə sahəsindən təsirlənərək yolunun büküləcəyini,  İkincisi isə kütləçəkimli qırmızıya sürüşmənin reallaşacağını Müşahidə edə bilərik.

İşığın Kütlə Çəkimi Sahəsi Altında bükülməsi

Tək Düz istiqamətdə  bir kütlə çəkimi sahəsi ələ alaq və bu sahədə içərisində bir lift sərbəst düşməkdə olsun...

İki ədəd ayrı müşahidəçimiz olsun. Sərbəst düşmə edən liftdə olan A müşahidəçisi və çöldə olan B müşahidəçisi. Lift tam düşməyə başlayanda A müşahidəçisinin də olduğu liftin bir ucundan bir foton çıxsın. Foton bir müddət sonra qarşı divarla toqquşacaq . A müşahidəçisinin bu müddət ərzində gördüyü şey fotonun dümdüz irəliləyərək qarşı divara vurduğudur . Lakin bu müddət ərzində  lift bir miqdar aşağı düşdüyü üçün B müşahidəçisi üçün vəziyyət eyni olmayacaq...

Liftdə olan A müşahidəçisi, fotonun çıxdığı nöqtənin tam qarşısındakı yerə vurduğunu görür. Yəni foton tamamilə üfüqi bir hərəkət edərək irəliləyər. Liftdə müşahidə olunan bu məsafənin uzunluğu L olsun , işıq sürəti c olduğuna görə keçən zaman X = V.t düsturundan də bildiyimiz üzrə t = L / c olacaq.

Bu müddət ərzində lift,  B müşahidəçisi üçün  qədər şaquli oxda aşağı sürüşmüş olacaq. Yəni B müşahidəçisi işığı başladığı nöqtədən  qədər aşağıda bir yerdə görəcəkdir.
Bərabərlik qanunundan yola çıxacaq olsaq A-nın müşahidəsi doğru olduğuna görə, bu vəziyyət ancaq B'nin kütlə cazibə sahəsinin işığın yolunu büktüyünü qəbul etməsiylə aydın ola bilər. Yəni bu vəziyyətdə A kütlə çəkimli bir sahə təcrübə etməzkən, B kütlə çəkimli  sahəni istəmədən belə olsa təcrübə etmiş olacaq.

Kütlə Çəkimli Qırmızıya Sürüşmə

Bu səfər eyni nümunəni bir az daha dəyişdirərək ələ alacağıq. Yenə sərbəst düşmə edən bir lift və içərisində olan A müşahidəçisi olacaq, lakin bu səfər B liftin üstündə olan  bir platformada iştirak edəcək və örnəyimizə daxil olacaq . A müşahidəçisinin olduğu liftin döşəməsindəki bir nöqtədən tavana doğru bir foton yola çıxdığını fərz edək. Tam bu sırada lift sərbəst düşmə etməyə başlasın. Bir müddət sonra foton liftin tavanı ilə toqquşmuş olacaq. Buradakı problem A-nın və B'nin bu fotonun tezliyini nə olaraq gördüyüdür. 

A yerli inersial sisteme daxil olduğu üçün, fotonu buraxdıldığı tezliklə,  eyni tezlikdə görəcək. Yaxşı bəs B nə görür? Bu nöqtədə B, fotondan v = gh / c sürətiylə uzaqlaşır. Bu səbəbdən qırmızıya sürüşməsi v / c = gh/c² Olar. B , mənbədən uzaqlaşdığı üçün A, vəziyyəti Doppler keçid olaraq şərh edəcəktir. B isə bu vəziyyəti kütlə cazibə sahəsində dırmaşan bir fotonun enerji itirməsi nəticəsində qırmızıya sürüşməsinə aid edəcəkdir.

Elə isə qırmızıya sürüşmə, kütlə çəkim  potansiyalındakı (φ) dəyişməsi  olaraq da ifadə edilə bilər. (gh = -δφ) Bu səbəbdən qırmızıya sürüşmə Δλ / λ = -δφ / -dır. Bu təsir ağ cücələrin tayf xəttlərində müşahidə edilməkdədir.

Xülasə edəcək olsaq, Müşahidəçilərin hansı hesablama sisteminə daxil olmasına görə, hadisələrdə fərqli şərhlər alacaqdır. Yuxarıda( A müşahidəçisi və B müşahidəçisi) verdiyim örnəkdə də bunun izahını gördünüz.