Назарияи нисбият

Назарияи нисбият хозира назарияи физикии фазо, вакт ва чози-баро гуянд, ки алломаи асри 20 А. Эйнштейн солхои 1905—1915 тахия кар- дааст. Аз руи ташбехи худи Эйнш­тейн Назарияи навъхо сулолаеро мемонад, ки аз ду шачара таркиб ёфтааст — одатан якеро н а з а р и я и  чузъии н и с б и я т ва дигареро назарияи куллии н и с б и я т меноманд. (Дар коркарди кисматхои чудогонаи он Г. Лорентс, А. Пуанкаре, Г. Мин­ковский, Д. Гилберт ва дигарон ширкат варзидаанд). Аз ахди кадим ин чониб бар бунёди физика принсипи нисбияти харакат тсарор гирифтааст, ки онро Ф. Энгелс ин тавр таъриф додааст: «Х,аракати чисми алохида вучуд надорад,— дар бораи харакати вай фачат ба маънии нисби сухан гуфтан мумкин аст».

(Маркс К., Эн­гелс Ф., Соч., т. 20, с. 564). Дар вокеъ чун сухан аз харакати кишти дар бахр ё поезд бо рохи охан меравад, мо хатман бояд плова куном, ки онхо нисбат ба чи харакат мекунанд (сохил, платформа). Аз ин чихат агар мо, сокинони Замин, хамрохи сайёраамон дар фазои тамоман холи и кайхон парвоз мекардем, хар- гиз муайян карда наметавонистем, ки дар харакатем ё дар холати оромиши кулли, зеро бе системаи сархисоб худи мафхуми харакат ягон маъни надорад. Сангхое, ки дар Ду­шанбе ва Вашингтон аз баландие партофта мешаванд, ба «поёп» (руи замин) меафтанд, вале нисбат ба маркази Замин онхо ба самтхои та­моман мукобил харакат мекунанд. Пас, кадом системаи сархисоб дуруст аст — руи Замин ё маркази вай? Хамаи системахои сархисоб ба­робар дурустанд, харчанд ки шояд яке аз онхо кулайтар бошад. Агар тахмини физикхои асри гузашта дар бораи вучуд доштани як навъ мухити умумикайхони (ба истилох асир ё эфир) рост мебаромад, он гох ин мухитро ба сифати системаи сархи- соби хамагони (универсали) пазируфта, хамаи навъхои харакатро нисбат ба вай муоина кардан мум­кин мегардид (аз чумла афтиши сангро чи дар Душанбе ва чи дар Вашингтон як хел муайян кардан мумкин мебуд).

Аммо, бар хилофи чашмдошт, тачрибахои физикие, ки дар охири асри 19 ба амал бароварда шуданд (ниг. Тачрибаи Майкелсон), бо камоли дакики вучуд надоштани эфирро собит карданд. Назарияи навъхо айнан дар натичаи тахлилу тааммули далели тачриба дар хусуси вучуд надоштани систе­маи сархисоби хамагони ташаккул ёфтааст. Назарияи чузъии нисбият бо масъалахое кордор аст, ки бо системахои сархисоби инерсиали вобастаанд. (Ин мафхум аз замони Нютон ин чониб дар физика маъмул аст. Системахои сар­хисоби инортсиали гуфта системахои сархисоберо меноманд, ки нисбат ба якдигар бо суръати доими харакат мекунанд). Назарияи куллии нисби­ят бошад, ба масъалахои физикие кордор аст, ки бо системахои сархисоби гайриинертсиали вобастаанд. (Системахои сархи­соби гайриинертсиали гуфта системахоеро гуянд, ки нисбат ба якдигар тезшаванда ё сустшаванда ха­ракат мекунанд).

Назарияи чузъии нисбия т. Физикаи Нютон бар пояи тас- дикоти зерин карор гирифта буд: 1) Вакту фазо як навъи ашколи мутлад буда, новобаста ба ашёву ходисоти табии вучуд доранд (мисоли сатиле, ки новобаста аз об доштан ва ё надоштанаш худ аз худ вучуд дорад); 2) Вакту фазо ба хамдигар низ вобастагие надоранд; 3) Таъсироти физики дар як он пахн меша- вад, суръати вай хадду худуде на­дорад; 4) Суръати харакати мураккаб ба хосили чамъи суръатхое баро­бар аст, ки аз онхо харакати мазкур таркиб ёфтааст. (Чунончи, агар одам дар даруни поезд ру ба самти хара­кати вай рох гардад, онгох суръати хосила ба v поезд + v одам баробар мешавад). Назарияи чузъии нисби­ят, ки он ба истилохи дигар м е х а н и к а и  релятивисти ном гирифтааст, аз руи принсипхои асоси ва натичаву хулосахояш аз механикаи Нютон ба кулли фарк мекунад. Вай бар пояи ду принсипи зерин карор гирифтааст, ки аз худи тачри­баи физики бармеоянд. Якеро принсинисбият гуянд, ки далели вучуд надоштани системаи сархисо­би хамагониро ба хукми конун медарорад. Таърифаш чунин аст: хар як конуне, ки нисбат ба ягон системаи сархисоб (А) ичро мешавад, бояд дар хама гуна системаи дигар (В) ичро шавад, ба шарте ки А ва В нис­бат ба якдигар ростхатта ва мунтазам харакат кунанд. Дар холати ха­ракат ё оромии нисби будани чунин системахои физикиро бо ягон хел тачрибаи механики, электромагнити ва ё ягон тарзи дигар муайян кар­дан мумкин нест.

Дигар рукни назарияи чузъии нис­бият принсипи тагйирнопазирии суръати пахншавии нур аст, ки он­ро ба таври зерин таъриф медиханд: дар фазои холи (вакуум) нури рушнои ба хама тараф як хел бо як суръати доими пахн мешавад, ки микдораш аз суръати харакати ху­ди манбаи рушнои вобаста нест. Ин хукми физикиро, ки аслан аз ботини электродинамикаи Максвелл-Ло­ренс бармеояд, чамъбасти натичахои эксперименти Майкелсону Морли донистан мумкин аст. (Дар ин эксперимент исбот гардид, ки суръати пахншавии нур чи ба самти харакати Замин ва чи ба самти мудобил як хел аст ва хол oн ки дар мавриди аввал аз руи механикаи Ню­тон мебоист суръати харакати За­мин ба суръати нур чамъ мешуд.)

Ин ду принсип мантикан ба хам чандон мувофик намеомаданд. Махз назарияи чузъии нисбият буд, ки бар ивази тагйир додани кинемати­ка, аниктараш комилан дигаргун сохтани тасаввуроти классики оид ба фазову вакт принсипхои мазкурро андаруни як акидаи томи физики муттахид карда аст, ки он принсипи нисбияти Эйнштейн ном дорад. Эйнштейн конунхои релятивистеро дарёфт, ки ба дигаргурсозии координатахо ва вакт хангоми аз як системаи инерсиали (А) ба дигараш (В) гузаштан оид буда, конунхои пешинаи Галилею Нютонро такмилу таъмин медиханд. Фарз кардем, системахои мазкура нисбат ба якдигар бо суръати v харакат мекунанд ва мо ходисае (масалан, раъду барк)-ро аввал аз системаи якум (А) ва сони аз системаи дуюм (В) мушохида мекунем. Ходисаи мавриди мушохида дар системаи якум бо коордииатахои фазоии х_А, у_А, z_А ва вакт t_А дар системаи дуюм бошад, бо координатахои фазоии х_В, у_В, z_В ва вакти t_В ифода мешавад. (Дар лахзаи t = 0 дар системахои А ва В нуктахои сархисоб О_А ва О_В ба хам рост меоянд). Хангоми аз А ва В гузаштан координата ва вакти содиршавии ходисаи мавриди мушохида аз руи принсипи нисбияти Галилей ба таври зерин ифода меёбанд:

х_В= х_А-v t_А, у_В= у_A, z_В= z_A;

Аз руи принсипи нисбияти Эйнш­тейн бошад, формулахои мазкур шаклхои комилан навро мегиранд:

                                                                   X _R                 Y_A      =  Y_B  ;    

                                   Z_B= Z_A; t_B = 

(Харакат ба самти тири х сурат мегирад ва аз ин ру у ва z тагйир намеёбанд). Ин иродахои математикиро табдилоти Лорентс меноманд. Дар он чо чунин далели тачри­ба сабт шудааст, ки.ягон чисми табиат аз нур театар харакат карда наметавонад, (Дар сурати v = с мах­рачи ифодаи мазкура ба сифр баробар мешавад, хангоми v > с бошад, решаи    ба бузургии мавхум табдил меёбад). Хулосахои нави физикие, ки аз назарияи чузъии нисбият бармеоянд, инхоанд: 1) Яквакти ва пайдархамии ходисахои физики нисбист. Чунончи, ду ходисае, ки дар нуктахои гуногуни фазо ба амал меоянду онхоро мушохида якум (системаи инерсиалии А) яквакта мешуморад, аз назари мушо­хиди дуюм (системаи инерсиалии В, ки нисбат ба А ростхатта ва мунтазам харакат мекунад) яквакта намебошад ва баръакс; 2) Кадди чисмхои мутахаррика ба самти харакаташон кутох мешавад (ба кадри афзудани суръат чисмхо кутох шудан меги­ранд ва нихоят хангоми v = с хачмашон ба сифр баробар мешавад); 3) Ба кадри афзудани суръати харака­ти чисм массаи вай торафт меафзояд ва хангоми v = с ба бузургии беинтихо табдил меёбад; 4) Дар чисмхои мутахаррика соат гашти худро суст мекунад (чунончи, соате, ки дар экватори Замин гузошта шуда­аст, назар ба соати дар кутб буда андаке сусттар мегардад) ва агар v = с шавад умумаy аз oаракат мемонад; 5) Хама гуна чисм энергияи даруниеро дорост, ки микдораш ба хосили зарби массаи сокини у ва квадрати суръати нури рушнои ба­робар аст (Е = m₀с^а).

Хамаи натичахои номбаршудаи назарияи чузъии нисбият дар амал санчида ва боре чанд бо камоли аники собит шудаанд. Агар назарияи чузъии нисбият дуруст намебуд, на суръатфизохои заррахои элемен­тари амал мекарданду на бомбахои ядроиро сохтан мумкин мебуд. Ходисахои нави физикие, ки вучуд доштан ва чи тавр амал кардани онхоро назарияи чузъии нисбият пешгуи ва таъбир медихад, факат дар мавриди бо суръатхои тахтуннур харакат кардан зохир мешаванд. Дар мавридхои мукаррари (яъне, дар сурати v < с) онхо чунон назарногиранд, ки мушохида кардан амри мухол астю Аз ин чост, ки дар мавридхои мазкур конунхои механикаи релятивистии Эйнштейн ба конунхои механикаи Нютон мубаддал меша­ванд. (Чунончи, табдилоти Лоренс дар сурати    «1 ва  х_А « t_A ба табдилоти Галилей мубаддал меша­ванд.) Назарияи чузъии нисбият на­зарияи чузъие нест, ки дар чахор- чубаи як сохаи муайяни физики махдуд монда бошад. Вай на факат ба макрофизика, балки инчунин ба микрофизика (аз чумла механикаи кванти) бевосита дахл дорад. Конунхои назарияи чузъии нисбиятро бори аввал П. Дирак ба халли масъалахои микрофизика татбик намуда, дар ин замина назарияи квантию релятивистии электронро тахия кард. Махз дар асоси хамин назария дар табиат вучуд доштани антизаррахо (дар мавриди мазкур позитрон, ки дугоники электрон буда, аз он факат аз чихати заряд фарк мекунад) пешгуи карда шуд (П. Дирак, 1928).

Дар натичаи таркибан ба хам омехтани назарияи чузъии нисбият ва механикаи кванти содаи нави фи­зика — назарияи квантии майдон ташаккул ёфт, ки холо дар навбати худ барои омухтапи конуниятхои олами заррахои элементари замина шудааст.

Назарияи куллии нисбият конуниятхои на факат харакати суръату самташ доими, балки умумаи хамаи навъхои харакат (аз чумла харакати суръату самташ тагйирёбанда) -ро тавсифу таъбир мекунад. Назарияи чузъии нисбият мазмуни физикии принсипи нисби­яти харакатро кисман истифода мебарад, зеро факат нисбияти харакати ростхатта ва мунтазамеро муоина мекунад, ки дар фазои аз кувваи чозиба холи сурат мегирад Наза­рияи куллии нисбият бошад, маэмуни принсипи нисбияти хамагуна харакатро пурра истифода бурда, конунхои физикиро дар шакли муодилахое ифода мекунад, ки аз интихоби системаи сархисоб вобаста нес­та ин, яъне дар хамаи системахои координатахо (аз чумла системахое, ки качхатта ва тезшаванда харакат мекунанд) баробар ба кор меоянд.

Гояи асосие, ки бар бунёди он назарияи куллии нисбият карор ги- рифтааст, вучуд доштани робитаи даруннест дар байни майдони чози­ба ва геометрияи фазовакт. Модияти ин робита иборат аз он аст, ки хосиятхои геометрии фазовакт (метрикаи вай) хосиятхои тагйирнопазири фазову вакт нестанд; онхоро падидахои конкретии физики муайян ва мукаррар мекунанд.

Системаи муодилахои назарияи куллии нисбият (ниг. Муодилахои Эйнштейн) на факат ягонагии май­дони чозибаю геометрияи фазовактро, балки инчунин робитаи майдони чозибаю геометрияи фазовактро бо массахои материали (дар таркиби муодилахои Эйнштейн “намоянда”-и математикии онхо тензори энергияимпулс Tij мебошад) ифода меку­над. Ин робита робитаи мутакобилаест. Аз як су, таксимот ва харакати массахо табиати континууми фазовактро ба кулли тагйр медихад (ин тагйирот ба дарачаест, ки геометрияи Евклид дигар ба кор наомада мемонад ва истифода бурдани геомет­рияи Риман зарур мешавад) ва аз суи дигар, худи таксимоту харакати массахо аз геометрияи фазвакт бармеояд. Ба ин маъни дар байни материя ва фазовакт, ки зотан шак­ли мавчудияти уст, як навъ таъсири мутакобиле чой дорад.

Аз системаи муодилахои Эйнш­тейн бармеояд, ки дар олами холи аз моддаву майдони чозиба чисмхо ростхатта ва мунтазам, яъне аз руи шасти аввалаашон харакат мекунанд. Дар олами вокеи бошад, чимхо аз руи хатхои кач харакат мекунанд; хар як чисми массааш киёсан калон фазои атрофи худро кач ме- кунад. (Чунончи, гирдогирди Заминро давр зада гаштани Мох ва аз сабаби он аст, ки Замин уро бо куввае ба худ чазб мекувад, балки ба чихати он мебошад, ки фазои атро­фи вай кач аст). Системаи муодилахои Эйнштейн айнан чигунагии хатхои мазкурро (онхоро х а т х о и  г е о д е з и  меноманд) муайян карда, дар зимни ин конуниятхои хоси харакати чисмхоро дар фазовакти кач (континууми псевдоримави) тавсифу таъбир медихад.

Фарки байни назарияи «Чозибаи умумичахони»-и Нютон ва назарвияи куллии нисбияти Эйнштейн факат дар сурати муоина кардана ходисахое зохир мешавад, ки дар майдони пуркуввати правитатсиони руи медиханд. Дар худуди системаи Офтоб ва фарк ба гояти дарача назарногир аст ва аз ин ру хам то ба хамин карибихо назарияи куллии нисбият як сохаи мавхуми физика хисоб мешуд, ки дар он асосан математикхо кувваозмои мекарданд. Аз солхои 60 cap карда, вакте ки дар кайхон ква­зархо ва пулсархо барин объектхои гайриодди кашф шуданд, таваччухи олимон ба назарияи кулли нисбият якбора афзуд. Дар натича сохаи нави астрофизика — астрофизи­каи релятивисти ташаккул ёфт, ки аллакай бо комёбихои хайратангезаш (ниг. Сиячох) ном бароварда дар баробари космологияи релятивисти нуфузи илми пайдо кардааст.

Назарияи нисбият аз худи огози интишор шуданаш cap карда мавриди бахсу мунозираи фалсафию методологи карор гирифтааст. Натича ва хулосахои инкилобии вай аз тарафи файласуфони гуногунмаслак ба тарзу тарики гуногун маънидод гардида, ба арсагохи задухурди шадиди гояви мубаддал шуданд.

Назарияи куллии нисбият як бахси доманадори фалсафиеро, ки дар тули 2 хазор сол давом кард, интикодан чамъбаст намуд. Он бахсе буд дар боби сиришти фазо дар муносибати у ба материя. Дар худи замони атака дар байни ду гурух мутафаккирон-онхое, ки фазои холи аз мате­рия (халоъ) хаст мегуфтанд (Демок­рит ва дагар) ва онхое ки бо ин акида рози набуданд (Арасту ва дагарон), чудоии гояви ба вучуд омада буд. Дар асрхои миёна низ бахс давом кард. Аз чумла, Абуали ибни Сино бо камоли катъият собит мекард, ки «Халоъ худ нест ва андар халоъ чунбишу оромиш нест». Дар замони нав дар Европа ин акидаро П. Гассеяди, Р. Декарт ва X. Гюйгенс тарафдори карда, онро хамачихата асоснок карданд, ки дар навбати худ ба ташаккули фарзия дар бораи асир (эфир) мусоидат кард. Назарияи нисбият аз ин фарзия комилан даст кашида бо­шад хам, мафхуми халоъро аз нав баркаpop накард. Баръакс, бино ба назарияи кулии нисбият, фазо-вакт худ ба худ вучуд дошта наметаво- над, вай як навъ хосияти ботинии майдони физикист. Ин акида холо дар зимни назарияи квавтии майдон боз хам ганитар гардидааст (ниг. Вакуум, Халоъ). Дар партави наза­рияи кулии нисбият чихатхои комилан нави масъалаи дерини фалсафи оид ба интихо доштан ва ё надоштани фазои Коинот ошкор шуданд. Физикаи классики ба хулосаи катъи омада буд, ки фазои Коинот беинтихост; хакикатан хам махз фазои бе- интихо ба руху ниходи аслии физикаи Нютон мувофик меомад. Физикаи Эйнштейн, ки худи бунёди гео­метрии физикаи классикиро боздиди назар кардааст, чихатхои комилан нави масъаларо ошкор сохт. Дар зимни назарияи кулии нисбият моделхои космологие сохта шудаанд, ки фазои сеченакаашон интихо дош­та бошанд хам хадду худуде надоранд (ниг. Моделхои Коинот). На­зарияи Эйнштейн, ки бар пояи геометрияи Б. Риман карор гирифтааст, фазои боинтихоро аз фазои махдуд, фазои беинтихоро бошад, аз фа­зои номахдуд фарк мекунад. (Бар хилофи ин физикаи классики, ки ба геометрияи Евклид асос ёфтааст, мафхумхои мазкурро ба хам мусови мешуморад).

Бино ба натичахои тадкикоти на­вин масъала чихатхоеро низ дороет, ки тамоман гайричашмдошт буда, берун аз акидаву гояхои пешинаи фалсафианд ва аз ин ру тахлилу таъмими гносеологиро такозо мекунанд. Холо зарурати тагйир додани худи гузориши масъала пеш омадааст. Пеш гумон мекарданд, ки Коинот ё беинтихост ва ё боинтихост. Хозир бошад, равшан шуд, ки боин- тихои ё беинтихоии Коинот дар вакту фазо аслан нисбист: вай аз системаи сархисоб вобаста аст. Чунончи, модели космологие, ки дар як системаи сархисоб беинтихост, дар дигар системаи сархисоб боинтихо буда метавонад. Зиёда аз ин, модоле, ки фазояш беинтихост, метаво­над факат як кисми фазои боинти­хоро фаро гирад. Аз тарафи дигар, моделхое низ маълуманд, ки хар- чанд тамоми Коинотро фаро намегиранд ва хам беинтихо нестанд, дар таркибашон фазои беинтихо доранд.

Назарияи куллии нисбият, ки аз он натичахои номбурда ба даст оварда шудаанд, назарияи физикии бунёни метрик фазо-вакт мебошад, яъне бар асоси мафхумхои оддии масофа ва фосилаи вакт карор гирифтааст. Лекин фазохои метри факат холатхои чузъии фазохои умумитари топологи мебошанду бас. Чун сухан аз фазои вокеии Коинот меравад, бо боварии комил гуфтан душвор аст, ки вай факат соддатарин хосиятхои топологиро дорост. (Фазохои метри ва топологи танхо дар мавридхои чудогонаи махсус ба хам рост меоянд). Ба хар хол, тахкику тадкике, ки холо дар астрофи­зика ва космологияи релятивисти бурда мешавад, муътамадона далолат мекунад, ки бунёни фазоии Коинот ,хеле мураккаб аст ва якинан моро кашфиётхои аз ин хам хайратовар дар пешанд. Ниг. низ Макон ва замон, Фазо-вакт, Чозиба.

Ад.: Эйнштейн А., Собрание тру­дов, т. 1—2, М., 1907; Алберт Эйнштейн и теория гравитатсии. М., 1979; Принтсип относителности. Сборник работ по спе­тсиалной теории относителности, М., 1973; Ф о к В. А., Теория пространства, времени и тяготения. М., 1961; Чудчн о в Э. М., Теория относителности и философия, М., 197.2; Молчанов Ю., Турсунов А., Проблемы пространства и времени в свете философских идей В. И. Ленина.— «Коммунист», 1974. № 6.