सापेक्षता का सिद्धांत: Difference between revisions

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भौतिकी में, सापेक्षता के सिद्धांत की आवश्यकता है कि भौतिक नियम का वर्णन करने वाले समीकरण संदर्भ के सभी स्वीकार्य फ़्रेमों में समान प्रकार से हों।
भौतिकी में, भौतिकी विज्ञान के नियमों का निर्देश तंत्र में समान रूप से स्वीकृति के लिए '''सापेक्षता के सिद्धांत''' की आवश्यकता होती है।


उदाहरण के लिए, [[विशेष सापेक्षता]] के ढांचे में [[मैक्सवेल समीकरण|मैक्सवेल समीकरणों]] के संदर्भ के सभी जड़त्वीय फ्रेमों में एक ही  प्रकार होता है। [[सामान्य सापेक्षता]] के ढाँचे में मैक्सवेल समीकरणों या आइंस्टीन क्षेत्र समीकरणों का स्वेच्छिक सन्दर्भ ढाँचे में एक ही प्रकार होता है।
उदाहरण के लिए, [[विशेष सापेक्षता]] के रूपरेखा में [[मैक्सवेल समीकरण|मैक्सवेल समीकरणों]] के संदर्भ के सभी जड़त्वीय फ्रेमों में एक ही  प्रकार होता है। [[सामान्य सापेक्षता]] के तंत्र में मैक्सवेल समीकरणों या आइंस्टीन क्षेत्र समीकरणों का स्वेच्छिक सन्दर्भ रूपरेखा में एक ही प्रकार होता है।


सापेक्षता के कई सिद्धांतों को पूरे [[विज्ञान]] में सफलतापूर्वक क्रियान्वित किया गया है, भले परोक्ष प्रकार से ([[न्यूटोनियन यांत्रिकी]] में) या स्पष्ट प्रकार से ([[अल्बर्ट आइंस्टीन]] की विशेष सापेक्षता और सामान्य सापेक्षता में) किया गया है।
सापेक्षता के कई सिद्धांतों को पूरे [[विज्ञान]] में सफलतापूर्वक क्रियान्वित किया गया है, भले परोक्ष प्रकार से ([[न्यूटोनियन यांत्रिकी]] में) या स्पष्ट प्रकार से ([[अल्बर्ट आइंस्टीन]] की विशेष सापेक्षता और सामान्य सापेक्षता में) किया गया है।


== बुनियादी अवधारणाएँ ==
== मूल अवधारणाएं ==
{{main|Galilean invariance|History of special relativity}}
Main article: गैलीलियन की अस्थिरता तथा विशेष सापेक्षता का इतिहास   
अधिकांश वैज्ञानिक विषयों में सापेक्षता के कुछ सिद्धांतों को व्यापक रूप से ग्रहण किया गया है। सबसे व्यापक में से एक यह विश्वास है कि कोई भी भौतिक कानून हर समय समान होना चाहिए; और वैज्ञानिक जांच आम तौर पर यह मानती है कि प्रकृति के नियम समान हैं चाहे उन्हें मापने वाला व्यक्ति कुछ भी हो। इस तरह के सिद्धांतों को सबसे मौलिक स्तरों पर वैज्ञानिक जांच में शामिल किया गया है।
 
<!-- I don't dispute the above, but a bit of elaboration is in order. Specifically, it seems counterintuitive to assert that laws of nature ''not'' being relative to the observer is an instance of relativity. -->
अधिकांश वैज्ञानिक विषयों में सापेक्षता के कुछ सिद्धांतों को व्यापक रूप से ग्रहण किया गया है। कोई भी भौतिक नियम हर समय समान होना चाहिए; और वैज्ञानिक जांच सामान्य तौर पर यह मानती है कि प्रकृति के नियम समान हैं चाहे उन्हें मापने वाला व्यक्ति कुछ भी हो। इस प्रकार के सिद्धांतों को मूल स्तरों पर वैज्ञानिक जांच में सम्मिलित किया गया है। सापेक्षता का सिद्धांत प्राकृतिक नियम में [[समरूपता]] निर्धारित करता है: अर्थात, नियम को पर्यवेक्षक के लिए वैसा ही दिखना चाहिए जैसा कि वे दूसरे को करते हैं। नोएदर के प्रमेय नामक सैद्धांतिक परिणाम के अनुसार, किसी भी समरूपता के साथ-साथ [[संरक्षण कानून (भौतिकी)|संरक्षण नियम (भौतिकी)]] भी क्रियान्वित होगा।<ref>{{cite book |title=Classical Mechanics: Hamiltonian and Lagrangian Formalism |first1=Alexei |last1=Deriglazov |publisher=Springer |year=2010 |isbn=978-3-642-14037-2 |page=111 |url=https://books.google.com/books?id=zEz5-HEu3D0C}} [https://books.google.com/books?id=zEz5-HEu3D0C&pg=PA111 Extract of page 111]</ref><ref>{{cite book |title=The Noether Theorems: Invariance and Conservation Laws in the Twentieth Century |first1=Bertram E.  |last1=Schwarzbach |first2=Yvette |last2=Kosmann-Schwarzbach  | author2-link = Yvette Kosmann-Schwarzbach |publisher=Springer |year=2010 |isbn=978-0-387-87868-3 |page=174 |url=https://books.google.com/books?id=e8F38Pu0YgEC}} [https://books.google.com/books?id=e8F38Pu0YgEC&pg=PA174 Extract of page 174]</ref> उदाहरण के लिए, यदि दो प्रेक्षक अलग-अलग समय पर समान नियम देखते हैं, तो [[ऊर्जा]] नामक मात्रा ऊर्जा का संरक्षण होगी। इस प्रकाश में, सापेक्षता सिद्धांत इस बारे में परीक्षण योग्य पूर्वानुमान करते हैं कि प्रकृति कैसे व्यवहार करती है।
सापेक्षता का कोई भी सिद्धांत प्राकृतिक नियम में एक [[समरूपता]] निर्धारित करता है: अर्थात, कानूनों को एक पर्यवेक्षक के लिए वैसा ही दिखना चाहिए जैसा कि वे दूसरे को करते हैं। नोएदर के प्रमेय नामक एक सैद्धांतिक परिणाम के अनुसार, ऐसी किसी भी समरूपता के साथ-साथ एक [[संरक्षण कानून (भौतिकी)]] भी लागू होगा।<ref>{{cite book |title=Classical Mechanics: Hamiltonian and Lagrangian Formalism |first1=Alexei |last1=Deriglazov |publisher=Springer |year=2010 |isbn=978-3-642-14037-2 |page=111 |url=https://books.google.com/books?id=zEz5-HEu3D0C}} [https://books.google.com/books?id=zEz5-HEu3D0C&pg=PA111 Extract of page 111]</ref><ref>{{cite book |title=The Noether Theorems: Invariance and Conservation Laws in the Twentieth Century |first1=Bertram E.  |last1=Schwarzbach |first2=Yvette |last2=Kosmann-Schwarzbach  | author2-link = Yvette Kosmann-Schwarzbach |publisher=Springer |year=2010 |isbn=978-0-387-87868-3 |page=174 |url=https://books.google.com/books?id=e8F38Pu0YgEC}} [https://books.google.com/books?id=e8F38Pu0YgEC&pg=PA174 Extract of page 174]</ref> उदाहरण के लिए, यदि दो प्रेक्षक अलग-अलग समय पर समान नियम देखते हैं, तो [[ऊर्जा]] नामक एक मात्रा ऊर्जा का संरक्षण होगी। इस प्रकाश में, सापेक्षता सिद्धांत इस बारे में परीक्षण योग्य भविष्यवाणियां करते हैं कि प्रकृति कैसे व्यवहार करती है।


==सापेक्षता का विशेष सिद्धांत==
==सापेक्षता का विशेष सिद्धांत==
{{see also|Inertial frame of reference}}
See also: जड़त्वीय सापेक्ष निर्देश तंत्र 


सापेक्षता के विशेष सिद्धांत की पहली अभिधारणा के अनुसार:<ref name=Einstein>{{cite book
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|isbn=0-486-60081-5}}</ref>
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{{Quotation|''Special principle of relativity'': If a system of coordinates K is chosen so that, in relation to it, physical laws hold good in their simplest form, the ''same'' laws hold good in relation to any other system of coordinates K' moving in uniform translation relatively to K.|Albert Einstein: ''The Foundation of the General Theory of Relativity'', Part A, §1}}
विशेष सापेक्षता का सिद्धांत: यदि निर्देशांक K की प्रणाली को चुना जाता है जिससे की इसके संबंध में, भौतिक नियम अपने सरलतम रूप में मान्य हो।
यह अवधारणा संदर्भ के एक जड़त्वीय फ्रेम को परिभाषित करती है।
 
निर्देशांक K की किसी अन्य प्रणाली के संबंध में वही नियम क्रियान्वित होते हैं, जो समान प्रकार से K के समान  रूप में चलते हैं।
 
अल्बर्ट आइंस्टीन: अपेक्षाकृत, भाग A, §1 के सामान्य सिद्धांत के आधार है।
 
यह अवधारणा संदर्भ के जड़त्वीय तंत्र को परिभाषित करती है।


सापेक्षता का विशेष सिद्धांत बताता है कि संदर्भ के प्रत्येक जड़त्वीय फ्रेम में भौतिक नियम समान होने चाहिए, लेकिन वे गैर-जड़त्वीय नियमों में भिन्न हो सकते हैं। इस सिद्धांत का उपयोग न्यूटोनियन यांत्रिकी और विशेष सापेक्षता के सिद्धांत दोनों में किया जाता है। उत्तरार्द्ध में इसका प्रभाव इतना मजबूत है कि [[मैक्स प्लैंक]] ने सिद्धांत के बाद सिद्धांत का नाम दिया।<ref>{{cite book |title=सापेक्षता के विशेष सिद्धांत के लिए आइंस्टीन का मार्ग|first1=Galina |last1=Weistein |publisher=Cambridge Scholars Publishing |year=2015 |isbn=978-1-4438-7889-0 |page=272 |url=https://books.google.com/books?id=FWIHCgAAQBAJ}} [https://books.google.com/books?id=FWIHCgAAQBAJ&pg=PA272 Extract of page 272]</ref>
सापेक्षता का विशेष सिद्धांत बताता है कि निर्देश के प्रत्येक जड़त्वीय तंत्र में भौतिक नियम समान होने चाहिए, परन्तु वे अजड़त्वीय नियमों में भिन्न हो सकते हैं। इस सिद्धांत का उपयोग न्यूटोनियन यांत्रिकी और विशेष सापेक्षता के सिद्धांत दोनों में किया जाता है। उत्तरार्द्ध में इसका प्रभाव इतना मजबूत है कि [[मैक्स प्लैंक]] ने   सिद्धांत का नाम दिया है।<ref>{{cite book |title=सापेक्षता के विशेष सिद्धांत के लिए आइंस्टीन का मार्ग|first1=Galina |last1=Weistein |publisher=Cambridge Scholars Publishing |year=2015 |isbn=978-1-4438-7889-0 |page=272 |url=https://books.google.com/books?id=FWIHCgAAQBAJ}} [https://books.google.com/books?id=FWIHCgAAQBAJ&pg=PA272 Extract of page 272]</ref> सिद्धांत को भौतिक नियमों की आवश्यकता होती है कि वे स्थिर वेग से चलने वाले किसी भी शरीर के लिए समान हों क्योंकि वे किसी शरीर के आराम के लिए हैं। परिणाम यह है कि जड़त्वीय   निर्देश तंत्र में पर्यवेक्षक स्पेस में यात्रा की पूर्ण गति या दिशा निर्धारित नहीं कर सकता है, और केवल किसी अन्य ऑब्जेक्ट के सापेक्ष गति या दिशा की बात कर सकता है।
सिद्धांत को भौतिक नियमों की आवश्यकता होती है कि वे स्थिर वेग से चलने वाले किसी भी शरीर के लिए समान हों क्योंकि वे किसी शरीर के आराम के लिए हैं। एक परिणाम यह है कि एक जड़त्वीय संदर्भ फ्रेम में एक पर्यवेक्षक अंतरिक्ष में यात्रा की पूर्ण गति या दिशा निर्धारित नहीं कर सकता है, और केवल किसी अन्य वस्तु के सापेक्ष गति या दिशा की बात कर सकता है।


सिद्धांत गैर-जड़त्वीय संदर्भ फ़्रेमों तक विस्तारित नहीं होता है क्योंकि वे फ़्रेम सामान्य अनुभव में भौतिकी के समान नियमों का पालन नहीं करते हैं। [[शास्त्रीय भौतिकी]] में, [[गैर-जड़त्वीय संदर्भ फ्रेम]] में त्वरण का वर्णन करने के लिए काल्पनिक बलों का उपयोग किया जाता है।
सिद्धांत अजड़त्वीय निर्देश तंत्र तक विस्तारित नहीं होता है क्योंकि वे तंत्र के सामान्य अनुभव में भौतिकी के समान नियमों का पालन नहीं करते हैं। [[शास्त्रीय भौतिकी]] में, अजड़त्वीय निर्देश तंत्र में त्वरण का वर्णन करने के लिए आभासी बलों का उपयोग किया जाता है।


=== न्यूटोनियन यांत्रिकी में ===
=== न्यूटोनियन यांत्रिकी में ===
{{main|Galilean invariance}}
Main article: गैलेलियन अस्थिरता 
गैलीलियो के जहाज के रूपक का उपयोग करते हुए, सापेक्षता के विशेष सिद्धांत को पहली बार 1632 में [[गैलीलियो गैलीली]] द्वारा दो मुख्य विश्व प्रणालियों के संबंध में अपने संवाद में स्पष्ट रूप से प्रतिपादित किया गया था।


न्यूटोनियन यांत्रिकी ने विशेष सिद्धांत में कई अन्य अवधारणाओं को जोड़ा, जिसमें गति के नियम, गुरुत्वाकर्षण और एक निरपेक्ष समय का दावा शामिल है। जब इन कानूनों के संदर्भ में तैयार किया गया, तो सापेक्षता का विशेष सिद्धांत कहता है कि यांत्रिकी के नियम गैलिलियन परिवर्तन के तहत अपरिवर्तनीय हैं।
सापेक्षता के विशेष सिद्धांत को पहली बार 1632 में [[गैलीलियो गैलीली]] द्वारा दो मुख्य चीफ वर्ल्ड प्रणालियों के संबंध में अपने संवाद में स्पष्ट रूप से प्रतिपादित किया गया था।
 
न्यूटोनियन यांत्रिकी ने विशेष सिद्धांत में कई अन्य अवधारणाओं को जोड़ा, जिसमें गति के नियम, गुरुत्वाकर्षण और निरपेक्ष समय का अधिकार सम्मिलित है। जब इन नियम के संदर्भ में तैयार किया गया, तो सापेक्षता का विशेष सिद्धांत कहता है कि यांत्रिकी के नियम गैलिलियन परिवर्तन के अंतर्गत अस्थिर है।


=== विशेष सापेक्षता में ===
=== विशेष सापेक्षता में ===
{{main|Special relativity}}
Main article: विशेष सापेक्षता


[[जोसेफ लारमोर]] और [[हेंड्रिक लोरेंत्ज़]] ने पता लगाया कि [[विद्युत]] चुंबकत्व के सिद्धांत में प्रयुक्त मैक्सवेल के समीकरण केवल समय और लंबाई इकाइयों के एक निश्चित परिवर्तन से अपरिवर्तनीय थे। इसने भौतिकविदों के बीच कुछ भ्रम छोड़ दिया, जिनमें से कई ने सोचा कि एक [[चमकदार ईथर]] सापेक्षता सिद्धांत के साथ असंगत था, जिस तरह से इसे हेनरी पॉइनकेयर द्वारा परिभाषित किया गया था:
[[जोसेफ लारमोर]] और [[हेंड्रिक लोरेंत्ज़]] ने ज्ञात किया कि [[विद्युत]] चुंबकत्व के सिद्धांत में प्रयुक्त मैक्सवेल के समीकरण केवल समय और लंबाई इकाइयों के निश्चित परिवर्तन के अनुकूल है। इसने भौतिकविदों के बीच कुछ विभ्रांति उत्पन्न किया, जिनमें से कई ने सोचा कि [[चमकदार ईथर]] सापेक्षता सिद्धांत के साथ अविरुद्ध था, जिस प्रकार से इसे हेनरी पॉइनकेयर द्वारा परिभाषित किया गया था:


{{Quotation|The principle of relativity, according to which the laws of physical phenomena should be the same, whether for an observer fixed, or for an observer carried along in a uniform movement of translation; so that we have not and could not have any means of discerning whether or not we are carried along in such a motion.|Henri Poincaré, 1904<ref>{{Cite book|author=Poincaré, Henri|year=1904–1906|chapter=[[s:The Principles of Mathematical Physics|The Principles of Mathematical Physics]]|title=Congress of arts and science, universal exposition, St. Louis, 1904|volume=1|pages=604–622|publisher=Houghton, Mifflin and Company|place=Boston and New York}}</ref>}}
सापेक्षता का सिद्धांत, जिसके अनुशार भौतिक घटना का नियम समान होना चाहिए, यद्यपि एक स्थिर अवशोषक के लिए अथवा एकसमान रूप से परिवर्तनीय अवशोषक के लिए; हम यह ज्ञात कर सके की हम इससे स्थानांतरित कर सकते हैं नहीं कर सकते हैं। 


एनस मिराबिलिस पेपर्स # पेपर्स पर अपने 1905 के पत्रों में, हेनरी पोनकारे और अल्बर्ट आइंस्टीन ने समझाया कि [[लोरेंत्ज़ परिवर्तन]]ों के साथ सापेक्षता सिद्धांत पूरी तरह से लागू होता है। आइंस्टीन ने सापेक्षता के (विशेष) सिद्धांत को सिद्धांत के एक सिद्धांत के रूप में ऊपर उठाया और स्रोत की गति से प्रकाश की गति (निर्वात में) की स्वतंत्रता के सिद्धांत के साथ संयुक्त इस सिद्धांत से लोरेंत्ज़ परिवर्तनों को व्युत्पन्न किया। अंतरिक्ष और समय अंतराल के मौलिक अर्थों की पुन: जांच करके इन दो सिद्धांतों को एक दूसरे के साथ मिला दिया गया।
— हेनरी पाइनकेयर 1904


विशेष सापेक्षता की ताकत सरल, बुनियादी सिद्धांतों के उपयोग में निहित है, जिसमें [[जड़त्वीय संदर्भ फ्रेम]] की एक पारी और निर्वात में प्रकाश की गति के व्युत्क्रम के तहत भौतिकी के नियमों के सहप्रसरण और विरोधाभास शामिल हैं। (यह भी देखें: [[लोरेंत्ज़ सहप्रसरण]]।)
हेनरी पोनकारे और अल्बर्ट आइंस्टीन ने समझाया कि [[लोरेंत्ज़ परिवर्तन|लोरेंत्ज़ परिवर्तनों]] के साथ सापेक्षता सिद्धांत पूरी तरह से क्रियान्वित होता है। आइंस्टीन ने सापेक्षता के (विशेष) सिद्धांत को सिद्धांत के रूप में ऊपर उठाया और स्रोत की गति से प्रकाश की गति (निर्वात में) की निरपेक्षता के सिद्धांत के साथ संयुक्त इस सिद्धांत से लोरेंत्ज़ परिवर्तनों को व्युत्पन्न किया गया है। स्पेस समय अंतराल के आधारभूत अर्थों की पुन: जांच करके इन दो सिद्धांतों को एक दूसरे के साथ मिला दिया गया है।


अकेले सापेक्षता के सिद्धांत से लोरेंत्ज़ परिवर्तनों के रूप को प्राप्त करना संभव है। अंतरिक्ष के केवल आइसोट्रॉपी और विशेष सापेक्षता के सिद्धांत द्वारा निहित समरूपता का उपयोग करके, कोई यह दिखा सकता है कि जड़त्वीय फ़्रेमों के बीच अंतरिक्ष-समय के परिवर्तन या तो गैलीलियन या लोरेंत्ज़ियन हैं। क्या परिवर्तन वास्तव में गैलीलियन है या लोरेंत्ज़ियन को भौतिक प्रयोगों से निर्धारित किया जाना चाहिए। अकेले गणितीय तर्क से यह निष्कर्ष निकालना संभव नहीं है कि प्रकाश c की गति अपरिवर्तनीय है। लोरेंत्ज़ियन मामले में, तब सापेक्षिक अंतराल संरक्षण और प्रकाश की गति की स्थिरता प्राप्त की जा सकती है।<ref name=Friedman>Yaakov Friedman, ''Physical Applications of Homogeneous Balls'', Progress in Mathematical Physics '''40''' Birkhäuser, Boston, 2004, pages 1-21.</ref>
दृढ़ता इसके सामान्य, आधारभूत सिद्धांत, के साथ ही जड़त्वीय निर्देश तंत्र के अंतर्गत होने वाले भौतिकी के नियमों में परिवर्तन तथा निर्वात में प्रकाश की चल के परिवर्तनशीलता पर निर्भर करता है: ([[लोरेंत्ज़ सहप्रसरण|लोरेंत्ज़ सहप्रसरण को देखें]]।)
 
अकेले सापेक्षता के सिद्धांत से लोरेंत्ज़ परिवर्तनों के रूप को प्राप्त करना संभव है। स्पेस के केवल आइसोट्रॉपी और विशेष सापेक्षता के सिद्धांत द्वारा निहित समरूपता का उपयोग करके, कोई यह दिखा सकता है कि जड़त्वीय तंत्र के बीच स्पेस-समय के परिवर्तन या तो गैलीलियन या लोरेंत्ज़ियन हैं। क्या परिवर्तन वास्तव में गैलीलियन है या लोरेंत्ज़ियन को भौतिक प्रयोगों से निर्धारित किया जाना चाहिए। अकेले गणितीय तर्क से यह निष्कर्ष निकालना संभव नहीं है कि प्रकाश सी की गति अस्थिर है। लोरेंत्ज़ियन कथन में, तब सापेक्षिक अंतराल संरक्षण और प्रकाश की गति की स्थिरता प्राप्त की जा सकती है।<ref name=Friedman>Yaakov Friedman, ''Physical Applications of Homogeneous Balls'', Progress in Mathematical Physics '''40''' Birkhäuser, Boston, 2004, pages 1-21.</ref>




== सापेक्षता का सामान्य सिद्धांत ==
== सापेक्षता का सामान्य सिद्धांत ==
सापेक्षता का सामान्य सिद्धांत कहता है:<ref name=Moller>{{cite book |title=सापेक्षता का सिद्धांत|author=C. Møller |publisher=Oxford University Press |edition=2nd |location=Delhi |isbn=0-19-560539-X |url=https://books.google.com/books?id=xaFKAAAACAAJ&q=intitle:The+intitle:theory+intitle:of+intitle:relativity+inauthor:Moller |page=220 |year=1952}}</ref>{{Quotation|All systems of reference are equivalent with respect to the formulation of the fundamental laws of physics.|C. Møller ''The Theory of Relativity'', p. 220}}
सापेक्षता का सामान्य सिद्धांत कहता है।  
[[ धरती ]]ात्, भौतिक नियम सभी संदर्भ फ़्रेमों में समान हैं - जड़त्वीय या गैर-जड़त्वीय। एक त्वरित चार्ज कण [[सिंक्रोट्रॉन विकिरण]] उत्सर्जित कर सकता है, हालांकि एक कण आराम पर नहीं होता है। यदि हम उसी त्वरित आवेशित कण को ​​उसके गैर-जड़त्वीय विश्राम फ्रेम में मानते हैं, तो यह आराम पर विकिरण का उत्सर्जन करता है।


गैर-जड़त्वीय संदर्भ फ्रेम में भौतिकी को ऐतिहासिक रूप से एक [[समन्वय परिवर्तन]] द्वारा व्यवहार किया गया था, पहले, एक जड़त्वीय संदर्भ फ्रेम के लिए, उसमें आवश्यक गणना करने के लिए, और गैर-जड़त्वीय संदर्भ फ्रेम पर लौटने के लिए दूसरे का उपयोग करना। ऐसी अधिकांश स्थितियों में, भौतिकी के समान नियमों का उपयोग किया जा सकता है यदि कुछ पूर्वानुमेय काल्पनिक बलों को ध्यान में रखा जाए; एक उदाहरण एक समान रूप से घूमने वाला संदर्भ फ्रेम है, जिसे एक जड़त्वीय संदर्भ फ्रेम के रूप में माना जा सकता है यदि कोई काल्पनिक [[केन्द्रापसारक बल (काल्पनिक)]] और [[कोरिओलिस बल]] को ध्यान में रखता है।
निर्देश की सभी प्रणालियाँ भौतिकी के आधारभूत नियम के निर्माण के संबंध में समान है।  


शामिल समस्याएं हमेशा इतनी तुच्छ नहीं होती हैं। विशेष सापेक्षता भविष्यवाणी करती है कि एक जड़त्वीय संदर्भ फ्रेम में एक पर्यवेक्षक वस्तुओं को नहीं देखता है जिसे वह प्रकाश की गति से तेज़ी से आगे बढ़ने के रूप में वर्णित करेगा। हालांकि, पृथ्वी के गैर-जड़त्वीय संदर्भ फ्रेम में, पृथ्वी पर एक निश्चित बिंदु के रूप में एक स्थान का इलाज करते हुए, सितारों को प्रति दिन पृथ्वी के बारे में एक चक्कर लगाते हुए आकाश में चलते हुए देखा जाता है। चूँकि तारे प्रकाश वर्ष दूर हैं, इस अवलोकन का अर्थ है कि, पृथ्वी के गैर-जड़त्वीय संदर्भ फ्रेम में, कोई भी जो सितारों को देखता है, वह उन वस्तुओं को देख रहा है, जो प्रकाश की गति से तेज चलती हुई प्रतीत होती हैं।
— सी. मोलर सापेक्षता का सिद्धांत, पी. 220


चूंकि गैर-जड़त्वीय संदर्भ फ्रेम सापेक्षता के विशेष सिद्धांत का पालन नहीं करते हैं, इसलिए ऐसी स्थितियां [[विरोधाभास]]ी नहीं हैं|स्व-विरोधाभासी हैं।
भौतिक नियम सभी जड़त्वीय या अजड़त्वीय निर्देश तंत्र में समान हैं। त्वरित चार्ज कण [[सिंक्रोट्रॉन विकिरण]] उत्सर्जित कर सकता है, चूँकि कण स्थिर नहीं होता है। यदि हम उसी त्वरित आवेशित कण को ​​उसके अजड़त्वीय स्थिर तंत्र में मानते हैं, तो यह स्थिर पर विकिरण का उत्सर्जन करता है।
 
अजड़त्वीय निर्देश तंत्र में भौतिकी को ऐतिहासिक प्रकार से [[समन्वय परिवर्तन]] द्वारा परिणाम दिया गया था, पहले, जड़त्वीय निर्देश तंत्र के लिए, उसमें आवश्यक गणना करने के लिए, और अजड़त्वीय निर्देश तंत्र पर लौटने के लिए दूसरे का उपयोग करता है। ऐसी अधिकांश स्थितियों में, भौतिकी के समान नियमों का उपयोग किया जा सकता है यदि कुछ अनुमानित आभासी बलों को ध्यान में रखा जाए; उदाहरण समान प्रकार से घूमने वाला निर्देश तंत्र है, जिसे जड़त्वीय निर्देश तंत्र के रूप में माना जा सकता है यदि कोई आभासी [[केन्द्रापसारक बल (काल्पनिक)|अपकेंद्रीय बल (आभासी)]] और [[कोरिओलिस बल]] को ध्यान में रखता है।
 
विशेष सापेक्षता आकलन करती है कि जड़त्वीय निर्देश तंत्र में ध्यानपूर्वक ओबेजक्ट को नहीं देखता है जिसे वह प्रकाश की गति से तेज़ी से आगे बढ़ने के रूप में वर्णित करेगा। चूँकि, पृथ्वी के अजड़त्वीय निर्देश तंत्र में, पृथ्वी पर निश्चित बिंदु के रूप में स्पेस का अभिक्रियित करते हुए, सितारों को प्रति दिन पृथ्वी के बारे में चक्कर लगाते हुए आकाश में चलते हुए देखा जाता है। चूँकि तारे प्रकाश वर्ष दूर हैं, इस अवलोकन का अर्थ है कि, पृथ्वी के अजड़त्वीय निर्देश तंत्र में, कोई भी जो सितारों को देखता है, वह उन ऑब्जेक्ट को देख रहा है, जो प्रकाश की गति से तेज चलती हुई प्रतीत होती हैं।
 
चूंकि अजड़त्वीय निर्देश तंत्र सापेक्षता के विशेष सिद्धांत का पालन नहीं करते हैं, 


=== सामान्य सापेक्षता ===
=== सामान्य सापेक्षता ===
{{main|General relativity}}
Main artile: समान्य सापेक्षता


आइंस्टीन द्वारा 1907 - 1915 में सामान्य सापेक्षता का विकास किया गया था। सामान्य सापेक्षता का मानना ​​है कि विशेष सापेक्षता की [[वैश्विक समरूपता]] लोरेंत्ज़ सहप्रसरण पदार्थ की उपस्थिति में एक [[स्थानीय समरूपता]] लोरेंत्ज़ सहप्रसरण बन जाती है। पदार्थ की उपस्थिति [[ अंतरिक्ष समय ]] को मोड़ती है, और यह [[वक्रता]] मुक्त कणों (और यहां तक ​​कि प्रकाश के पथ) के मार्ग को प्रभावित करती है। स्पेसटाइम की [[ज्यामिति]] के प्रभाव के रूप में गुरुत्वाकर्षण का वर्णन करने के लिए सामान्य सापेक्षता [[अंतर ज्यामिति]] और [[ टेन्सर ]] के गणित का उपयोग करती है। आइंस्टीन ने इस नए सिद्धांत को सापेक्षता के सामान्य सिद्धांत पर आधारित किया, और उन्होंने सिद्धांत को अंतर्निहित सिद्धांत के नाम पर रखा।
आइंस्टीन द्वारा 1907-1915 में सामान्य सापेक्षता का विकास किया गया था। सामान्य सापेक्षता का मानना ​​है कि विशेष सापेक्षता की [[वैश्विक समरूपता]] लोरेंत्ज़     सहप्रसरण कार्य की उपस्थिति में [[स्थानीय समरूपता]] लोरेंत्ज़ सहप्रसरण बन जाती है। कार्य की उपस्थिति स्पेस [[ अंतरिक्ष समय |समय]] को मोड़ती है, और यह [[वक्रता]] मुक्त कणों (और यहां तक ​​कि प्रकाश के पथ) के मार्ग को प्रभावित करती है। स्पेसटाइम की [[ज्यामिति]] के प्रभाव के रूप में गुरुत्वाकर्षण का वर्णन करने के लिए सामान्य सापेक्षता [[अंतर ज्यामिति]] और [[ टेन्सर |टेन्सर]] के गणित का उपयोग करती है। आइंस्टीन ने इस नए सिद्धांत को सापेक्षता के सामान्य सिद्धांत पर आधारित किया, और उन्होंने सिद्धांत को अंतर्निहित सिद्धांत के नाम पर रखा है।


== यह भी देखें ==
== यह भी देखें ==
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* [[एकरूपता का सिद्धांत]]
* [[एकरूपता का सिद्धांत]]
* [[सहप्रसरण का सिद्धांत]]
* [[सहप्रसरण का सिद्धांत]]
* तुल्यता सिद्धांत
* सामान्य सिद्धांत  
* [[पसंदीदा फ्रेम]]
*   मुख्य तंत्र 
*[[ कॉस्मिक माइक्रोवेव पृष्ठभूमि विकिरण ]]
* खगोलीय पार्श्व सूक्ष्मतरंगी विकिरण  
* [[विशेष सापेक्षता का परिचय]] सहित विशेष सापेक्षता
* [[विशेष सापेक्षता का परिचय]] सहित विशेष सापेक्षता
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* [[सामान्य सापेक्षता का परिचय]] सहित सामान्य सापेक्षता
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Latest revision as of 17:10, 29 August 2023

Special relativity
The world line: a diagrammatic representation of spacetime
Foundations
Consequences
Spacetime
Dynamics
People

भौतिकी में, भौतिकी विज्ञान के नियमों का निर्देश तंत्र में समान रूप से स्वीकृति के लिए सापेक्षता के सिद्धांत की आवश्यकता होती है।

उदाहरण के लिए, विशेष सापेक्षता के रूपरेखा में मैक्सवेल समीकरणों के संदर्भ के सभी जड़त्वीय फ्रेमों में एक ही प्रकार होता है। सामान्य सापेक्षता के तंत्र में मैक्सवेल समीकरणों या आइंस्टीन क्षेत्र समीकरणों का स्वेच्छिक सन्दर्भ रूपरेखा में एक ही प्रकार होता है।

सापेक्षता के कई सिद्धांतों को पूरे विज्ञान में सफलतापूर्वक क्रियान्वित किया गया है, भले परोक्ष प्रकार से (न्यूटोनियन यांत्रिकी में) या स्पष्ट प्रकार से (अल्बर्ट आइंस्टीन की विशेष सापेक्षता और सामान्य सापेक्षता में) किया गया है।

मूल अवधारणाएं

Main article: गैलीलियन की अस्थिरता तथा विशेष सापेक्षता का इतिहास

अधिकांश वैज्ञानिक विषयों में सापेक्षता के कुछ सिद्धांतों को व्यापक रूप से ग्रहण किया गया है। कोई भी भौतिक नियम हर समय समान होना चाहिए; और वैज्ञानिक जांच सामान्य तौर पर यह मानती है कि प्रकृति के नियम समान हैं चाहे उन्हें मापने वाला व्यक्ति कुछ भी हो। इस प्रकार के सिद्धांतों को मूल स्तरों पर वैज्ञानिक जांच में सम्मिलित किया गया है। सापेक्षता का सिद्धांत प्राकृतिक नियम में समरूपता निर्धारित करता है: अर्थात, नियम को पर्यवेक्षक के लिए वैसा ही दिखना चाहिए जैसा कि वे दूसरे को करते हैं। नोएदर के प्रमेय नामक सैद्धांतिक परिणाम के अनुसार, किसी भी समरूपता के साथ-साथ संरक्षण नियम (भौतिकी) भी क्रियान्वित होगा।[1][2] उदाहरण के लिए, यदि दो प्रेक्षक अलग-अलग समय पर समान नियम देखते हैं, तो ऊर्जा नामक मात्रा ऊर्जा का संरक्षण होगी। इस प्रकाश में, सापेक्षता सिद्धांत इस बारे में परीक्षण योग्य पूर्वानुमान करते हैं कि प्रकृति कैसे व्यवहार करती है।

सापेक्षता का विशेष सिद्धांत

See also: जड़त्वीय सापेक्ष निर्देश तंत्र

सापेक्षता के विशेष सिद्धांत की पहली अभिधारणा के अनुसार:[3]

विशेष सापेक्षता का सिद्धांत: यदि निर्देशांक K की प्रणाली को चुना जाता है जिससे की इसके संबंध में, भौतिक नियम अपने सरलतम रूप में मान्य हो।

निर्देशांक K की किसी अन्य प्रणाली के संबंध में वही नियम क्रियान्वित होते हैं, जो समान प्रकार से K के समान रूप में चलते हैं।

अल्बर्ट आइंस्टीन: अपेक्षाकृत, भाग A, §1 के सामान्य सिद्धांत के आधार है।

यह अवधारणा संदर्भ के जड़त्वीय तंत्र को परिभाषित करती है।

सापेक्षता का विशेष सिद्धांत बताता है कि निर्देश के प्रत्येक जड़त्वीय तंत्र में भौतिक नियम समान होने चाहिए, परन्तु वे अजड़त्वीय नियमों में भिन्न हो सकते हैं। इस सिद्धांत का उपयोग न्यूटोनियन यांत्रिकी और विशेष सापेक्षता के सिद्धांत दोनों में किया जाता है। उत्तरार्द्ध में इसका प्रभाव इतना मजबूत है कि मैक्स प्लैंक ने सिद्धांत का नाम दिया है।[4] सिद्धांत को भौतिक नियमों की आवश्यकता होती है कि वे स्थिर वेग से चलने वाले किसी भी शरीर के लिए समान हों क्योंकि वे किसी शरीर के आराम के लिए हैं। परिणाम यह है कि जड़त्वीय निर्देश तंत्र में पर्यवेक्षक स्पेस में यात्रा की पूर्ण गति या दिशा निर्धारित नहीं कर सकता है, और केवल किसी अन्य ऑब्जेक्ट के सापेक्ष गति या दिशा की बात कर सकता है।

सिद्धांत अजड़त्वीय निर्देश तंत्र तक विस्तारित नहीं होता है क्योंकि वे तंत्र के सामान्य अनुभव में भौतिकी के समान नियमों का पालन नहीं करते हैं। शास्त्रीय भौतिकी में, अजड़त्वीय निर्देश तंत्र में त्वरण का वर्णन करने के लिए आभासी बलों का उपयोग किया जाता है।

न्यूटोनियन यांत्रिकी में

Main article: गैलेलियन अस्थिरता

सापेक्षता के विशेष सिद्धांत को पहली बार 1632 में गैलीलियो गैलीली द्वारा दो मुख्य चीफ वर्ल्ड प्रणालियों के संबंध में अपने संवाद में स्पष्ट रूप से प्रतिपादित किया गया था।

न्यूटोनियन यांत्रिकी ने विशेष सिद्धांत में कई अन्य अवधारणाओं को जोड़ा, जिसमें गति के नियम, गुरुत्वाकर्षण और निरपेक्ष समय का अधिकार सम्मिलित है। जब इन नियम के संदर्भ में तैयार किया गया, तो सापेक्षता का विशेष सिद्धांत कहता है कि यांत्रिकी के नियम गैलिलियन परिवर्तन के अंतर्गत अस्थिर है।

विशेष सापेक्षता में

Main article: विशेष सापेक्षता

जोसेफ लारमोर और हेंड्रिक लोरेंत्ज़ ने ज्ञात किया कि विद्युत चुंबकत्व के सिद्धांत में प्रयुक्त मैक्सवेल के समीकरण केवल समय और लंबाई इकाइयों के निश्चित परिवर्तन के अनुकूल है। इसने भौतिकविदों के बीच कुछ विभ्रांति उत्पन्न किया, जिनमें से कई ने सोचा कि चमकदार ईथर सापेक्षता सिद्धांत के साथ अविरुद्ध था, जिस प्रकार से इसे हेनरी पॉइनकेयर द्वारा परिभाषित किया गया था:

सापेक्षता का सिद्धांत, जिसके अनुशार भौतिक घटना का नियम समान होना चाहिए, यद्यपि एक स्थिर अवशोषक के लिए अथवा एकसमान रूप से परिवर्तनीय अवशोषक के लिए; हम यह ज्ञात कर सके की हम इससे स्थानांतरित कर सकते हैं नहीं कर सकते हैं।

— हेनरी पाइनकेयर 1904

हेनरी पोनकारे और अल्बर्ट आइंस्टीन ने समझाया कि लोरेंत्ज़ परिवर्तनों के साथ सापेक्षता सिद्धांत पूरी तरह से क्रियान्वित होता है। आइंस्टीन ने सापेक्षता के (विशेष) सिद्धांत को सिद्धांत के रूप में ऊपर उठाया और स्रोत की गति से प्रकाश की गति (निर्वात में) की निरपेक्षता के सिद्धांत के साथ संयुक्त इस सिद्धांत से लोरेंत्ज़ परिवर्तनों को व्युत्पन्न किया गया है। स्पेस समय अंतराल के आधारभूत अर्थों की पुन: जांच करके इन दो सिद्धांतों को एक दूसरे के साथ मिला दिया गया है।

दृढ़ता इसके सामान्य, आधारभूत सिद्धांत, के साथ ही जड़त्वीय निर्देश तंत्र के अंतर्गत होने वाले भौतिकी के नियमों में परिवर्तन तथा निर्वात में प्रकाश की चल के परिवर्तनशीलता पर निर्भर करता है: (लोरेंत्ज़ सहप्रसरण को देखें।)

अकेले सापेक्षता के सिद्धांत से लोरेंत्ज़ परिवर्तनों के रूप को प्राप्त करना संभव है। स्पेस के केवल आइसोट्रॉपी और विशेष सापेक्षता के सिद्धांत द्वारा निहित समरूपता का उपयोग करके, कोई यह दिखा सकता है कि जड़त्वीय तंत्र के बीच स्पेस-समय के परिवर्तन या तो गैलीलियन या लोरेंत्ज़ियन हैं। क्या परिवर्तन वास्तव में गैलीलियन है या लोरेंत्ज़ियन को भौतिक प्रयोगों से निर्धारित किया जाना चाहिए। अकेले गणितीय तर्क से यह निष्कर्ष निकालना संभव नहीं है कि प्रकाश सी की गति अस्थिर है। लोरेंत्ज़ियन कथन में, तब सापेक्षिक अंतराल संरक्षण और प्रकाश की गति की स्थिरता प्राप्त की जा सकती है।[5]


सापेक्षता का सामान्य सिद्धांत

सापेक्षता का सामान्य सिद्धांत कहता है।

निर्देश की सभी प्रणालियाँ भौतिकी के आधारभूत नियम के निर्माण के संबंध में समान है।

— सी. मोलर सापेक्षता का सिद्धांत, पी. 220

भौतिक नियम सभी जड़त्वीय या अजड़त्वीय निर्देश तंत्र में समान हैं। त्वरित चार्ज कण सिंक्रोट्रॉन विकिरण उत्सर्जित कर सकता है, चूँकि कण स्थिर नहीं होता है। यदि हम उसी त्वरित आवेशित कण को ​​उसके अजड़त्वीय स्थिर तंत्र में मानते हैं, तो यह स्थिर पर विकिरण का उत्सर्जन करता है।

अजड़त्वीय निर्देश तंत्र में भौतिकी को ऐतिहासिक प्रकार से समन्वय परिवर्तन द्वारा परिणाम दिया गया था, पहले, जड़त्वीय निर्देश तंत्र के लिए, उसमें आवश्यक गणना करने के लिए, और अजड़त्वीय निर्देश तंत्र पर लौटने के लिए दूसरे का उपयोग करता है। ऐसी अधिकांश स्थितियों में, भौतिकी के समान नियमों का उपयोग किया जा सकता है यदि कुछ अनुमानित आभासी बलों को ध्यान में रखा जाए; उदाहरण समान प्रकार से घूमने वाला निर्देश तंत्र है, जिसे जड़त्वीय निर्देश तंत्र के रूप में माना जा सकता है यदि कोई आभासी अपकेंद्रीय बल (आभासी) और कोरिओलिस बल को ध्यान में रखता है।

विशेष सापेक्षता आकलन करती है कि जड़त्वीय निर्देश तंत्र में ध्यानपूर्वक ओबेजक्ट को नहीं देखता है जिसे वह प्रकाश की गति से तेज़ी से आगे बढ़ने के रूप में वर्णित करेगा। चूँकि, पृथ्वी के अजड़त्वीय निर्देश तंत्र में, पृथ्वी पर निश्चित बिंदु के रूप में स्पेस का अभिक्रियित करते हुए, सितारों को प्रति दिन पृथ्वी के बारे में चक्कर लगाते हुए आकाश में चलते हुए देखा जाता है। चूँकि तारे प्रकाश वर्ष दूर हैं, इस अवलोकन का अर्थ है कि, पृथ्वी के अजड़त्वीय निर्देश तंत्र में, कोई भी जो सितारों को देखता है, वह उन ऑब्जेक्ट को देख रहा है, जो प्रकाश की गति से तेज चलती हुई प्रतीत होती हैं।

चूंकि अजड़त्वीय निर्देश तंत्र सापेक्षता के विशेष सिद्धांत का पालन नहीं करते हैं,

सामान्य सापेक्षता

Main artile: समान्य सापेक्षता

आइंस्टीन द्वारा 1907-1915 में सामान्य सापेक्षता का विकास किया गया था। सामान्य सापेक्षता का मानना ​​है कि विशेष सापेक्षता की वैश्विक समरूपता लोरेंत्ज़ सहप्रसरण कार्य की उपस्थिति में स्थानीय समरूपता लोरेंत्ज़ सहप्रसरण बन जाती है। कार्य की उपस्थिति स्पेस समय को मोड़ती है, और यह वक्रता मुक्त कणों (और यहां तक ​​कि प्रकाश के पथ) के मार्ग को प्रभावित करती है। स्पेसटाइम की ज्यामिति के प्रभाव के रूप में गुरुत्वाकर्षण का वर्णन करने के लिए सामान्य सापेक्षता अंतर ज्यामिति और टेन्सर के गणित का उपयोग करती है। आइंस्टीन ने इस नए सिद्धांत को सापेक्षता के सामान्य सिद्धांत पर आधारित किया, और उन्होंने सिद्धांत को अंतर्निहित सिद्धांत के नाम पर रखा है।

यह भी देखें

नोट्स और संदर्भ

  1. ↑ Deriglazov, Alexei (2010). Classical Mechanics: Hamiltonian and Lagrangian Formalism. Springer. p. 111. ISBN 978-3-642-14037-2. Extract of page 111
  2. ↑ Schwarzbach, Bertram E.; Kosmann-Schwarzbach, Yvette (2010). The Noether Theorems: Invariance and Conservation Laws in the Twentieth Century. Springer. p. 174. ISBN 978-0-387-87868-3. Extract of page 174
  3. ↑ Einstein, A., Lorentz, H. A., Minkowski, H., and Weyl, H. (1952) [1923]. Arnold Sommerfeld (ed.). The Principle of Relativity: A Collection of Original Memoirs on the Special and General Theory of Relativity. Mineola, NY: Dover Publications. p. 111. ISBN 0-486-60081-5.{{cite book}}: CS1 maint: multiple names: authors list (link)
  4. ↑ Weistein, Galina (2015). सापेक्षता के विशेष सिद्धांत के लिए आइंस्टीन का मार्ग. Cambridge Scholars Publishing. p. 272. ISBN 978-1-4438-7889-0. Extract of page 272
  5. ↑ Yaakov Friedman, Physical Applications of Homogeneous Balls, Progress in Mathematical Physics 40 Birkhäuser, Boston, 2004, pages 1-21.

अग्रिम पठन

See the special relativity references and the general relativity references.


बाहरी संबंध

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