چالش نسبیت عام

مدیران انجمن: javad123javad, parse

ارسال پست
ramin777

نام: رامین داودی

عضویت : چهارشنبه ۱۴۰۰/۶/۲۴ - ۱۹:۲۰


پست: 9

سپاس: 6

جنسیت:

چالش نسبیت عام

پست توسط ramin777 »

یک سوال: اگر طبق نظریه نسبیت عام انیشتین فضا-مکان بین یک سنگ یک در یک متر و زمین خمیده میگردد تا سنگ دوباره به زمین برگردد.تکلیف پرنده ای که درست در این فاصله به سمت جلو حرکت میکند چه میشود؟ آیا بعلت خمیدگی فضا زمان بین آن دو ،درست بین آنها به زمین برخورد میکند؟لطفا دوستان بطور قابل درک و روان توضیح فرمایند؟

ramin777

نام: رامین داودی

عضویت : چهارشنبه ۱۴۰۰/۶/۲۴ - ۱۹:۲۰


پست: 9

سپاس: 6

جنسیت:

Re: چالش نسبیت عام

پست توسط ramin777 »

ببخشید فضا زمان خمیده میشود اشتباه تایپ شد

نمایه کاربر
maxrg.ir

عضویت : یک‌شنبه ۱۴۰۰/۵/۲۴ - ۱۰:۰۲


پست: 56

سپاس: 19


تماس:

Re: چالش نسبیت عام

پست توسط maxrg.ir »

اگر درست بال نزند، روی زمین می‌افتد. اگر درست و به‌سرعت بال بزند، به حرکتش ادامه می‌دهد. مثل همه پرنده‌هایی که هر روز می‌بینیم. آیا در سؤال‌تان نکته‌ای هست که من ندیدم؟
لختی مکث و اندکی تفکر کنیم ...

نمایه کاربر
rohamjpl

نام: Roham Hesami

محل اقامت: City of Leicester Area of Leicestershire LE7

عضویت : سه‌شنبه ۱۳۹۹/۸/۲۰ - ۰۸:۳۴


پست: 1014

سپاس: 677

جنسیت:

تماس:

Re: چالش نسبیت عام

پست توسط rohamjpl »

ابتدا بگم قانون اول نیوتن می‌گوید اگر به جسم در حال حرکت نیرویی وارد نشود، مسیر و جهت حرکت جسم ثابت خواهد ماند. بیان نسبیتی این جمله این است که اگر جسمی در فضا زمانی تخت در حال حرکت باشد، مسیرش تغییر نخواهد کرد. این در حالی است که جسم قرار گرفته در فضا زمان خمیده، مسیر خمیده شده را طی می‌کند. مثال ، خورشید فضا زمان اطرافش را خم کرده و زمین نیز روی این فضای خمیده اطراف خورشید حرکت می‌کند.فیلم اموزشی جواب شما
ببینید اجسام بزرگ مانند خورشید و سیارات تنها اجرامی نیستند که بافت فضا-زمان را تاب و خم می دهند. هر چیزی با جرم-از جمله بدن شما-این شبکه کیهانی چهار بعدی را خم می کند. در هر جرم (یا انرژی) ، فضا زمان منحنی است. وجود سیاره ها ، ستارگان و کهکشانها بافت زمان و مکان را تغییر شکل می دهند ، مانند یک توپ بزرگ که Trampolineترامپولین را تغییر شکل می دهد وقتی جرم کوچکتری از جرم بزرگتری عبور می کند ، به سمت جرم بزرگتر منحنی می شود زیرا خود فضا زمان به سمت جرم بزرگتر خم می شود.به این ترتیب ، انحنای فضا-زمان در نزدیکی یک ستاره کوتاهترین مسیرهای طبیعی یا ژئودزیک را مشخص می کند-همانطور که کوتاهترین مسیر بین هر دو نقطه روی زمین یک خط مستقیم نیست ، که نمی توان بر روی آن سطح منحنی ساخت ، بلکه قوس یک مسیر دایره ای بزرگ.
«فضا-زمان به جرم می‌گوید چگونه حرکت کند و جرم به فضا-زمان نحوه خمیده شدنش را یاد‌آوری می‌کند.خمیده شدن فضا-زمان، پاسخ همزمانی سقوط دو جسم با جرم‌های متغیر را نیز به ما می‌دهد. در حقیقت پاسخ این است که نیرویی به دو جرم وارد نمی‌شود و سقوط آن‌ها در نتیجه خمیدگی فضا-زمان است.ببینید جرم قابل توجه زمین ، این ساختار را به شکل یک گودی در می آورد.مانند شخص سنگینی که وسط یک تشک بادی نشسته باشد (هر چند که چنین خمیدگیهای فضا-زمان را اغلب در محیط اطراف اجرام بسیار پر جرم تر و فشرده تری مانند سیاهچاله ها، ستاره های نوترونی، و کوتوله های سفید سراغ داریم اما اگر با دقت کافی محیط اطراف اجرام بسیار کم جرم تری مانند زمین را نیز بررسی کنیم خمیدگی بسیار کوچک فضا-زمان ناشی از جرم زمین را می توانیم بیابیم). بر طبق نظریه نسبیت عام اینشتین ، حرکت اجسام در ساختار تار و پودی فضا-زمان صورت می گیرد. یعنی جسم در حال حرکت تابع شکل فضا-زمانی است که در آن واقع شده است. بر اساس این نظریه، گرانش باعث تغییر شکل ساختار فضا-زمان می شود و در نتیجه حرکت جسم نیز بر اثر میدان گرانشی تغییر می کند. می توان گفت که به زبان اینشتین گرانش در اصل حرکت اجسام در مسیر خمیدگی ساختار فضا-زمان در اطراف جسم پرجرم است. یعنی وقتی زمین ر مداری به دور خورشید در گردش است از دید نسبیتی به دلیل انحنای فضا-زمان اطراف خورشید در این مسیر هدایت می شود. اگر زمین ثابت بود، ضرورتی برای انجام این کاوش نبود، ولی از آنجا که زمین به دور خود حرکت دورانی دارد ، این خمیدگی نیز باید همراه با زمین بچرخد.زمین با پیچ و تاب دادن ساختار فضا-زمان به دور خود به آرامی آن را به صورت یک ساختار چرخشی ۴ بعدی در می آورد
اتساع زمان گرانشی به این دلیل رخ می دهد که اجسام با جرم زیاد یک میدان گرانشی قوی ایجاد می کنند. میدان گرانشی در واقع منحنی فضا و زمان است. هرچه گرانش قوی تر باشد ، منحنی های زمان و مکان بیشتر می شود و زمان کندتر پیش می رودتصویرتصویر
اصل هم ارزی دو ناظر را روی یک موشکِ در حالِ شتاب‌گیری در نظر بگیرید. روی این موشک، یک جهتِ بالا و یک جهتِ پایین به صورت طبیعی تعریف می‌شود. جهت بالا جهتی است که موشک در آن جهت در حال شتاب‌گیری است. حال فرض کنید که یکی از ناظرها بالاتر از دیگری ایستاده‌است. وقتی ناظر پایینی یک سیگنال نوری برای ناظر بالایی می‌فرستد، شتاب چارچوب مرجع موجب روی دادن پدیدهٔ انتقال به سرخ برای نور می‌شود، که از نسبیت خاص قابل محاسبه است، و این ناظر، بسامد را کمتر از مقدار اندازه‌گیری شده با فرستنده اندازه می‌گیرد. به‌عکس، اگر ناظرِ بالایی سیگنالی برای پایینی بفرستد، انتقال‌به‌آبی روی خواهد داد و گیرنده بسامد بالاتری را اندازه خواهد گرفت.باید توجه داشت که از دید هر ناظر، هیچ تفاوتی در جریانِ زمان برای پدیده‌ها و اتفاقاتی که در چارچوب آن ناظر در حال سکونند مشاهده نمی‌شود، غذا در همان مدت همیشگی می‌پزد و با گذشت یک سال، شخص ناظر به همان اندازه پیر می‌شود. به عبارت بهتر، هر ساعت با اتفاقاتی که در مجاورت آن روی می‌دهد مطابقت کامل دارد. تنها هنگام مقایسه بین چند ناظر مختلف است که می‌توان گفت زمان کندتر یا تندتر می‌گذرد.ینشتین بیان کرد که این پدیده باید در یک میدان گرانشی نیز مشاهده شود. این مسئله نشان می‌دهد بسامد نور با دور شدن از جرم در جهت خلاف میدان گرانشی کاهش می‌یابد. این پدیده از طریق آزمایش نیز تأیید گردید.
انتقال بسامد گرانشی مربوط به اتساع زمان گرانشی است: ناظر بالایی برای یک طول موج، بسامد کمتری را از ناظر پایینی اندازه می‌گیرد، بنابراین زمان باید برای ناظر بالایی سریع‌تر بگذرد. در نتیجه زمان برای ناظرهای پایین‌تر در یک میدان گرانشی کندتر می‌گذرد. اگر مطلب کامل خواستید میتونید راحت خمیدگی فضا زمان و هم ارزی درک کنید اصل هم‌ارزی اینشتین بیان می‌دارد که در حجم کوچکی از فضا، کشش رو به پایین گرانش دقیقاً و کاملاً هم ارز است با شتاب‌گرفتن ناظر رو به بالا. یعنی نمی‌توان فرقی بین ساکن‌بودن درون میدان گرانشی و داشتن شتابی رو به بالا درون محیطی بدون گرانش گذاشت. اصل هم ارزی کلید نظریه‌ی نسبیت عام است. این اصل به اینشتین امکان داد به جای بحث درباره‌ی گرانش توجه خود را کاملاً بر حرکت متمرکز کند. این اصل دربارهٔ مفاهیمی است که با هم‌ارزی جرم گرانشی و جرم لختی و همچنین دربارهٔ ادعای اینشتین مبنی بر اینکه قوانین فیزیک در یک دستگاه مرجع با شتاب یکنواخت، با یک میدان گرانشی یکنواخت، یکسان هستند، سر و کار دارند.یکی از ویژگی‌های گرانش این است که جرم جسم هر اندازه باشد، شتاب یکسانی خواهد داشت. مثلاً توپ بیس‌بال و توپ جنگی تفاوت جرم بسیاری دارند، اما اگر هر دو آنها را کنار هم در خلأ رها کنیم، با شتاب یکسانی سقوط می‌کنند. اینشتین برای تشریح این موضوع چنین تصور کرد که گرانش بر اثر خمیدگی فضا به وجود می‌آید. در واقع نظریه‌ی نسبیت عام او گرانش را کاملاً بر مبنای هندسه‌ی فضا و زمان که به آن فضا-‌زمان می‌گویند، شرح می‌دهد.فضا‌-‌زمان در جایی بسیار دور از هر منبع گرانشی، مانند سیاره یا ستاره، مسطح است. تیک تاک ساعت‌ها با سرعت عادی انجام می‌شود. اما با نزدیک‌شدن به منبع گرانش، فضا منحنی می‌شود و ساعت‌ها کند کار می‌کنند. مقایسه‌ای سودمند این است که فضا-‌زمان را نزدیک جسمی سنگین مانند خورشید به شکلی منحنی، تصور کنیم.وپی را در نظر بگیرید که روی این سطح می‌غلتد. دور از چاهی که نشان‌دهنده‌ی خورشید است، سطح تا حد زیادی مسطح است و توپ در مسیر مستقیم حرکت می‌کند. اما اگر توپ از نزدیک چاه بگذرد، منحنی‌ای را به سوی آن طی می‌کند. اگر توپ با سرعت مناسبی حرکت کند، ممکن است در مداری به دور دیواره‌ی چاه بگردد. انحنای این چاه با توپی با هر اندازه‌ی، یکسان رفتار می‌کند که توضیحی است بر این که چرا گرانش شتاب یکسانی بر جسم‌هایی با جرم گوناگون وارد می‌کند. نظریه‌ی نسبیت عام اینشتین و تصویری که از فضا-‌زمان خمیده ارائه می‌دهد، با شیوه‌های گوناگونی آزمایش شده است. در نظریه‌ی نسبیت عام، جسم سنگینی مانند زمین، زمان را هم مثل فضا خمیده می‌کند. اینشتین پیش‌بینی کرد که ساعت‌های روی طبقه‌ی هم‌کف ساختمان باید اندکی کندتر از ساعت‌های روی بام آن که روی زمین دورتر است، کار کنند.
امواج نور نیز مانند ساعت عمل می‌کنند. درست هما‌ن‌طور که ساعت در دقیقه‌، تعداد معینی تیک تاک دارد، در نور هم در هر ثانیه تعداد معینی چرخه‌ی کامل موج می‌گذرد. اگر پرتوی نوری که از طبقه‌ی هم‌کف ساختمانی مستقیماً رو به بالا تابانده شود، ناظری که بر بام این ساختمان ایستاده، کند شدن تیک‌تاک‌ِ امواج نور را به شکل کم‌شدن فرکانس و در نتیجه بلندتر شدن طول موج نسبت به ناظری که در هم کف ایستاده اندازه‌ می‌گیرد. افزایش طول موج یعنی فوتونی که به بام ساختمان می‌رسد نسبت به زمانی‌که از طبقه‌ی هم‌کف راه افتاده بود، انرژی کمتری دارد. چون زمانی که نور بخواهد در مسیر مخالف جاذبه گرانشی قوی حرکت کند و برای اینکه بتواند از میدان جاذبه فرار کند باید انرژی مصرف کند و این کاهش انرژی به شکل افزایش طول موج بروز می‌کند.
این پدیده‌ها را که هیچ همتایی در نظریه‌ی گرانش نیوتن ندارند، انتقال به سرخ گرانشی می‌نامند، در اصل انتقال به سرخ یا سرخ‌گَرایی (Redshift)، پدیده‌ای است که در آن نور گسیل شده از یک جرم (امواج مرئی، فرابنفش، اشعه ایکس، اشعه گاما و…) به سمت طول موج قرمز در انتهای طیف می‌رود. یعنی نوری که توسط طیف‌سنج ثبت می‌شود طول موجی بلندتر و بسامدی کمتر از نور گسیل‌شده از منبع دارد.باید توجه داشت که انتقال به سرخ گرانشی را با جابه‌جایی دوپلری اشتباه نگیرید. در پدیده‌ی دوپلر، انتقال به سرخ بر اثر دور شدن منبع نور از رصدگر رخ می‌دهد. اما انتقال به سرخ گرانشی بر اثر تفاوت در سرعت گذشتن زمان در مکان‌های ‌متفاوت رخ می‌دهد.I hope I help you understand the question. Roham Hesami smile072 smile261 smile260 رهام حسامی ترم پنجم مهندسی هوافضا
آخرین ویرایش توسط rohamjpl یک‌شنبه ۱۴۰۰/۶/۲۸ - ۱۷:۲۵, ویرایش شده کلا 1 بار
تصویر

ramin777

نام: رامین داودی

عضویت : چهارشنبه ۱۴۰۰/۶/۲۴ - ۱۹:۲۰


پست: 9

سپاس: 6

جنسیت:

Re: چالش نسبیت عام

پست توسط ramin777 »

ممنون،بسیار روان و کامل توضیح دادید،کاملا درست است،موفق باشید💯

ارسال پست