title: نسبیت خاص

text: نسبیت خاص نه تنها بر این دو اصل آشکار بلکه بر چندین پنداشت ضمنی دیگر نیز وابسته است. از جمله این پنداشت‌ها می‌توان به همسانگردی و یکنواختی فضا و استقلال ساعت‌ها و میله‌های اندازه‌گیری از تاریخ گذشته‌شان اشاره نمود.


title: نسبیت خاص

text: به دنبال ارائه نخستین نسبیت خاص توسط انیشتین در سال ۱۹۰۵ مجموعه‌های متعددی از اصول پیشنهاد شده‌است. اما رایج‌ترین مجموعه اصول همچنان همان اصولی هستند که توسط انیشتین در مقاله اصلی منتشر شدند. یک نسخه ریاضی از اصل نسبیت که بعدها توسط انیشتین ارائه شد عبارت است از: آنری پوانکاره با اثبات اینکه تبدیلات لورنتس زیرمجموعه‌ای از گروه پوانکاره در تبدیلات تقارنی هستند، چارچوبی ریاضیاتی برای نظریه نسبیت ارائه داد. بعدها انیشتین این تبدیلات را از اصولی که ارائه داده بود استنتاج کرد.


title: نسبیت خاص

text: بسیاری از مقالات انیشتین مشتقاتی از تبدیلات لورنتس بر پایه این دو اصل را نمایش می‌دهند.


title: نسبیت خاص

text: انیشتین همواره استنتاج ناوردایی لورنتس (هسته اصلی نسبیت خاص) را تنها برپایه دو اصل نسبیت و ثابت بودن سرعت نور بنا نهاده‌است. او اینچنین می‌نویسد:


title: نسبیت خاص

text: از این روی بسیاری از شکل‌های امروزی نظریه نسبیت تنها آن را بر پایه اصل جهانی هم وردایی لورنتس یا هم ارز آن یعنی اصل فضای مینکوفسکی، بنا می‌نهند.


title: نسبیت خاص

text: با استفاده از اصل نسبیت به تنهایی و بدون فرض ثابت بودن سرعت نور (یعنی با استفاده از همسانگردی فضا و تقارنی که از اصل نسبیت خاص نتیجه می‌شود) می‌توان نشان داد که تبدیلات فضازمان بین چارچوب‌های لخت یکی از سه نوع اقلیدسی، گالیله‌ای یا لورنتسی هستند. در مورد تبدیلات لورنتسی می‌توان به پایستگی بازه نسبیتی و یک محدودیت سرعت متناهی به دست آورد. آزمایش‌ها نشان می‌دهند که این حد سرعت برابر سرعت نور در خلأ می‌باشد.


title: نسبیت خاص

text: انگیزه‌هایی که اندیشه ثابت بودن سرعت نور را به ارمغان آوردند، نظریه الکترومغناطیس ماکسول و نبود شواهد تجربی برای وجود اتر بودند. شواهد متناقضی در مورد اینکه تا چه حد انیشتین از نتیجه آزمایش آزمایش مایکلسون-مورلی تأثیر گرفته در دست است. به هر ترتیب نتیجه آزمایش میکلسون-مورلی کمک کرد تا مفهوم ثابت بودن سرعت نور مورد پذیرش گسترده و سریعی قرار گیرد.


title: نسبیت خاص

text: اصل نسبیت که بیان می‌دارد هیچ دستگاه مرجع لخت برتری وجود ندارد، در حقیقت به زمان گالیله برمی گردد و درون فیزیک نیوتنی نیز راه داشته‌است. اما در اواخر قرن نوزدهم وجود امواج الکترومغناطیسی فیزیکدانان را برآن داشت تا پیشنهاد دهند که جهان از ماده‌ای به نام اتر پر شده‌است که همچون رسانه‌ای عمل می‌کند که امواج و ارتعاشات از آن می‌گذرند. گمان می‌شد که اتر چارچوب مرجع مطلق است که سرعتها را می‌توان بر اساس آن اندازه گرفت و خود آن بدون حرکت و ثابت است. خواص جالبی برای اتر پنداشته می‌شد: به اندازه کافی کشسان بود که بتواند امواج الکترومغناطیسی را پشتیبانی کند و این امواج می‌توانستند با ماده برهم کنش داشته باشند، با این وجود اتر در مقابل گذر اجسام از خود مقاومتی نشان نمی‌داد. نتایج آزمایش‌های مختلف و از جمله آزمایش مایکلسون-مورلی گویای این بودند که زمین همواره نسبت به اتر ثابت می‌ماند. چیزی که توضیح آن مشکل بود زیرا زمین در مداری به دور خورشید می‌گردد. راه حل انیشتین این بود که مفهوم اتر و حالت سکون مطلق را کنار بگذارد. نسبیت خاص به گونه‌ای فرمولبندی شده که هیچ چارچوب مرجعی را ویژه نمی‌داند؛ بلکه در نسبیت هر چارچوب مرجعی که با سرعت یکنواخت حرکت کند همین قوانین فیزیک را مشاهده خواهد کرد. به‌طور ویژه سرعت نور در خلأ همواره در اندازه‌گیری‌ها برابر "c" است، حتی وقتی که توسط چندین دستگاه مختلف که با سرعتهای متفاوت اما یکنواختی حرکت می‌کنند.


title: نسبیت خاص

text: نسبیت بر پایه مفهوم «چارچوب‌های مرجع» استوار است. در اینجا منظور از واژه چارچوب مرجع، یک ژرفانمایی (پرسپکتیو) مشاهده‌ای در فضاست که تغییری در حرکت آن رخ نمی‌دهد (شتاب ندارد) که از طریق آن می‌توان یک موقعیت را در امتداد سه محور فضایی اندازه گرفت. افزون بر این یک چارچوب مرجع توانایی تعیین زمان رویدادها از طریق یک 'ساعت' (هر دستگاه مرجعی با تناوب یکنواخت) را دارد.


title: نسبیت خاص

text: یک رویداد، اتفاقی است که می‌توان یک زمان یکتا را به مکانی در فضا نسبت به یک چارچوب مرجع، نسبت داد: «نقطه» ای در فضازمان. از آنجاییکه سرعت نور در نسبیت در همه چارچوب‌های مرجع ثابت است، می‌توان از پالس‌های نور برای اندازه‌گیری مطمئن فاصله‌ها و ارجاع به زمان‌هایی که رویدادها برای ساعت اتفاق افتاده‌اند استفاده نمود. اگرچه که برای نور هم‌زمانی پس از شروع رویداد طول خواهد کشید تا به ساعت برسد.


title: نسبیت خاص

text: مثلاً انفجار یک ترقه را می‌توان یک «رویداد» در نظر گرفت. می‌توان یک رویداد را با استفاده از چهار مختصات فضازمان آن مشخص نمود. زمان رویداد و مکان فضایی سه بعدی اش یک نقطه مرجع می‌سازند. این چارچوب مرجع را S می‌نامیم. در نسبیت اغلب به محاسبه موقعیت یک نقطه از یک نقطه مرجع دیگر علاقه‌مندیم. فرض کنید که چارچوب مرجع دومی به نام ′S داریم که محورهای فضایی و ساعتش با محورهای فضایی و ساعت S در زمان صفر هم‌زمان و هم‌مکان بوده‌اند، اما با سرعت ثابت "v" نسبت به S در امتداد محور ایکس‌ها حرکت می‌کند.


title: نسبیت خاص

text: از آنجا که در نظریه نسبیت هیچ چارچوب مرجع مطلقی وجود ندارد، مفهوم مؤکدی از «حرکت» نیز وجود ندارد زیرا همه چیز همواره نسبت به چارچوب مرجع دیگری در حرکت است. به جای آن هرگاه دو چارچوب مرجع که باسرعت یکسان در جهت یکسان حرکت کنند، به آن "حرکت همراه" گفته می‌شود؛ بنابراین S و′S حرکت همراه ندارند. برای رویدادها مختصات فضازمان (t,x،y,z) در دستگاه S و (′t′,x′,y′,z) در دستگاه ′S تعریف می‌کنیم. تبدیل لورنتس بیان می‌کند که این دو مختصات به شیوه زیر در ارتباط هستند: formula_2 که در آن formula_3 را فاکتور لورنتس می‌نامند و formula_4. "c" سرعت نور در خلأ است و و سرعت "v" دستگاه ′S در راستای محور xهاست. مختصات "y,z" تغییری نمی‌کنند و تنها مختصات "x" , "t" تبدیل می‌شوند. این تبدیلات لورنتس یک گروه تک پارامتر از نگاشت‌های خطی تشکیل می‌دهند که به آن پارامتر "تندی" می‌گویند. کمیتی که نسبت به تبدیلات لورنتس ناوردا باشد را کمیت نرده‌ای لورنتس می‌نامند.


title: نسبیت خاص

text: چنانچه تبدیلات لورنتس و معکوسشان را برحسب اختلاف مختصاتها بنویسیم به گونه‌ای که مثلاً مختصات یک رویداد ("x", "t") and ("x"′, "t"′) باشد، مختصات رویداد دیگر ("x", "t") خواهد بود و ("x"′, "t"′) و اختلاف‌ها را به صورت زیر تعریف کنیم


title: نسبیت خاص

text: به روابط زیر می‌رسیم


title: نسبیت خاص

text: تبدیلات لورنتس که توسط ریاضیدان و فیزیکدان آلمانی هندریک لورنتس با استفاده از روابط هندسی و دو فرض همسانگرد و همگن بودن فضا برای توجیه نظریهٔ اتر به دست آمد اساس نظریهٔ نسبیت خاص می‌باشد. همسانگرد بودن فضا بدین معناست که خواص آن در تمامی جهات یکسان است. همگن بودن فضا بدین معناست که خواص فضا به نقطه‌ای که شما در آن قرار دارید بستگی ندارد. فرض همسانگرد بودن فضا به ما اجازه می‌دهد که بتوانیم حرکت ذره را در راستای محور xها بررسی کنیم (یعنی از راستاهای y و z برای خلاصه سازی چشم پوشی کنیم)، فرض همگن بودن فضا تضمین می‌کند که این معادلات حتماً درجه اول هستند، یعنی تنها توان اول متغیرهای ما می‌توانند دخالت داشته باشند. (چون اگر به توان دوم یا درجات بالاتر بستگی داشته باشند اثبات می‌شود که آنگاه طول یک میله بستگی به نقطه‌ای از فضا که میله در آن قرار گرفته‌است دارد، یعنی مثلاً یک میله که بدون حرکت در ارتفاع ۵ متری قرار دارد با هنگامی که همان میله بدون حرکت در ارتفاع ۳ متری قرار دارد طول متفاوتی دارد و این خلاف شهود ماست)


title: نسبیت خاص

text: نکته جالب توجه این است که این معادلات پیش از چاپ مقالهٔ آلبرت انیشتین در رابطه با الکترودینامیک در اجسام متحرک به دست آمده بود اما فرض وجود اتر و فضایی برای انتشار امواج الکترومغناطیس به قدری قوی بود که این تبدیلات به عنوان تلاشی برای اصلاح آن فرضیه عنوان شد. چند سال بعد انیشتین به گونهٔ دیگری با استفاده از دو پنداشتی که در پیش گفته شد به تبدیلات لورنتس رسید! همانگونه که خود انیشتین نیز گفته‌است: «تمامی نتایج نسبیت خاص می‌توانند از تبدیلات لورنتس به دست آیند.»


title: نسبیت خاص

text: دو اصل موضوع نسبیت خاص به همراه فرض‌های دیگری، مانند همگن و همسانگرد بودن فضا، منجر به نتایجی می‌شوند که همانند خودِ این اصل موضوع‌ها خلاف شهود و تجربه‌های روزمرهٔ ما هستند. با وجود این، این پیامدها بارها در آزمایش‌های گوناگون آزموده شده و مورد تأیید قرار گرفته‌اند. امروزه نسبیت خاص کاملاً پذیرفته شده‌است و جزئی از دانش عملی هر فیزیکدانی به‌شمار می‌آید. پیامدهای نسبیت خاص از تبدیلات لورنتس نتیجه می‌شوند. این تبدیلات و پیرو آن نظریه نسبیت خاص در مواردی که سرعتهای نسبی با سرعت نور قابل مقایسه می‌شوند نتایجی متفاوت با مکانیک نیوتنی تولید می‌کنند. سرعت نور بسیار بزرگتر از هرچیزی است که انسان‌ها با آن سر و کار دارند از این رو آثاری که توسط نسبیت خاص پیش‌بینی شده‌اند در آغاز خلاف شهود به نظر می‌رسند.


title: نسبیت خاص

text: دو رویداد در مکان‌های متفاوت که در چارچوب مرجع یک ناظر لخت هم‌زمان رخ می‌دهند، ممکن است در چارچوب مرجع یک ناظر لخت دیگر غیر هم‌زمان باشند. (نبود هم‌زمانی مطلق) اگر یک ناظر لخت دو پدیدهٔ آ و ب را هم‌زمان ببیند، ناظر لخت دیگری که با سرعت نسبت به ناظر اول حرکت می‌کند، بسته به شرایط ممکن است پدیدهٔ آ را زودتر، هم‌زمان، یا دیرتر از پدیدهٔ ب ببیند. هم‌زمانی در نسبیت خاص معنای مطلق و نیوتنی خود را از دست می‌دهد و پدیده‌ای نسبی می‌شود.


title: نسبیت خاص

text: از معادله اول تبدیلات لورنتس بر حسب تغییر مختصات‌ها داریم:


title: نسبیت خاص

text: واضح است که دو رویداد که در چارچوب "S" هم‌زمان هستند (شرط صادق است)، الزاماً در دستگاه لخت دیگر "′S" هم‌زمان نیستند. تنها در صورتی که این رویدادها در چارچوب "S" هم مکان باشند (شرط صادق باشد) در در دستگاه لخت دیگر "′S" نیز هم‌زمان خواهند بود.


title: نسبیت خاص

text: "مقالهٔ اصلی:" انقباض طول ابعاد (مانند طول) یک شیء که توسط یک ناظر اندازه‌گیری می‌شوند ممکن است از نتایج اندازه‌گیری یک ناظر دیگر کوچکتر باشند.


title: نسبیت خاص

text: مثلاً در نظر بگیرید که میله‌ای در یک سیستم نامشخص "S" در حال سکون و در امتداد محور x قرارگرفته‌است. در این دستگاه طول میله اندازه‌گیری شده "Δx" است. برای اندازه‌گیری طول این میله در دستگاه 'S که در آن ساعت در حال حرکت است، فواصل ′x تا نقاط انتهایی میله باید هم‌زمان اندازه‌گیری شوند. به عبارت دیگر ویژگی اندازه‌گیری این است که Δt′ = ۰ که می‌توان آن را با معادله چهارم ترکیب کرد و رابطه بین Δx و ′Δx را به دست آورد


title: نسبیت خاص

text: نتیجه می‌شود که یک میله که در راستای طول خود در حرکت است، به چشم یک ناظر ساکن، کوتاه‌تر به نظر می‌رسد. به زبان ریاضی:


title: نسبیت خاص

text: formula_11 طول میله از دید ناظر 'S است که با سرعت formula_12 نسبت به چارچوب S که میله در آن ساکن است، حرکت می‌کند. formula_13 طول میله در چارچوب سکون S است.


title: نسبیت خاص

text: "مقالهٔ اصلی:"اتساع زمان


title: نسبیت خاص

text: بازه زمانی بین دو رویداد از یک ناظر به ناظر دیگر ثابت نیست. بلکه به سرعت نسبی چارچوب‌های مرجع ناظرها بستگی دارد.


title: نسبیت خاص

text: ساعتی را در نظر بگیرید که در دستگاه غیر ویژه S در حالت سکون قراردارد؛ بنابراین بین دو تیک متوالی ساعت Δ"x" = ۰ خواهد بود. برای اینکه رابطه بین زمان‌های اندازه‌گیری شده بین تیک‌ها در هر دستگاه را بیابیم، می‌توانیم از معادله اول استفاده کنیم: این نشان می‌دهد که زمان ("'Δt") بین دو تیک در دستگاهی که در آن ساعت حرکت می‌کند('S) "طولانی‌تر" از زمان (Δ"t") بین تیک‌ها که با ساعت چارچوب در حال سکون(S) اندازه‌گیری شده، خواهد بود. اتساع زمان شماری از پدیده‌های فیزیکی را توضیح می‌دهد. مثلاً می‌توان به کاهش نرخ میون‌های تولید شده توسط پرتوهای کیهانی در برخورد با جو زمین شاره کرد.


title: نسبیت خاص

text: اگر ناظر S یک بازهٔ زمانی را formula_16 اندازه بگیرد، ناظر 'S همان بازهٔ زمانی را formula_17 اندازه می‌گیرد:


title: نسبیت خاص

text: یعنی ناظر متحرک آن بازه را طولانی‌تر می‌بیند.


title: نسبیت خاص

text: افزودن سرعتها چندان ساده نیست. اگر ناظر در "S" جسمی را در حال حرکت در امتداد محور "x" با سرعت "u" اندازه‌گیری نماید، ناظری که در دستگاه ′S (چارچوب مرجعی که نسبت به "S" با سرعت "v" در امتداد محور x حرکت می‌کند) قرار دارد جسم را در حال حرکت با سرعت 'u اندازه‌گیری خواهد کرد که با استفاده از تبدیلات لورنتس برای چارچوب ′S داریم


title: نسبیت خاص

text: و در چارچوب S:


title: نسبیت خاص

text: در نظر داشته باشید که اگر اجسام در چارچوب "S" در حال حرکت با سرعت نور بودند ("u" = "c") در چارچوب دیگر "'S" نیز با سرعت نور حرکت می‌کردند. همچنین اگر هر دو سرعت "u" و "v" نسبت به سرعت نور کوچک باشند به تبدیل شهودی تر گالیله‌ای برای سرعتها برمی گردیم.


title: نسبیت خاص

text: مثالی که معمولاً در این مورد زده می‌شود مثال قطاری است (چارچوب S در بالا) که با سرعت "v" نسبت به ریلها (چارچوب "S"′) حرکت می‌کند. کودکی درون قطار توپ بیسبالی را به سمت شرق با سرعت "u" نسبت به قطار پرتاب می‌کند. در فیزیک کلاسیک ناظری که در حال سکون روی ریلها قرار دارد سرعت توپ بیسبال را


title: نسبیت خاص

text: "u" = "u"′ + "v"


title: نسبیت خاص

text: اندازه‌گیری خواهد نمود. در حالیکه در نسبیت خاص این درست نیست بلکه سرعت توپ بیسبال از معادله دوم به دست می‌آید:


title: نسبیت خاص

text: ("u" = ("u"′ + "v")/(1 + "u"′"v"/"c"


title: نسبیت خاص

text: جهت‌گیری یک جسم (یعنی امتداد محورهایش نسبت به محورهای ناظر) برای ناظرین مختلف ممکن است متفاوت باشد. بر خلاف سایر آثار نسبیتی این پدیده در سرعتهای نسبتاً پایین هم مشخص می‌شود همان‌طور که در چرخش ذرات متحرک مشاهده می‌شود.


title: نسبیت خاص

text: هم‌ارزی جرم و انرژی چنانچه سرعت یک جسم از دید یک ناظر به سرعت نور نزدیک گردد، جرم نسبیتی آن افزایش می‌یابد و از دید چارچوب مرجع ناظر، شتاب گرفتن جسم هر لحظه دشوارتر و دشوارتر به نظر خواهد رسید.


title: نسبیت خاص

text: محتوای انرژی جسمی در حال سکون با جرم "m" برابر با "mc" است. پایستگی انرژی ایجاب می‌نماید که در هر واکنشی کاهش در مجموع جرم ذرات باید با افزایش در انرژی جنبشی ذرات پس از واکنش همراه باشد؛ و متشابها با کاهش انرژی جنبشی، جرم ذرات افزایش می‌یابد.


title: نسبیت خاص

text: افزون بر مقالاتی که در بالا به آن‌ها ارجاع داده شد، انیشتین حداقل چهار مقاله دیگر هم در مورد مباحث اکتشافی در مورد هم‌ارزی جرم و انرژی با رابطه "E" = "mc" منتشر نمود.


title: نسبیت خاص

text: هم‌ارزی جرم و انرژی از نتایج نسبیت خاص است. انرژی و تکانه که در مکانیک نیوتنی مجزا هستند، در نسبیت یک چهار-بردار تشکیل می‌دهند و بدین ترتیب مولفه زمان (انرژی) و مولفه مکان (تکانه) رابطه‌ای غیر بدیهی با یکدیگر خواهند داشت. برای شیئی که در حال سکون است، جهار-بردار انرژی-تکانه عبارت است از ("E", ۰، ۰، ۰): یک مولفه زمان دارد که انرژی است و سه مولفه مکان که صفر هستندبا تغییر چارچوب از طریق تبدیل لورنتز در جهت x با سرعت کوچک v چهار-بردار انرژی-تکانه برابر ("E", "Ev"/"c²", ۰، ۰) می‌گردد. تکانه برابر است با انرژی ضربدر سرعت تقسیم بر "c²". به این ترتیب جرم نیوتنی یک جسم که نسبت تکانه به سرعت است برابر با "E"/"c" خواهد بود.


title: نسبیت خاص

text: تکانه و انرژی از ویژگی‌های ماده و تابش هستند و غیرممکن است که بتوانیم تنها با استفاده از دو اصل نسبیت خاص بتوانیم نتیجه بگیریم که این دو تشکیل یک چهار-بردار می‌دهند. زیرا این اصول در مورد ماده و تابش حرفی نمی‌زنند و تنها از زمان و فضا سخن می‌گویند؛ بنابراین برای رسیدن به این نتیجه به استدلال فیزیکی بیشتری نیازمندیم. در مقاله سال ۱۹۰۵ خود انیشتین از اصول اضافه‌ای استفاده کرد که در مکانیک نیوتنی هم برای سرعتهای پایین صادق هستند، مثل اینکه در سرعتهای پایین تنها یک کمیت نرده‌ای انرژی و سه بردار تکانه وجود دارند و قانون پایستگی انرژی و تکانه دقیقاً در نسبیت صادق است. علاوه بر این او فرض نمود که انرژی نور نیز مانند بسامدش با همان فاکتور انتقال دوپلر تغییر می‌کند که قبلاً درستی آن را با استفاده از معادلات ماکسول نشان داده بود. نخستین مقاله انیشتین در این موضوع، مقاله "آیا لختی یک جسم به محتوای انرژی اش وابسته است؟" بود که در سال ۱۹۰۵ منتشر گردید. گرچه بحث‌های انیشتین در این مقاله تقریباً مورد پذیرش همگانی فیزیکدانان قرار گرفته‌است، اما نویسندگان بسیاری نیز در طول سال‌ها پیشنهاد داده‌اند که ممکن است این بحث‌ها نادرست باشند. سایر نویسندگان نیز بر این باورند که چون این بحث‌ها بر پایه فرض‌های ضمنی بنا شده‌اند، بی‌نتیجه‌اند.


title: نسبیت خاص

text: انیشتین وجود اختلاف نظر در مورد نتیجه گیریهایش را در مقاله‌ای در مورد نسبیت خاص در سال ۱۹۰۷ پذیرفته بود. در این مقاله او عنوان می‌کند که تکیه بر معادلات ماکسول برای بحث اکتشافی جرم انرژی مشکل زاست. بحث او در مقاله سال ۱۹۰۵ می‌تواند در مورد تابش هر ذره بدون جرمی برقرار باشد اما معادلات ماکسول به‌طور ضمنی مورد استفاده قرار گرفته‌اند تا مشخص شود که تابش نور می‌تواند تنها با انجام کار صورت گیرد. برای تابش امواج الکترومغناطیس تنها چیزی که باید انجام شود تکان دادن یک ذره باردار است و این همان انجام کار است و در نتیجه تابش ناشی از انرژی است.


title: نسبیت خاص

text: از آنجا که هیچ‌کس نمی‌تواند سریعتر از نور حرکت کند، ممکن است این گونه نتیجه‌گیری کنیم که اگر عمر مفید انسان را بین ۲۰ تا ۶۰ سال در نظر بگیریم، یک انسان نمی‌تواند بیشتر از ۴۰ سال نوری از زمین دور شود. اما این نتیجه‌گیری اشتباه است. به دلیل اتساع زمان یک سفینه خیالی می‌تواند در طول عمر مفید خلبان آن هزاران سال نوری را بپیماید. اگر سفینه طوری ساخته شود که با شتاب ثابت ۱g حرکت کند، در کمتر از یک سال سرعت آن برای ناظر زمینی تقریباً به سرعت نور می‌رسد. اتساع زمان عمر فرد را از دید ناظر زمینی افزایش می‌دهد اما ساعتی که با خلبان سفر می‌کند چنین تغییری نخواهد داشت. مردم روی زمین زمان بیشتری را نسبت به وی تجربه خواهند کرد یک سفر ۵ ساله وی ½۶ سال در زمین به طول می‌انجامد و مسافتی برابر ۶ سال نوری را طی خواهد کرد. یک سفر ۲۰ ساله برای وی (۵ سال شتاب گرفتن و ۵ سال کاهش سرعت، هرکدام دوبار) ۳۵۵ سال زمینی به طول می‌انجامد و در این مدت مسافت ۳۳۱ سال نوری را طی خواهد نمود. یک سفر ۴۰ ساله کامل با شتاب g در روی زمین ۵۸۰۰۰ سال به طول می‌انجامد و ۵۵۰۰۰ سال نوری را پوشش می‌دهد. یک سفر ۴۰ ساله با شتاب ۱٫۱g به مدت ۱۴۸۰۰۰ سال زمینی به طول می‌انجامد و مسافتی برابر ۱۴۰۰۰۰ سال نوری را پوشش خواهد داد که قابل مقایسه با قطر کهکشان راه شیری است. دلیل اینکه میونی که نزدیک به سرعت نور حرکت می‌کند مسافتی بیشتر از c ضرب‌در نیمه‌عمر آن طی می‌کند نیز همین پدیده اتساع زمان است.


title: نسبیت خاص

text: در نمودار شکل مخروط نور، بازه AB یک 'زمان واره' است؛ یعنی چارچوب مرجعی وجود دارد که در آن A و B در یک نقطه مکانی از فضا رخ می‌دهند و تنها از طریق رخ دادن در زمان‌های مختلف از هم جدا می‌گردند. اگر در آن چارچوب A پیش از B رخ دهد در تمام چارچوب‌ها A پیش از B رخ خواهد داد. به صورت فرضی، ماده (یا اطلاعات) می‌تواند از A به B حرکت کند پس می‌تواند رابطه علیتی بین A و B وجود داشته باشد. (A علت و B معلول)


title: نسبیت خاص

text: بازه AC در همان شکل یک 'فضاواره' است؛ یعنی چارچوب مرجعی وجود دارد که در آن A و C در یک زمان رخ می‌دهندو تنها از نظر مکان از هم جدا هستند. در برخی چارچوب‌ها A پیش از C رخ می‌دهد و در برخی A پس از C رخ می‌دهد. اگر امکان این بود که رابطه علیتی بین A و C به وجود آید، با پارادوکس‌های علیت برخورد می‌کردیم. مثلاً اگر A علت باشد و C معلول، چارچوب‌های مرجعی وجود خواهند داشت که در آن‌ها معلول از علت از نظر زمانی پیشی می‌گیرد. اگر چه این به خودی خود پارادوکسی را پدیدنمی‌آورد، اما می‌توان نشان داد که سیگنال‌هایی که سریعتر از نور فرستاده شوند می‌توانند به گذشته فرد برگردند. اگر فرد سیگنال را تنها در صورتی بفرستد که هیچ سیگنالی در گذشته دریافت نکرده باشد به یک پارادوکس علیتی می‌رسیم.


title: نسبیت خاص

text: بنابراین برای حفظ علیت، یکی از پیامدهای نسبیت خاص این است که هیچ سیگنال اطلاعاتی یا جسم مادی نمی‌تواند سریعتر از سرعت نور در خلاء حرکت کند. با این حال برخی «چیزها» می‌توانند سریعتر از نور حرکت کنند. مثلاً مکانی که پرتو یک نورافکن به پایین ابرها برخورد می‌کند وقتی که نورافکن سریع می‌گردد می‌تواند سریعتر از نور حرکت کند.


title: نسبیت خاص

text: حتی بدون در نظر گرفتن علیت هم دلایل دیگری نیز برای اینکه چرا در نسبیت خاص سرعتهای بیشتر از نور ممنوع است وجود دارد. مثلاً اگر نیروی ثابتی برای مدت نامحدودی به جسمی وارد شود، اگر از "F" = "dp"/"dt" انتگرال بگیریم، تکانه‌ای به دست می‌آوریم که بدون مرز رشد می‌کند. دلیل این امر این است که وقتی formula_22 به c میل می‌کند، formula_23 به بی‌نهایت میل خواهد کرد. از دید ناظری که در حرکت شتابدار نیست، به نظر خواهد رسید که لختی جسم در حال افزایش است و از این رو همان نیرو شتاب کمتری ایجاد می‌نماید. این رفتار در شتاب‌دهنده‌های ذرات مشاهده شده‌است.


title: نسبیت خاص

text: گونتر نیمتز و پتریسا اکل در مطالعات تجربی و نظری در مورد تونل‌زنی کوانتومی ادعا نمودند که سیگنال‌ها ممکن است تحت شرایط خاصی سریعتر از نور حرکت کنند. مشاهده شد که سیگنال‌های دیجیتال فیبری با سرعتی در حدود پنج برابر سرعت نور و یک الکترون در تونلی با زمان صفر اطلاعات یونیزه شدن را منتقل نمود به گونه‌ای که فوتون‌ها، فونون‌ها و الکترون‌ها زمان صفر را در مانع تونل زنی گذراندند. بنا بر نیمتز و اکل، این فرایند تنها علیت انیشتین و نسبیت خاص را نقض می‌کند و علیت پایه‌ای را نقض نمی‌کند: انتشار با سرعت بیشتر از نور باعث سفر در زمان نمی‌شود. ادعای نیمتز توسط بسیاری از دانشمندان رد یا مورد بحث قرارگرفته‌است.


title: نسبیت خاص

text: نسبیت خاص از یک فضای مینکوفسکی تخت چهاربعدی - مثالی از یک فضازمان - استفاده می‌کند. فضای مینکوفسکی بسیار به فضای اقلیدسی سه بعدی استاندارد شبیه است اما در مورد زمان یک تفاوت اساسی با آن دارد.


title: نسبیت خاص

text: در فضای سه بعدی دیفرانسیل فاصله (عنصر خط) "ds" در رابطه زیر تعریف می‌شود


title: نسبیت خاص

text: که در آن ("d"x = ("dx", "dx", "dx" دیفرانسیل‌های سه بعد فضایی هستند. در هندسه مینکوفسکی یک بعد اضافه با مختصات "x" دارد که از زمان ناشی می‌شود، به گونه‌ای که دیفرانسیل فاصله در رابطه زیر صدق کند


title: نسبیت خاص

text: که در آن ("d"x = ("dx", "dx", "dx", "dx" دیفرانسیل‌های چهار بعد فضازمان هستند. این موضوع بینش نظری عمیقی دربردارد: نسبیت خاص به سادگی یک تقارن چرخشی از فضازمان ماست که قابل مقایسه با تقارن چرخشی در فضای اقلیدسی است. همان‌طور که فضای اقلیدسی از متریک اقلیدسی استفاده می‌کند، فضازمان نیز از یک متریک مینکوفسکی استفاده می‌کند. اساساً می‌توان نسبیت خاص را "ناوردایی هر بازه فضازمان" (که در واقع فاصله چهاربعدی بین دو رویداد در فضازمان است) از دید ناظری در "هر چارچوب مرجع لخت دلخواه" تعریف کرد. تمام معادلات و تأثیرات نسبیت خاص را می‌توان از تقارن چرخشی (گروه پوانکاره) فضازمان مینکوفسکی نتیجه گرفت.


title: نسبیت خاص

text: شکل واقعی "ds" به متریک و مختصات "x" انتخاب شده بستگی دارد. برای اینکه مختصات را شبیه مختصات فضا بکنیم می‌توان آن را به عنوان یک عدد موهومی در نظر گرفت: "x" = "ict". میستر، تورن و ویلر در کتاب «گرانش» (۱۹۷۱، §۲٫۳) خود چنین می‌نویسند که سرانجام درک ژرف تری از هر دو نظریه نسبیت عام و خاص از طریق متریک مینکوفسکی وبا در نظرگرفتن "x" = "ct" به جای یک متریک اقلیدسی نقاب زده با مقدار "ict" به عنوان مختصات زمان، حاصل خواهد شد.


title: نسبیت خاص

text: اگر یکی از ابعاد فضایی را کاهش دهیم تا بتوانیم فیزیک را فضای سه بعدی نمایش دهیم


title: نسبیت خاص

text: خواهیم دید که ژئودزیک‌های پوچ در امتداد یک مخروط دو تایی (در شکل سمت راست) به معادله زیر قرارمی‌گیرند


title: نسبیت خاص

text: ویا به سادگی


title: نسبیت خاص

text: که معادله یک دایره به شعاع "c dt" است.


title: نسبیت خاص

text: اگر آن را به سه بعد فضایی افزایش دهیم، ژئودزیک‌های پوچ مخروط‌های چهاربعدی هستند.


title: نسبیت خاص

text: بنابراین


title: نسبیت خاص

text: این مخروط دوتایی پوچ «خط دید» را در نقطه‌ای از فضا مشخص می‌کند، به این معنی که وقتی به ستارگان نگاه می‌کنیم و می‌گوییم «نوری که از ستاره به من می‌رسد X سال عمر دارد»، در واقع ما در امتداد این خط دید را نگاه می‌کنیم:یک ژئودزیک پوچ. ما به رویدادی در فاصله formula_31 و در یک زمان "d/c" در گذشته می‌نگریم. به همین دلیل مخروط دوتایی پوچ «مخروط نور» نیز نامیده می‌شود.


title: نسبیت خاص

text: مخروط در ناحیه "t"− اطلاعاتی است که نقطه دریافت می‌کند و مخروط ناحیه "t"+ اطلاعاتی است که نقطه می‌فرستد.


title: نسبیت خاص

text: فضای مینکوفسکی را می‌توان با استفاده از نمودارهای مینکوفسکی نمایش داد که در فهمیدن بسیاری از آزمایش‌های فکری در نسبیت خاص نیز کارساز هستند.


title: نسبیت خاص

text: معادلات نسبیت خاص را می‌توان به شکل هم وردای آشکار نوشت (که در آن همه عبارتها تنسور هستند). موقعیت یک رویداد در فضازمان را توسط یک چهار-بردار پادوَردا با مؤلفه‌های


title: نسبیت خاص

text: نمایش می‌دهند. ما "x" = "ct" را تعریف می‌کنیم تا مختصات زمانهمان بعد فاصله‌ای را داشته باشد که سایر ابعاد فضایی دارند تا بدین وسیله برخورد یکسانی با فضا و زمان داشته باشیم. "بالانویس‌ها" در این بخش نمایشگر اندیس‌های پادورداها هستند و نه توان؛ مگر در مواردی که مربع یک عبارت را مشخص می‌نمایند. زیرنویس‌ها نمایشگر اندیس‌های همورداها هستند که مقادیری از ۰ تا ۳ می‌گیرند، مانند چهار-گرادیان میدان نرده‌ای φ:


title: نسبیت خاص

text: تبدیلات مختصات بین چارچوب‌های مرجع لخت توسط تنسور تبدیلات لورنتس Λ به دست می‌آید. برای مورد خاص حرکت در امتداد محور x:


title: نسبیت خاص

text: که به سادگی ماتریس یک بالابردن (مانند چرخش) بین مختصات‌های "x" و "ct" است که در آن 'μ ردیف و ν ستون را نشان می‌دهند و


title: نسبیت خاص

text: تبدیل یک چهار-بردار از یک چارچوب لخت به دیگری (برای سادگی انتقال‌ها را نادیده می‌گیریم) با تبدیلات لورنتس به دست می‌آید:


title: نسبیت خاص

text: در جاییکه یک جمع زدن ضمنی 'μ و 'ν از ۰ تا ۳ نیز موجود باشد. تبدیل معکوس به صورت زیر خواهد بود:


title: نسبیت خاص

text: که در آن formula_38 ماتریس دوجانبه formula_39 است.


title: نسبیت خاص

text: در ورد تبدیلات لورنتس بالا در راستای x:


title: نسبیت خاص

text: به صورت عمومی تر بیشتر کمیتهای فیزیکی به بهترین شکل توسط (مولفه‌های) تنسورها توصیف می‌شوند؛ بنابراین برای تبدیل از یک چارچوب به دیگری از قانون مشهور تبدیل تنسور استفاده می‌کنیم.


title: نسبیت خاص

text: که formula_42 ماتریس معکوس formula_43 است. تمام تنسورها با همین قانون تبدیل می‌شوند.


title: نسبیت خاص

text: از آنجا که فضازمان ماهیتی چهاربعدی دارد، متریک مینکوفسکی مؤلفه‌هایی دارد که می‌توان آن‌ها را در یک ماتریس ۴ × ۴ نمایش داد.


title: نسبیت خاص

text: که با معکوس خود برابر است، formula_45


title: نسبیت خاص

text: گروه پوانکاره کلی‌ترین گروه تبدیلات است که متریک مینکوفسکی را حفظ می‌کند.


title: نسبیت خاص

text: واین تقارن فیزیکی سنگ بنای نسبیت خاص است.


title: نسبیت خاص

text: مجذور طول دیفرانسیل چهار-بردار موقعیت formula_47 که به صورت زیر به دست می‌آید،


title: نسبیت خاص

text: یک ناوردا است. ناوردا بودن به این معناست که مقدار آن در تمام چارچوب‌ها یکسان است، زیرا یک کمیت نرده‌ای (تنسور با مرتبه صفر) است و از این رو در تبدیلات بدیهی اش عبارت Λ ظاهر نمی‌شود. توجه کنید که هرگاه عنصر خط، "d"x، منفی باشد، دیفرانسیل زمان ویژه است و اگر "dx مثبت باشد، √("dx) دیفرانسیل فاصله ویژه خواهد بود.


title: نسبیت خاص

text: در نظر گرفتن کمیتهای فیزیکی به عنوان تنسور قوانین تبدیلشان را نیز ساده‌تر می‌سازد. چهار-سرعت "U" به گونه زیر به دست می‌آید


title: نسبیت خاص

text: با در دست داشتن این رابطه می‌توان قانون پیچیده ترکیب سرعتها را به رابطه ساده‌ای برای تبدیل چهار-بردار سرعت یک ذره از یک چارچوب به چارچوب دیگر تبدیل نمود. "U" یک شکل ناوردا نیز دارد:


title: نسبیت خاص

text: بنابراین تمام چهار بردارهای سرعت اندازه‌ای برابر c دارند. این به گونه‌ای بیانگر این واقعیت است که در نسبیت، مختصات در حال سکون وجود ندارد: حداقل شما همیشه در حال حرکت در زمان هستید. چهار-شتاب نیز از رابطه اگر از این معدله به وسیلهٔ τ، دیفرانسیل بگیریم معادله زیر حاصل می‌شود


title: نسبیت خاص

text: بنابراین در نسبیت چهار-بردارهای سرعت و شتاب برهم عمودند.


title: نسبیت خاص

text: تکانه و انرژی در یک چهار-بردار هم وردا با هم ترکیب می‌شوند


title: نسبیت خاص

text: که در آن "m" جرم ناوردا است.


title: نسبیت خاص

text: اندازه ناوردای چهار-بردار تکانه رابطه انرژی-تکانه را نتیجه می‌دهد:


title: نسبیت خاص

text: این ناوردا یک کمیت نرده‌ای است پس اهمیتی ندارد که در کدام چارچوب محاسبه می‌شود پس می‌توانیم آن را به چارچوبی تبدیل کنیم که در آن تکانه کل برابر صفر است.


title: نسبیت خاص

text: می‌بینیم که انرژی سکون یک ناوردای مستقل است. انرژی سکون را می‌توان حتی برای ذرات و دستگاه‌های در حال حرکت نیز با انتقال آن‌ها به چارچوبی که در آن تکانه صفر است، محاسبه کرد.


title: نسبیت خاص

text: انرژی سکون طبق رابطه بنامی که قبلاً به آن اشاره شد، با جرم مرتبط است:


title: نسبیت خاص

text: توجه کنید که جرم سامانه‌هایی که در مرکز چارچوب تکانه‌شان (که در آن تکانه صفر است) اندازه‌گیری می‌شوند برابر با انرژی کل سامانه در این چارچوب است. این مقدار ممکن است با مجموع جرم هریک از سیستم‌ها که در چارچوب‌های دیگر اندازه‌گیری شده‌اند برابر نباشد.


title: نسبیت خاص

text: قانون دوم حرکت نیوتن بیان می‌کند که کل نیروی وارد بریک ذره با نرخ تغییر تکانه اش برابر است. همین شکل از قانون دوم نیوتن در مکانیک نسبیتی نیز صادق است. سه-نیرو ی نسبیتی از رابطه زیر به دست می‌آید


نسبیت خاص


title: نسبیت خاص

text: اگر از جرم نسبیتی استفاده شود:


title: نسبیت خاص

text: با استفاده از قانون لایب نیتز formula_60:


title: نسبیت خاص

text: اگر ذره با سرعت c حرکت نکند، می‌توان نیروی سه بعدی از چارچوب مرجع هم حرکت ذره به چارچوب مرجع ناظر تبدیل نمود. در نتیجه چهار-برداری خواهیم داشت که چهار-نیرو نامیده می‌شود و برابر است با نرخ تغییر چهار-بردار انرژی تکانه نسبت به زمان ویژه. شکل هم وردای چهار نیرو به صورت زیر است:


title: نسبیت خاص

text: که در آن τ زمان ویژه است.


title: نسبیت خاص

text: درچارچوب سکون جسم، مؤلفه زمان چهار-نیرو برابر صفر خواهد بود مگر آن‌که "جرم ناوردای " جسم در حال تغییر باشد؛ که در آن صورت برابر با منفی نرخ تغییر جرم ضربدر "c" خواهد بود. به‌طور کلی مؤلفه‌های چهار-نیرو با مؤلفه‌های سه-نیرو برابر نیستند زیرا سه نیرو به صورت نرخ تغییر تکانه نسبت به مختصات زمان تعریف می‌شود("dp"/"dt")، در حالیکه چهار-نیرو را نرخ تغییر تکانه نسبت به زمان ویژه تعریف می‌کنیم("dp"/"d"τ)


title: نسبیت خاص

text: ترکیب و یکپارچه سازی نسبیت خاص با مکانیک کوانتومی برای ایجاد مکانیک کوانتومی نسبیتی یکی از مسئله‌های حل نشده فیزیک است. گرانش کوانتومی و نظریه همه‌چیز شاخه‌های فعال مورد پژوهش هستند.


title: نسبیت خاص

text: در سال ۱۹۲۸ پل دیراک، یک معادله موج نسبیتی ارائه داد که امروزه به نام وی معادله دیراک خوانده می‌شود و کاملاً با نسبیت خاص و نسخه نهایی نظریه کوانتومی سازگاری داشت. این نظریه نه تنها تکانه زاویه‌ای ذاتی الکترون ("اسپین") را توضیح می‌داد بلکه به پیش‌بینی وجود پادذره الکترون (پوزیترون) انجامید. ساختار ریز را تنها با نسبیت خاص می‌توان به‌طور کامل توضیح داد. در مکانیک کوانتومی غیر نسبیتی، اسپین قابل توضیح نیست.


title: نسبیت خاص

text: از سوی دیگر وجود پادذره‌ها به این نتیجه می‌انجامد که یکپارچه سازی خام نسبیت و مکانیک کوانتوم امکانپذیر نیست در عوض یک نظریه میدان‌های کوانتومی مورد نیاز است که در آن ذرات می‌توانند در تمام فضا به وجود آیند و نابود شوند. (مانند الکترودینامیک کوانتومی یا کرومودینامیک کوانتومی). این عناصر با مدل استاندارد فیزیک ذرات آمیخته می‌شوند.


title: نسبیت خاص

text: نسبیت خاص در فضای مینکوفسکی تنها هنگامی دقیق است که قدرمطلق پتانسیل گرانشی در ناحیه مورد نظر بسیار کمتر از "c" باشد. در میدان گرانشی قوی باید از نسبیت عام یاری جست. نسبیت عام در محدوده میدان‌های ضعیف به نسبیت خاص تبدیل می‌گردد. در مقیاس‌های خیلی کوچک، مثلاً در طول پلانک و کمتر باید آثار کوانتومی را در نظر گرفت که گرانش کوانتومی را نتیجه می‌دهد. اما در مقیاس‌های ماکروسکوپیک و در غیاب میدان‌های گرانشی قوی، نسبیت خاص در آزمایش‌های تجربی دقت بالایی (۱۰) را به نمایش می‌گذارد و از این رو از سوی جامعه فیزیک مورد پذیرش قرارگرفته‌است.


title: نسبیت خاص

text: مکانیک نیوتنی از نظر ریاضی در سرعتهای کوچک از نسبیت خاص پیروی می‌کند و از این رو مکانیک نیوتنی را می‌توان مکانیک اجسام متحرک با سرعت پایین دانست. چندین آزمایش که پیش از مقاله ۱۹۰۵ انیشتین انجام شدند اکنون به عنوان گواهی بر درستی این نظریه به‌شمار می‌روند. از میان این آزمایش‌ها، این آگاهی در دسترس است که انیشتین پیش از ۱۹۰۵ از آزمایش فیزو باخبر بود. برخی از تاریخ نگاران بر این باورند که انیشتین حداقل تا سال ۱۸۹۹ از آزمایش مایکلسون-مورلی نیز آگاهی داشته‌است.


title: نسبیت خاص

text: شتاب‌دهنده‌های ذرات، به ذرات شتاب می‌دهند و ویژگی‌های ذرات را در سرعتهای بالا نزدیک به سرعت نور اندازه می‌گیرند. در این سرعتها رفتار ذرات کاملاً با نظریه نسبیت همخوانی دارد و با مکانیک نیوتنی ناسازگار است. اگر این ماشین‌ها بر اساس اصول نسبیتی مهندسی نشده بودند، نمی‌توانستند کار کنند. افزون بر این شمار زیادی از آزمایش‌های جدید نیز برای آزمودن نظریه نسبیت انجام شده‌اند. از این دسته آزمایش‌ها می‌توان به موارد زیر اشاره نمود:


title: نسبیت خاص

text: انتقادات علیه نسبیت خاص اکثراً در سال‌های نخستین انتشار نظریه در دهه ۱۹۰۰ وارد شدند و این نظریه را از دیدگاه‌های علمی، شبه علمی، فلسفی و ایدئولوژیک مورد انتقاد قرار دادند. با وجود اینکه برخی از این انتقادات از پشتیبانی دانشمندان بنام نیز برخوردار شدند، نظریه نسبیت امروزه به عنوان یک نظریه قائم بالذات و سازگار با شواهد تجربی شناخته می‌شود و پایه برخی از نظریات موفق از جمله الکترودینامیک کوانتومی می‌باشد.


title: نسبیت عام

text: نسبیت عام نظریه‌ای هندسی برای گرانش است که در سال ۱۹۱۵ توسط آلبرت اینشتین منتشر شد و توصیف کنونی گرانش در فیزیک نوین است. این نظریه تعمیمی بر نظریهٔ نسبیت خاص و قانون جهانی گرانش نیوتون است که توصیف یکپارچه‌ای از گرانش به‌عنوان یک ویژگی هندسی فضا–زمان ارائه می‌دهد.


title: نسبیت عام

text: این نظریه، گرانش را به‌عنوان یک عامل هندسی و نه یک نیرو بررسی می‌کند. در این نظریه، فضا–زمان توسط هندسهٔ ریمانی بررسی می‌شود. خمش فضازمان مستقیماً با انرژی و تکانهٔ کل ماده و تابش موجود متناسب است. این رابطه توسط سیستمی از معادلات دیفرانسیل با مشتقات پاره‌ای به نام معادلات میدان اینشتین نمایش داده می‌شوند. پایهٔ نظری گرانش در کیهان‌شناسی، این نظریه و تعمیم‌های آن است.


title: نسبیت عام

text: نظریهٔ اینشتین جنبه‌های اخترفیزیکی مهمی دارد. مثلاً این نظریه وجود سیاهچاله‌ها را به‌عنوان وضعیت پایانی ستاره‌های بزرگ پیش‌بینی می‌کند. شواهد گسترده‌ای موجود است که تابش بسیار شدید منتشرشده از برخی انواع اجسام اخترفیزیکی ناشی از وجود سیاهچاله‌ها است. مثلاً ریزاختروش‌ها و هستهٔ کهکشانی فعال، به‌ترتیب نتیجهٔ وجود سیاهچاله‌های ستاره‌وار و سیاه‌چاله‌های کلان‌جرم هستند. خم شدن نور بر اثر گرانش می‌تواند منجر به پدیدهٔ همگرایی گرانشی شود که بر اثر آن چندین تصویر از یک جسم اخترفیزیکی دوردست در آسمان دیده می‌شود. نسبیت عام همچنین وجود امواج گرانشی را پیش‌بینی می‌کند که مشاهدهٔ آن‌ها برای نخستین بار در سال ۲۰۱۶ و پس از گذشت صد سال از پیش‌بینی اینشتین در مورد وجود این امواج، به کمک تأسیسات لایگو (LIGO) صورت پذیرفت، هرچند قبلاً وجود این امواج به‌طور غیرمستقیم تأیید شده‌بود. پروژه‌هایی همچون لایگو و پروژهٔ لیسایِ ناسا با هدف مشاهدهٔ مستقیم این امواج گرانشی راه‌اندازی شده‌اند. افزون بر این، نسبیت عام پایهٔ مدل‌های رایج کنونی کیهان‌شناسی، که برمبنای جهانِ در حال انبساط هستند، را تشکیل می‌دهد.


title: نسبیت عام

text: برخی از پیش‌بینی‌های نسبیت عام به میزان قابل‌توجهی با پیش‌بینی‌های فیزیک کلاسیک تفاوت دارند؛ به‌ویژه آن‌هایی که مرتبط با گذر زمان، هندسهٔ فضا، حرکت اجسام در سقوط آزاد و انتشار نور هستند. پدیده‌هایی چون اتساع زمان گرانشی، انتقال به سرخ گرانشی نور و تأخیر زمانی گرانشی که ناشی از کندتر بودن گذر زمان در نزدیکی میدان‌های گرانشی قوی است، همگرایی گرانشی که به خمیده شدن نور در یک میدان گرانشی قوی اشاره دارد و حرکت تقدیمی مدار سیارات نمونه‌هایی از این تفاوت‌ها هستند. همچنین تعریف جرم در نسبیت عام به سادگی فیزیک کلاسیک و حتی نسبیت خاص نیست، در واقع در نسبیت عام نمی‌توان تعریفی کلی برای جرم یک سامانه ارائه داد و تعریف‌های گوناگونی همچون جرم اِی‌دی‌اِم، جرم کُمار و جرم بوندی پدید آمده‌اند.


title: نسبیت عام

text: محدودیت سرعت اجسام مادی به سرعت نور در نسبیت عام، پیامدهایی در مورد ساختار سببی فضازمان دربردارد، زیرا تأثیر رویدادها و در نتیجه علّیت نیز محدود به سرعت نور می‌باشند. این محدودیت در نسبیت عام به تعریف افق‌ها می‌انجامد که مرزبندی‌هایی در فضازمان هستند. از جملهٔ افق‌ها می‌توان به افق ذره و افق رویداد اشاره کرد که به ترتیب برخی نواحی از گذشته و آینده را غیرقابل دسترسی می‌نمایند.


title: نسبیت عام

text: یکی از ویژگی‌های ابهام‌آمیز نسبیت عام تکینگی‌ها هستند که در آن‌ها هندسهٔ فضازمان تعریف نشده‌است. برخی از پاسخ‌های معادلات میدان اینشتین، مانند پاسخ شوارتزشیلد و پاسخ کر تکینگی‌های آینده (تکینگی‌های سیاهچاله‌ها) و برخی دیگر مانند پاسخ فریدمان–لومتر–رابرتسون–واکر تکینگی‌های گذشته (تکینگی مهبانگ) را مشخص می‌کنند. ماهیت تکینگی‌ها همچنان در هالهٔ ابهام قرار دارد، هرچند که تلاش‌هایی در زمینه توصیف ساختار آن‌ها صورت گرفته‌است.


title: نسبیت عام

text: پیش‌بینی‌های نسبیت عام در تمام مشاهدات و آزمایش‌هایی که تا به امروز انجام گرفته‌است، تأیید شده‌اند. نسبیت عام تنها نظریهٔ نسبیتی موجود برای گرانش نیست، بلکه ساده‌ترین نظریه‌ای است که با داده‌های تجربی همخوانی دارد. هرچند که پرسش‌هایی هستند که هنوز بی‌پاسخ مانده‌اند و شاید پایه‌ای‌ترین آن‌ها این باشد که چگونه می‌توان نسبیت عام را با قوانین فیزیک کوانتومی آشتی داد تا بتوان به نظریه‌ای کامل و خودسازگار برای گرانش کوانتومی دست یافت.


title: نسبیت عام

text: اندکی پس از انتشار نظریه نسبیت خاص در سال ۱۹۰۵، اینشتین در این اندیشه بود که چگونه می‌تواند گرانش را در چارچوب نسبیتی جدیدش جای دهد. در سال ۱۹۰۷ با شروع از یک آزمایش فکری شامل یک مشاهده‌گر در سقوط آزاد، جستجویی هشت ساله برای دستیابی به نظریه‌ای نسبیتی برای گرانش را آغاز کرد. پس از اشتباهات و انحرافات متعدد سرانجام کار او در قالب آنچه امروزه معادلات میدان اینشتین می‌خوانیم، حاصل داد و در نوامبر ۱۹۱۵ به آکادمی علوم پروشن ارائه شد. این معادلات بیان می‌کنند که چگونه هندسهٔ فضا و زمان از کل ماده و تابش موجود تأثیر می‌پذیرد و هسته نسبیت عام اینشتین را تشکیل می‌دهند.


title: نسبیت عام

text: معادلات میدان اینشتین غیرخطی هستند و از این رو یافتن پاسخ برای آن‌ها بسیار دشوار است. در حل مسائل مربوط به اولین پیش‌بینی‌های نظریه اش، اینشتین از روش‌های تقریبی استفاده نمود. اما دیری نپایید که در سال ۱۹۱۶ اخترفیزیکدانی به نام کارل شوارتزشیلد نخستین پاسخ غیر بدیهی برای معادلات اینشتین را پیدا کرد که با نام متریک شوارتزشیلد شناخته می‌شود. این پاسخ امکان توصیف مراحل نهایی رمبش گرانشی و تشکیل اجسامی که امروزه به نام سیاهچاله می‌شناسیم، را فراهم نمود. در همان سال نخستین گام‌ها برای تعمیم پاسخ شوارتزشیلد به اجسام باردار آغاز شد. نتیجه این تلاش‌ها متریک رایسنر–نوردشتروم بود که امروزه با سیاهچاله‌های دارای بار الکتریکی مرتبط است. در سال ۱۹۱۷ اینشتین نظریه‌اش را در مورد جهان به‌عنوان یک کل به کارگرفت و شاخه کیهان‌شناسی نسبیتی را پایه‌گذاری نمود. در آن زمان اینشتین در راستای اندیشهٔ غالب عصر خود جهان را ایستا می‌پنداشت و به همین دلیل پارامتر جدیدی– ثابت کیهانی – را به معادلات اولیهٔ خود افزود تا بتواند آن مشاهده را در نظریه‌اش تکرار نماید. اما تا سال ۱۹۲۹ در نتیجهٔ کار هابل و سایرین مشخص شده بود که جهان ما در حال انبساط است. انبساط جهان به خوبی توسط بسط جواب‌های کیهانی که توسط الکساندر فریدمان در سال ۱۹۲۲ ارائه شد و نیازی به ثابت کیهانی ندارند، قابل توضیح است. با استفاده از این جواب‌ها لومتر اولین نسخه از نظریه مهبانگ را فرمول‌بندی کرد که در آن جهان از یک حالت بی‌نهایت داغ و چگال اولیه به وجود آمده‌است. بعدها اینشتین ثابت کیهانی را بزرگترین اشتباه زندگی خود خواند.


title: نسبیت عام

text: در خلال آن دوران، نسبیت عام کنجکاوی بسیاری از فیزیک‌دانان نظری را برانگیخته بود. این نظریه به وضوح از گرانش نیوتن برتر بود زیرا با نسبیت خاص سازگار بود و از عهده توضیح بسیاری از پدیده‌هایی برمی‌آمد که نظریه نیوتنی از توضیح آن‌ها ناتوان بود. خود اینشتین در سال ۱۹۱۵ نشان داد که چگونه نظریه‌اش حرکت تقدیمی غیرعادی حضیض خورشیدی سیاره تیر را بدون استفاده از هیچ‌گونه پارامتر اختیاری توجیه می‌کند. به‌طور مشابهی در سال ۱۹۱۹، طی اکتشافی که توسط ادینگتون صورت گرفت، پیش‌بینی نسبیت عام در مورد انحراف نور ستاره‌ها در طی خورشیدگرفتگی ۲۹ مه ۱۹۱۹، تأیید گردید. و باعث شهرت فوری اینشتین شد. اما تنها با گسترش‌هایی که بین سال‌های ۱۹۶۰ تا ۱۹۷۵ صورت گرفت این نظریه وارد جریان اصلی فیزیک نظری و اخترفیزیک شد و از این رو، این دوره را عصر طلایی نسبیت عام می‌خوانند. به تدریج فیزیکدانان مفهوم سیاهچاله را درک نمودند و اختروش‌ها را به‌عنوان نمونه‌ای از تجلی اخترفیزیکی این مفهوم شناسایی کردند. آزمایش‌هایی دقیق‌تر از همیشه بر روی منظومه شمسی قدرت پیش‌بینی نظریه را تأیید کردند و گرایش‌هایی برای استفاده از کیهان‌شناسی نسبیتی برای هدایت آزمایش‌های مشاهده‌ای به‌وجود آمد.


title: نسبیت عام

text: نسبیت عام را می‌توان با بررسی شباهت‌ها و تفاوت‌هایش با فیزیک کلاسیک درک نمود. نخستین گام این است که متوجه شویم که مکانیک کلاسیک و قانون گرانش نیوتن به‌طور ضمنی یک توصیف هندسی را می‌پذیرند. با ترکیب این توصیف با قوانین نسبیت خاص به نسبیت عام می‌رسیم.


title: نسبیت عام

text: بنیان فیزیک کلاسیک بر این مفهوم استوار است که حرکت یک جسم را می‌توان ترکیبی از حرکت آزاد جسم (یا حرکت لخت) و انحراف‌هایی از این حرکت لخت دانست. این انحراف‌ها ناشی از نیروهای خارجی است که بر جسم وارد می‌شوند و بر طبق قانون حرکت دوم نیوتن عمل می‌کنند. قانون دوم نیوتن بیان می‌کند که نیروی خالص وارد بر یک جسم برابر با جرم (لختی) آن ضرب در شتاب جسم است. نوع حرکت لخت جسم با هندسه فضا و زمان مرتبط است: در چارچوب‌های مرجع استاندارد فیزیک کلاسیک حرکت لَخت اجسام در خط مستقیم و با سرعت ثابت انجام می‌شود. در ادبیات فیزیک مدرن مسیرهای حرکت لَخت اجسام ژئودزیک نامیده می‌شوند که تعمیمی از مفهوم خط راست در هندسهٔ فیزیک کلاسیک هستند، جهان‌خط‌های مستقیم در فضازمان خمیده.


title: نسبیت عام

text: در روندی معکوس ممکن است این انتظار وجود داشته باشد که با مشخص کردن حرکت لخت اجسام از طریق مشاهدهٔ حرکت واقعی و حذف انحراف‌های مربوط به نیروهای خارجی (مانند الکترومغناطیس و اصطکاک)، می‌توان هندسهٔ فضا و همچنین مختصات زمان را تعریف کرد، اما وقتی پای گرانش به میان می‌آید این موضوع کمی ابهام‌آمیز می‌شود. بر طبق قانون گرانش نیوتن و تأیید آزمایش‌های مستقلی مانند آزمایش لورند اوتوو و سایرین، سقوط آزاد جهان‌شمول است (این قانون همچنین با نام اصل ضعیف هم‌ارزی یا قانون جهانی برابری جرم لختی و جرم غیرفعال گرانشی شناخته می‌شود): مسیر حرکت ذره آزمون در سقوط آزاد تنها به مکان و سرعت اولیه اش بستگی دارد و به هیچ‌یک از ویژگی‌های مادی‌اش وابسته نیست. نسخه‌ای ساده شده از این مفهوم را می‌توان در آزمایش آسانسور انیشتین یافت که در تصویر سمت چپ دیده می‌شود: ناظری که در یک اتاق بسته کوچک قرار گرفته غیرممکن است که تنها با بررسی مسیر سقوط آزاد جسمی مانند یک توپ بتواند بفهمد که آیا محفظه، در حال سکون و در یک میدان گرانشی قرار دارد یا اینکه در فضای آزاد سوار بر موشکی شتاب‌دار است که نیرویی به اندازه گرانش ایجاد می‌کند.


title: نسبیت عام

text: با توجه به جهان‌شمول بودن گرانش، تمایز قابل مشاهده‌ای بین حرکت لخت و حرکت ناشی از نیروی گرانشی وجود ندارد. این موضوع ما را بر آن می‌دارد که کلاس جدیدی از حرکت لخت برای اجسام در حال سقوط آزاد تحت تأثیر نیروی گرانش تعریف کنیم. این کلاس جدید نیز، به نوبه خود، هندسه‌ای از فضا و زمان به زبان ریاضی تعریف می‌کند که عبارت است از حرکت ژئودزیک متناظر با یک اتصال خاص که به گرادیان پتانسیل گرانشی بستگی دارد. در اینجا فضا هنوز هندسه اقلیدسی معمولی دارد. اما فضا–زمان، به‌عنوان یک کل، پیچیده‌تر است. همان‌طور که می‌توان با آزمایش‌های فکری ساده در مورد مسیرهای سقوط آزاد ذرات آزمون مختلف نشان داد، نتیجه جابجایی بردارهای فضازمان که بیانگر سرعت ذره هستند به مسیر ذره بستگی دارد؛ به زبان ریاضی، می‌توان گفت که اتصال نیوتنی انتگرال‌پذیر نیست. از این می‌توان نتیجه گرفت که فضا–زمان خمیده است. نتیجه، یک فرمول‌بندی هندسی از گرانش نیوتنی تنها با استفاده از مفاهیم هموردا است؛ یعنی توصیفی که در هر دستگاه مختصاتی معتبر است. در این توصیف هندسی اثرات کشندی – شتاب نسبی اجسام در سقوط آزاد – با مشتق اتصال مرتبط است که نشان می‌دهد چگونه تغییر شکل هندسی، برآمده از وجود جرم است.


title: نسبیت عام

text: بیان هندسی گرانش نیوتنی هرچند هم که جذاب باشد، اساس آن مکانیک کلاسیک، یعنی تنها حالتی حدی از مکانیک نسبیتی است. به زبان تقارن: در جایی‌که بتوان گرانش را نادیده گرفت فیزیک دارای ناوردایی لورنتز است، مانند نسبیت خاص در مقایسه با مکانیک کلاسیک که دارای ناوردایی گالیله‌ای است (تقارن تعریف‌شده در نسبیت خاص گروه پوانکاره است که انتقال و چرخش را نیز شامل می‌شود). تفاوت این دو هنگامی اهمیت می‌یابد که با سرعت‌های بالا و نزدیک به سرعت نور و پدیده‌های پرانرژی سروکار داریم.


title: نسبیت عام

text: ساختارهای دیگری نیز با تقارن لورنتز به میان می‌آیند. این ساختارها توسط تعدادی مخروط نور تعریف می‌گردند. مخروط‌های نور ساختاری علیتی را تعریف می‌کنند: به ازای هر رویداد A، مجموعه‌ای از رویدادها وجود دارند که می‌توانند از طریق سیگنال‌ها و برهم‌کنش‌هایی که نیاز به سرعت بیشتر از نور ندارند، روی A تأثیر گذاشته یا از آن تأثیر بگیرند (مانند B) و مجموعه رویدادهایی که این نوع برهم‌کنش با A (با سرعت پایین‌تر از سرعت نور) برایشان امکان‌پذیر نیست (مانند C). این مجموعه‌ها مستقل از ناظر هستند. در ارتباط با جهان‌خط‌های ذرات در حال سقوط آزاد، مخروط‌های نوری را می‌توان برای بازسازی متریک شبه‌ریمانی فضازمان استفاده نمود. به زبان ریاضی این یک ساختار همدیس است.


title: نسبیت عام

text: نسبیت خاص در غیاب گرانش تعریف می‌شود و به همین دلیل در کاربردهایی عملی در مواردی که بتوان گرانش را نادیده گرفت، مدل مناسبی خواهد بود. با ورود گرانش به صحنه و با فرض اصل هم‌ارزی ضعیف، می‌توان استدلالی مانند بخش پیشین ارائه داد: چارچوب مرجع لَخت جهانی وجود ندارد. به جای آن چارچوب‌های تقریباً لختی وجود دارند که در راستای ذرات در حال سقوط آزاد حرکت می‌کنند. به زبان فضازمان: خطوط زمان‌واره مستقیمی که یک چارچوب لخت بدون گرانش را تعریف می‌کنند، تغییر شکل داده و نسبت به یکدیگر خمیدگی پیدا می‌کنند و ما را به سوی این پندار رهنمون می‌سازد که افزودن گرانش نیاز به تغییر در هندسه فضازمان دارد.


title: نسبیت عام

text: از پیش مشخص نیست که این چارچوب‌های جدید در حال سقوط آزاد همان چارچوب‌های مرجعی باشند که نسبیت خاص در آن‌ها حکم‌فرماست. اما با استفاده از پنداشت‌های متفاوت در مورد چارچوب‌های نسبیت خاص می‌توان به پیش‌بینی‌های متفاوتی در مورد پدیده انتقال به سرخ گرانشی، یعنی چگونگی تغییر بسامد نور در میدان گرانشی رسید. اندازه‌گیری‌های واقعی نشان داده‌اند که نور در چارچوب‌های در حال سقوط آزاد نیز مانند چارچوب‌های نسبیت خاص منتشر می‌گردد. تعمیم این عبارت اصل هم‌ارزی خوانده می‌شود: قوانین نسبیت خاص با تقریب خوبی در چارچوب‌های مرجع در حال سقوط آزاد (غیرچرخان) برقرارند. این اصل یک اصل هدایت‌گر مهم برای گسترش نسبیت خاص با در نظرگرفتن گرانش است.


title: نسبیت عام

text: همین داده‌های تجربی گواهی می‌دهند که زمانی که توسط ساعت‌های قرار گرفته در یک میدان گرانشی اندازه‌گیری می‌شود – اصطلاح تخصصی آن زمان ویژه است –، از قوانین نسبیت خاص پیروی نمی‌کند یا به بیان هندسه فضازمان، با متریک مینکوفسکی قابل اندازه‌گیری نمی‌باشند. همان‌گونه که در مورد مکانیک نیوتنی اتفاق افتاد در اینجا نیز نیازمنده هندسه کلی‌تری هستیم. در مقیاس‌های کوچک، تمام چارچوب‌های مرجع در حال سقوط آزاد هم‌ارز و تقریباً مینکوفسکی وار هستند. متعاقباً ما با تعمیمی خمیده از فضای مینکوفسکی روبه‌رو هستیم. تانسور متریک که هندسه را تعریف می‌کند – به بیان دقیق‌تر چگونگی اندازه‌گیری طول‌ها و زاویه ها–، متریک مینکوفسکی نسبیت خاص نیست؛ بلکه تعمیم یافته آن است که به نام متریک شبه–ریمانی شناخته می‌شود. همچنین هر متریک ریمانی به‌طور طبیعی با یک نوع خاص اتصال به نام اتصال لوی–چیویتا مرتبط است و این اتصال در واقع اتصالی است که اصل هم‌ارزی را ارضا کرده و فضا را به‌طور محلی، مینکوفسکی وار می‌سازد (یعنی در چارچوب‌های محلی لخت مناسب، متریک، مینکوفسکی وار است و مشتقات جزئی مرتبه اول آن و نیز ضرایب اتصال صفر هستند).


title: نسبیت عام

text: با وجود فرمول‌بندی نسخه نسبیتی و هندسی آثار گرانش، پرسش دربارهٔ سرچشمه گرانش همچنان پابرجاست. در گرانش نیوتنی سرچشمه گرانش، جرم است. در نسبیت خاص، جرم پاره‌ای از کمیتی بزرگتر به نام تانسور انرژی–تکانه است که شامل چگالی‌های انرژی و تکانه و تنش (که عبارت است از فشار و برش) می‌شود. با استفاده از اصل هم‌ارزی می‌توان این تانسور را به فضازمان خمیده تعمیم داد. چنانچه با گرانش هندسی نیوتنی مقایسه کنیم، طبیعی خواهد بود که بپنداریم معادله میدان گرانش، این تانسور را به تانسور ریچی مرتبط سازد. تانسور ریچی رده ویژه‌ای ازاثرات کشندی را توصیف می‌کند: تغییر در حجم ابرهای کوچکی از ذرات آزمون که ابتدا ساکن هستند و سپس سقوط آزاد می‌کنند. در نسبیت خاص پایستگی انرژی–تکانه متناظر با این عبارت است که تانسور انرژی–تکانه بدون واگرایی است. این فرمول را نیز می‌توان با جایگزینی مشتقات پاره‌ای با خَمینه‌های همتایشان یعنی مشتقات هَموَردای هندسه دیفرانسیل، به سادگی به فضازمان خمیده تعمیم داد. با این شرط اضافی – واگرایی هموردای تانسور انرژی–تکانه صفر است و در نتیجه هرآنچه در سوی دیگر معادله است نیز صفر خواهد شد – ساده‌ترین مجموعه معادلات، معادلاتی هستند که به نام "معادلات میدان انیشتین" خوانده می‌شوند.


title: نسبیت عام

text: عبارت سمت چپ تانسور اینشتین است، ترکیب ویژه بدون واگرایی از تانسور ریچی R و متریک. به‌طور خاص:


title: نسبیت عام

text: خمش نرده‌ای است. خود تانسور ریچی نیز با تانسور کلی‌تر خمش ریمان به شکل زیر در ارتباط است.


title: نسبیت عام

text: در سمت راست T تانسور انرژی–تکانه است. تمام تانسورها در شکل نمادگذاری نمایه انتزاعی نوشته شده‌اند. برای اینکه پیش‌بینی‌های نظریه با نتایج تجربی مشاهدات مدارهای سیاره‌ها، سازگار باشند، ثابت تناسب را می‌توان به شکل κ = ۸πG/c اصلاح نمود که در آن G ثابت گرانش و c سرعت نور است. هرگاه هیچ ماده‌ای موجود نباشد، به گونه‌ای که تانسور انرژی تکانه ناپدید گردد، معادلات خلاء انیشتین به دست می‌آیند:


title: نسبیت عام

text: نظریه‌های جایگزینی برای نسبیت عام بر پایه پندارهای یکسان شکل گرفته‌اند. این نظریه‌ها شامل قوانین و محدودیت‌های اضافی‌ای هستند که باعث به‌وجود آمدن شکل‌های دیگری از معادلات میدان می‌شوند. برای نمونه می‌توان به نظریه برانس دیکی، دورهمسانی یا نظریه اینشتین–کارتان اشاره کرد.


title: نسبیت عام

text: نتیجه‌گیری‌های بخش قبلی همه اطلاعات لازم برای تعریف و توصیف ویژگی‌های کلیدی نسبیت عام را شامل می‌شود و اکنون می‌توان به سراغ چگونگی استفاده از این نظریه برای مدل‌سازی پدیده‌های فیزیکی رفت.


title: نسبیت عام

text: نظریهٔ نسبیت، یک نظریه متریک برای گرانش است. در هستهٔ این نظریه معادلات اینشتین قرار می‌گیرند که رابطهٔ بین هندسهٔ یک خَمینهٔ شبه‌ریمانی چهاربعدی به‌عنوان فضازمان و انرژی–تکانه موجود در آن فضازمان را توصیف می‌کنند.


title: نسبیت عام

text: پدیده‌هایی که در مکانیک کلاسیک به عملکرد نیروی گرانش تعبیر می‌شوند (مانند سقوط آزاد، حرکت مداری، مسیر حرکت فضاپیما)، در نسبیت عام به حرکت‌های لخت در هندسه خمیدهٔ فضازمان نسبت داده می‌شوند. در نسبیت عام، گرانش نیرویی نیست که اجسام را از مسیر مستقیم طبیعی‌شان منحرف می‌کند، بلکه تغییری در ویژگی‌های فضا و زمان است که باعث تغییر مستقیم‌ترین مسیرهایی که اجسام به‌طور طبیعی انتخاب می‌کنند می‌شود. خمش به نوبه خود توسط انرژی–تکانه ماده به‌وجود می‌آید. جان ویلر این موضوع را این گونه بیان می‌کند که فضازمان به ماده می‌گوید که چه‌طور حرکت کند و ماده نیز به فضازمان می‌گوید که چگونه خمیده شود.


title: نسبیت عام

text: با وجود اینکه نسبیت عام، پتانسیل گرانشی نرده‌ای فیزیک کلاسیک را با یک تانسور مرتبه دو جایگزین می‌کند، در برخی شرایط محدودتر، تانسور به میدان نرده‌ای کاهش می‌یابد. برای میدان‌های گرانشی ضعیف و سرعت‌های پایین (نسبت به سرعت نور)، پیش‌بینی‌های این نظریه به پیش‌بینی‌های قانون جهانی گرانش نیوتن همگرا می‌شوند.


title: نسبیت عام

text: از آنجایی‌که نسبیت عام برپایه تانسورها بنا شده‌است، هموردایی عام را به نمایش می‌گذارد: یعنی قوانین آن – و دیگر قوانینی که در چارچوب نسبیت عام فرمول‌بندی می‌شوند – در همه دستگاه‌های مختصات یک شکل خواهند داشت. علاوه براین، نظریه شامل هیچ ساختار پس زمینه‌ای هندسی ناوردایی نیست، یعنی مستقل از پس زمینه است. از این رو از اصل قوی تری به نام اصل نسبیت عام پیروی می‌نماید؛ این اصل بیان می‌کند که قوانین فیزیکی برای همه ناظرها یکسان هستند. در مورد ساختارهای محلی، همان‌گونه که در اصل هم‌ارزی اشاره شد، فضازمان مینکوفسکی وار است و قوانین فیزیکی دارای ناوردایی محلی لورنتس هستند.


title: نسبیت عام

text: هدف اصلی در مدل‌سازی با استفاده از نسبیت عام، یافتن پاسخی برای معادلات میدان اینشتین می‌باشد. با داشتن معادلات اینشتین و همچنین معادلات مناسب دیگر برای توصیف ویژگی‌های ماده، پاسخ معادلات یک خمینه شبه ریمانی (که معمولاً با استفاده از یک متریک در یک مختصات خاص تعریف می‌شود) به همراه "میدان‌های ماده‌ی" خاصی روی آن خمینه خواهد بود. ماده و هندسه باید در معادلات انیشتین صدق کنند، پس به‌طور خاص تانسور انرژی–تکانه باید بدون واگرایی باشد. البته ماده باید در معادلات دیگری که از طریق ویژگی‌هایش تحمیل می‌شوند نیز صدق کند. در مجموع چنین پاسخی برای این معادلات در حقیقت مدلی از جهان را نمایش خواهد داد که نسبیت عام و قوانین محتمل دیگری که بر ماده موجود حاکمند را ارضا می‌نماید.


title: نسبیت عام

text: معادلات اینشتین معادلات دیفرانسیل غیرخطی با مشتقات پاره‌ای هستند و به همین سبب یافتن پاسخ دقیق برای این معادلات دشوار است. با این حال چند پاسخ دقیق برای این معادلات پیدا شده‌است؛ اگر چه که تنها برخی از این پاسخ‌ها کاربرد مستقیم فیزیکی دارند. بهترین پاسخ‌های دقیق کشف شده که از دیدگاه فیزیکی نیز جالب‌ترند، عبارتند از: پاسخ شوارتزشیلد، پاسخ رایسنر–نوردشتروم و متریک کِر که هرکدام با یک نوع خاص سیاه‌چاله در جهانی که تنها شامل این سیاه‌چاله است، در تناظر هستند، و متریک فریدمان–لومتر–رابرتسون–واکر و جهان دو سیتر که هر دو جهان در حال انبساط را توصیف می‌کنند. پاسخ‌هایی که اهمیت نظری دارند عبارتند از متریک گودل (که احتمال سفر در زمان در فضازمان خمیده را مطرح می‌کند)، پاسخ تاب–نات (مدلی از جهان که همگن است اما همسانگرد نیست) و فضای پاد–دوسیتر (که به تازگی در زمینه حدس مالداسنا مورد توجه قرار گرفته‌است).


title: نسبیت عام

text: به دلیل دشواری یافتن پاسخ‌های دقیق، معادلات میدان اینشتین را اغلب با استفاده از انتگرال‌گیری عددی به کمک رایانه یا با استفاده از روش‌های اختلالی با ایجاد انحرافات کوچک از جواب اصلی حل می‌کنند. در شاخه «نسبیت عددی»، رایانه‌های توانمندی به خدمت گرفته می‌شوند تا معادلات اینشتین را برای شرایط خاصی مثل برخورد سیاه‌چاله‌ها حل کنند. در اصل، چنین روش‌هایی را با در دست داشتن توان پردازشی کافی می‌توان برای هر سامانه‌ای به‌کار برد و به دنبال پاسخ برای پرسش‌هایی بنیادی همچون تکینگی‌های برهنه بود. جواب‌های تقریبی را همچنین می‌توان از طریق نظریه‌های اختلال یافت، مانند گرانش خطی‌شده و تعمیم آن، بسط پسانیوتنی که هردو توسط اینشتین به‌وجود آمده‌اند. بسط پسانیوتنی روش حلی سیستماتیک برای فضازمانی ارائه می‌کند که شامل توزیعی از ماده در حال حرکت با سرعتی کم نسبت به سرعت نور می‌باشد. این بسط شامل یک سری از جملات است که جمله اول نماینده گرانش نیوتنی است و جمله‌های بعدی نماینده اصلاحاتی هستند که به واسطه نسبیت عام بر گرانش نیوتنی وارد می‌شوند که مقدارشان در جملات متوالی کاهش می‌یابد. نسخه گسترش‌یافته این بسط، صورت‌گرایی پسا-نیوتنی پارامتری است که امکان مقایسه کمّی بین پیش‌بینی‌های نسبیت عام و نظریه‌های جایگزین را به‌وجود می‌آورد.


title: نسبیت عام

text: نسبیت عام پیامدهای فیزیکی چندی را به دنبال دارد. برخی از آن‌ها مستقیماً از اصول نظریه ناشی می‌شوند در حالیکه سایر آن‌ها تنها در طول نود سال پژوهشی که به دنبال انتشار نخستین نظریه توسط اینشتین آغاز شد، مشخص گشته‌اند.


title: نسبیت عام

text: بافرض درستی اصل هم‌ارزی، گرانش بر گذر زمان اثر می‌گذارد. نوری که به درون یک چاه گرانش فرستاده می‌شود، منتقل به آبی می‌گردد. در حالی‌که نوری که در جهت مخالف فرستاده می‌شود؛ یعنی از چاه گرانش بالا می‌آید منتقل به سرخ می‌گردد. این پدیده‌ها را "انتقال بسامد گرانشی" می‌نامند. به‌طور کلی، فرایندهایی که در نزدیکی یک جسم پرجرم صورت می‌گیرند کندتر از فرایندهایی که در فواصل دورتر قرار دارند پیش می‌روند. این پدیده را "اتساع زمان گرانشی" می‌گویند.


title: نسبیت عام

text: انتقال به سرخ گرانشی در آزمایشگاه و با بهره‌گیری از مشاهدات اخترفیزیکی اندازه‌گیری شده‌است. اتساع زمان گرانشی در میدان گرانشی زمین دفعات زیادی با بهره‌گیری از ساعت‌های اتمی بررسی شده‌است. و به‌عنوان کاربردی جانبی برای پروژهٔ سامانه موقعیت‌یاب جهانی (GPS) این نتایج پیوسته در حال ارزیابی هستند. آزمونی در میدان گرانشی قوی‌تر را می‌توان با استفاده از مشاهدات تپ‌اخترهای دوتایی انجام داد. تمام نتایج با نسبیت عام همخوانی دارند اما در سطح دقت کنونی این آزمایش‌ها نمی‌توانند بین نسبیت عام و سایر نظریه‌هایی که در آن‌ها اصل هم‌ارزی معتبر است تمایزی قائل شوند.


title: نسبیت عام

text: نسبیت عام پیش‌بینی می‌کند که مسیر نور در میدان گرانشی خم می‌شود. نوری که از نزدیکی یک جسم پرجرم می‌گذرد به سوی آن جسم خمیده می‌شود. این اثر با مشاهده نور ستارگان دور و اختروش‌ها که با گذر از کنار خورشید خمیده می‌شود، تأیید شده‌است.


title: نسبیت عام

text: این پیش‌بینی و پیش‌بینی‌های مرتبط از این واقعیت پیروی می‌کنند که نور مسیری را که به آن نورواره (نور–مانند) یا ژئودزیک پوچ (که تعمیمی بر خطوط مستقیمی در فیزیک کلاسیک هستند که نور در راستای آن‌ها منتشر می‌شود) می‌گویند، دنبال می‌کند. چنان ژئودزیک‌هایی در واقع تعمیم ناوردایی سرعت نور در نسبیت خاص هستند. چنانچه مدل‌های فضازمان را بررسی کنیم (چه مدل خارجی جواب شوارتزشیلد، چه مدلهایی که بیش از یک جرم دارند مثل بسط پسانیوتنی) آثار متعددی از گرانش بر نور جلوه خواهند نمود. اگرچه می‌توان خمش نور را از تعمیم جهانشمول بودن سقوط آزاد به نور نتیجه گرفت، زاویه شکستی که از نتیجه چنین محاسباتی به دست می‌آید تنها نیمی از مقداری است که از نسبیت عام به دست می‌آید.


title: نسبیت عام

text: تأخیر زمانی گرانشی (یا تأخیر شاپیرو) ارتباط تنگاتنگی با شکست گرانشی نور دارد. تأخیر زمانی گرانشی به پدیده‌ای اشاره دارد که طی آن گذر نور در یک میدان گرانشی مدت زمان بیشتری از گذر نور در غیاب آن میدان به طول می‌انجامد. آزمون‌های موفق بی‌شماری برای این پیش‌بینی انجام شده‌اند. در صورت‌گرایی پارامتری پسانیوتنی (PPN)، اندازه‌گیری هر دو پدیده شکست نور و تأخیر زمانی گرانشی پارامتری به نام γ را مشخص می‌سازد، که تأثیر گرانش بر هندسه فضازمان در آن به رمز درآمده‌است.


title: نسبیت عام

text: یکی از تشابه‌های متعدد میدان گرانشی ضعیف و میدان الکترومغناطیس این است که همانند امواج الکترومغناطیسی، امواج گرانشی نیز وجود دارند: امواجی در متریک فضازمان که با سرعت نور منتشر می‌شوند. ساده‌ترین نوع چنین موجی را می‌توان با عمل آن بر روی حلقه‌ای از ذرات که آزادانه شناورند نمایش داد. موج سینوسی که از درون چنین حلقه‌ای به سمت خواننده منتشر می‌شود به صورت ریتمیک حلقه را دچار اعوجاج می‌نماید (شکل سمت چپ را ببینید). از آنجا که معادلات اینشتین غیرخطی هستند، امواج گرانشی که به اندازه کافی قوی باشند، از اصل برهم‌نهی پیروی نمی‌کند و این باعث دشواری توصیف آن‌ها می‌شود؛ درحالیکه برای میدان‌های ضعیف می‌توان از یک تقریب خطی استفاده نمود. این‌گونه امواج گرانشی خطی شده از دقت کافی برای توصیف امواج گرانشی بسیار ضعیفی را که انتظار می‌رود از رویدادهای کیهانی بسیار دور به ما برسد، برخوردار هستند. در روش‌های تحلیل داده‌های مربوط به این امواج، استفاده‌های فراوانی از این واقعیت می‌شود که می‌توان امواج گرانشی خطی شده را با استفاده از سری فوریه بسط داد.


title: نسبیت عام

text: برخی از پاسخ‌های دقیق معادلات اینشتین امواج گرانشی را بدون هیچ تقریبی توصیف می‌کنند، مثلاً قطار موجی که در فضای خالی سفر می‌کند یا آنچه به نام جهانهای گودی شناخته می‌شود که نسخه‌های مختلفی از یک کیهان در حال انبساط پر شده با امواج گرانشی است. اما برای امواج گرانشی که در موارد مربوط به اخترفیزیک، مانند ادغام دو سیاه‌چاله تولید می‌شوند، تنها راه ساخت مدل‌های مناسب در حال حاضر روشهای عددی هستند.


title: نسبیت عام

text: نسبیت عام و مکانیک کلاسیک در شماری از پیش‌بینی‌هایشان در مورد اجسام در حرکت مداری، با یکدیگر تفاوت دارند. نسبیت عام یک چرخش کلی (حرکت تقدیمی) مدار سیارات، کاهش یافتن مدار در نتیجهٔ منتشر کردن امواج گرانشی و نیز آثار مربوط به نسبیت جهت را در مورد این مدارها پیش‌بینی می‌کند.


title: نسبیت عام

text: در نسبیت عام، نقطه حضیض هر مدار (یعنی نقطه‌ای که در آن، جسم در حرکت مداری نزدیکترین فاصله را با گرانیگاه سامانه دارد) حرکتی تقدیمی خواهد داشت – همان‌طور که در شکل مشخص است، شکل مدار بیضی نیست بلکه شبیه به بیضی است که روی کانونش می‌چرخد و یک منحنی رز پدیدمی‌آورد –. اینشتین برای نخستین بار این نتیجه را با استفاده از یک متریک تقریبی به‌عنوان نمایندهٔ حد نیوتنی و یک ذره آزمون به‌عنوان جسم در حرکت مداری استنتاج نمود. برای او دانستن این واقعیت که نظریه‌اش توضیح مستقیمی دربارهٔ حرکت تقدیمی حضیض خورشیدی سیاره تیر – که در سال ۱۸۵۹ توسط اوربن لاوریه کشف شده بود – ارائه می‌کند، گواه مهمی بود بر اینکه او شکل درستی از معادلات میدان گرانشی را یافته‌است.


title: نسبیت عام

text: این اثر را می‌توان با استفاده از متریک دقیق شوارتزشیلد (که فضازمان اطراف یک جسم کروی را توصیف می‌کند). یا صورت‌گرایی پسا–نیوتنی نیز استنتاج نمود. این پدیده ناشی از تأثیر گرانش بر هندسه فضا و نقش خود–انرژی در گرانش یک جسم (که نمود آن را در غیرخطی بودن معادلات انیشتین می‌توان دید) می‌باشد. حرکت تقدیمی نسبیتی برای تمام سیاراتی که می‌توان در آن‌ها به دقت حرکت تقدیمی را اندازه گرفت(تیر، ناهید و زمین)، مشاهده شده‌اند. حرکت تقدیمی در تپ‌اخترهای دوتایی نیز اندازه‌گیری شده‌است که مقدار آن به اندازه پنج مرتبه بزرگی بیشتر است.


title: نسبیت عام

text: بنابر نظریه نسبیت عام یک منظومه دوتایی امواج گرانشی منتشر می‌کند و از این رو انرژی از دست خواهد داد. در نتیجه این کاهش انرژی فاصله بین دو جسم در حال چرخش کاهش می‌یابد؛ و بنابراین دوره تناوب چرخش آن‌ها نیز کاهش می‌یابد. در درون منظومه شمسی یا برای جفت ستاره‌های معمولی این اثر آنقدر کوچک است که قابل مشاهده نیست. اما برای یک تپ‌اختر دوتایی که در فاصله نزدیکی قرار دارد، وضعیت این‌گونه نیست. یک تپ‌اختر دوتایی از دو ستاره نوترونی در حرکت مداری هستند تشکیل شده‌است که یکی از آن‌ها تپ‌اختر است. ناظرین روی زمین، سری منظمی از پالس‌های رادیویی از یک تپ‌اختر دریافت می‌کنند که می‌توان از آن‌ها به‌عنوان یک ساعت بسیار دقیق استفاده نمود و بدین وسیله دورهٔ تناوب مداری را اندازه گرفت. از آنجا که ستاره‌های نوترونی بسیار فشرده هستند انرژی قابل توجهی از آن‌ها به‌صورت تابش گرانشی منتشر می‌شود.


title: نسبیت عام

text: اولین مشاهده کاهش در دوره تناوب مداری بر اثر انتشار امواج گرانشی توسط هالس و تیلور، با استفاده از تپ‌اختر دوتایی پی‌اس‌آر بی۱۹۱۳+۱۶ که در سال ۱۹۷۴ کشف کرده بودند، انجام شد. این نخستین آشکارسازی امواج گرانشی بود که البته غیرمستقیم بود. آن‌ها به خاطر این مشاهده در سال ۱۹۹۳ موفق به کسب جایزه نوبل فیزیک شدند. ازآن زمان به بعد تپ‌اخترهای دوتایی متعددی مانند پی‌اس‌آر جی۰۷۳۷–۳۰۳۹ کشف شده‌اند که در ان هر دو ستاره تپ‌اختر هستند.


title: نسبیت عام

text: شماری از آثار نسبیتی مستقیماً به نسبیت جهت مربوط می‌شوند. یکی از آن‌ها حرکت تقدیمی ژئودتیک است: محور جهت یک ژیروسکوپ در حال سقوط آزاد در فضازمان خمیده، وقتی که مثلاً با جهت نور دریافت شده از ستاره‌های دوردست مقایسه می‌شود تغییر می‌کند–حتی با اینکه در اینجا ژیروسکوپ در واقع به‌عنوان نمایندهٔ روشی برای ثابت نگه‌داشتن جهت (انتقال موازی) در نظر گرفته شده‌است. برای سیستم ماه–زمین، این اثر با کمک محدوده بندی لیزری قمری اندازه‌گیری شده‌است. به تازگی برای جرم‌های آزمون سوار بر ماهواره حسگر گرانش بی با دقتی بهتر از۰٫۳٪ اندازه‌گیری شده‌است.


title: نسبیت عام

text: در نزدیکی یک جسم چرخنده آثاری که به نام گرانش مغناطیسی یا کشش چارچوب نامیده می‌شوند، وجود دارند. یک ناظر دور خواهد دید که اجسام نزدیک به جرم چرخنده کشیده می‌شوند. این اثر در مورد سیاهچاله‌های چرخان پررنگ‌تر است، زیرا در آن‌ها برای هر جسمی که وارد ناحیه‌ای به نام ارگوسفر می‌شود، چرخش اجتناب‌ناپذیر است. چنین آثاری را می‌توان با تأثیرشان بر جهت‌گیری ژیروسکوپ در حال سقوط، آزمود. آزمون‌های تاحدودی بحث‌انگیز نیز توسط ماهواره‌های ژئودینامیک لیزری نیز پیش‌بینی‌های نسبیت را تأیید می‌کنند. همچنین کاوش‌های نقشه‌بردار سراسر مریخ در اطراف مریخ نیز مورد استفاده قرارگرفته‌اند.


title: نسبیت عام

text: شکست نور توسط گرانش مسبب رده جدیدی از پدیده‌های اخترفیزیکی است. اگر یک جسم پرجرم بین اخترشناس و یک شی هدف در دوردست با جرم و فاصله نسبی مناسب قرار گیرد، اخترشناس چندین تصویر معوج از آن را می‌بیند. چنین آثاری را همگرایی گرانشی می‌خوانند. بسته به پیکربندی، مقیاس و توزیع جرم، ممکن است دو تصویر یا بیشتر، یک حلقه روشن به نام حلقه اینشتین یا چندین حلقه جزئی به نام کمان دیده شوند. اولین نمونه همگرایی گرانشی اختروش دوقلو بود که در سال ۱۹۷۹ کشف شد. از آن پس بیش از صد مورد همگرایی گرانشی مشاهده شده‌است. حتی اگر تصاویر ایجاد شده آنقدر به هم نزدیک باشند که قابل تشخیص نباشند نیز می‌توان این تأثیر را اندازه گرفت، مثلاً روشن شدن کلی جسم دور؛ چندین نمونه از این ریزهمگرایی‌های گرانشی نیز مشاهده شده‌اند.


title: نسبیت عام

text: همگرایی گرانشی به صورت ابزاری برای ستاره‌شناسی رصدی درآمده‌است. از همگرایی گرانشی در آشکارسازی حضور و توزیع ماده تاریک، به‌عنوان «تلسکوپ طبیعی» برای مشاهدهٔ کهکشان‌های دور و به‌دست‌آوردن تخمین مستقلی از ثابت هابل استفاده می‌کنند. ارزیابی آماری داده‌های همگرایی، بینش‌های ارزشمندی در مورد تکامل ساختاری کهکشانها عرضه می‌دارد.


title: نسبیت عام

text: مشاهدات تپ‌اخترهای دوتایی شواهد غیرمستقیم محکمی برای وجود امواج گرانشی به دست می‌دهند. مشاهدهٔ مستقیم امواج گرانشی یکی از اهداف اصلی پژوهش‌های نسبیتی کنونی است. تعداد زیادی از آشکارسازهای موج گرانشی واقع بر روی زمین، هم‌اکنون در حال کار هستند که مهم‌ترین آن‌ها آشکارسازهای تداخل سنجی ژئو۶۰۰، لیگو (۳ آشکارساز)، تاما ۳۰۰ و ویرگو هستند. آرایه‌های زمان‌سنجی تپ‌اختر مختلفی با بهره‌گیری از تپ‌اخترهای میلی‌ثانیه‌ای برای آشکارسازی امواج گرانشی در طیف ۱۰ تا ۱۰ هرتز (که از سیاهچاله‌های پرجرم دوتایی سرچشمه می‌گیرند) ساخته شده‌اند. آشکارساز فضایی اروپایی، الیسا / ان جی اُ هم‌اکنون در حال ساخت است و یک مأموریت آزمایشی (رهیاب لیسا) برای این پروژه نیز قرار است در سال ۲۰۱۵ به فضا پرتاب شود.


title: نسبیت عام

text: در ۱۱ فوریه ۲۰۱۶ پژوهشگران در LIGO موفق به مشاهده مستقیم امواج گرانشی برای نخستین بار شدند. موج مشاهده شده ناشی از ترکیب دو سیاه‌چاله با جرم‌های تقریبی ۳۶ و ۲۹ برابر جرم خورشید، و در فاصلهٔ تقریبی ۴۱۰ مگاپارسک (حدود ۱/۳ میلیارد سال نوری) از زمین بود. موج گرانشی ناشی از تبدیل جرمی معادل با سه برابر جرم خورشید به انرژی در هنگام ترکیب دو سیاه‌چاله با یکدیگر بود. این اولین مشاهده از ترکیب دو سیاه‌چاله با یکدیگر نیز به حساب می‌آید.


title: نسبیت عام

text: مشاهدات امواج گرانشی نویدبخش تکمیل مشاهدات مربوط به طیف الکترومغناطیسی هستند. انتظار می‌رود این مشاهدات بتوانند در مورد سیاهچاله‌ها و سایر اجسام چگال مانند ستاره‌های نوترونی و کوتوله‌های سفید، انواع خاصی از انفجارهای اَبَرنواختری و همچنین فرایندهایی در جهان بسیار جوان اولیه مانند امضاهای انواع خاصی از رشته‌های کیهانی فرضی، اطلاعاتی به ما بدهند.


title: نسبیت عام

text: هرگاه نسبت جرم یک جسم به شعاعش به اندازه کافی بزرگ شود، بنا بر پیش‌بینی نسبیت عام، یک سیاهچاله تشکیل می‌شود. منطقه‌ای از فضا که هیچ چیز، حتی نور نمی‌تواند ازآن بگریزد. در مدل‌های پذیرفته‌شدهٔ کنونی تکامل ستارگان، گمان می‌رود که حالت پایانی تکامل ستارگان بزرگ، ستاره‌های نوترونی با جرمی در حدود ۱٫۴ جرم خورشیدی یا سیاهچاله‌های ستاره‌ای با جرمی بین چند تا چند دوجین جرم خورشیدی هستند. معمولاً هر کهکشان در مرکز خود یک سیاهچاله پرجرم با جرمی از چند میلیون تا چند میلیارد جرم خورشیدی دارد و گمان می‌رود که حضور آن‌ها نقش مهمی در شکل‌گیری کهکشان‌ها و ساختارهای کیهانی بزرگ‌تر داشته‌است. از دید اخترشناسی مهم‌ترین ویژگی اجسام فشرده این است که مکانیزم بسیار کارایی برای تبدیل انرژی گرانشی به تابش الکترومغناطیسی ارائه می‌دهند. گمان می‌رود که برافزایش ماده، یعنی افتادن غبار یا مواد گازی به درون سیاهچاله‌های ستاره‌ای یا سیاهچاله‌های پرجرم؛ مسبب پیدایش اجسام فوق‌العاده درخشنده نجومی مانند هسته‌های کهکشانی فعال در مقیاس کهکشانی و اجسام در مقیاس ستاره‌ای مانند ریزاختروش‌ها، هستند. به‌طور خاص، برافزایش ماده می‌تواند منجر به پیدایش پدیده فواره‌های نسبیتی شود؛ پرتوهای بسیار پرانرژی از ذرات با سرعت‌هایی تقریباً برابر با سرعت نور به فضا پرتاب می‌شوند. نسبیت عام نقشی محوری در مدلسازی این پدیده‌ها دارد و مشاهدات تجربی نیز مدارک مستحکمی برای وجود سیاهچاله‌ها با خصوصیات پیش‌بینی شده در نسبیت عام، ارائه می‌کنند.


title: نسبیت عام

text: سیاهچاله‌ها یکی از اهدافی هستند که در کنکاش برای آشکارسازی امواج گرانشی مورد جستجو قرار می‌گیرند. ادغام سیاهچاله‌های دوتایی می‌بایست منجر به تولید امواج گرانشی بسیار قوی شود که توسط آشکارسازها در زمین قابل دریافت باشند و از فازی که دقیقاً پیش از ادغام رخ می‌دهد نیز می‌توان به‌عنوان یک شمع استاندارد استفاده نمود تا فاصله با محل رویداد ادغام به‌دست آید و بدین ترتیب می‌توان انبساط کیهانی را در فواصل بزرگ سنجید. امواج گرانشی تولید شده در هنگام فرورفتن یک سیاهچاله ستاره‌ای در یک سیاهچالهٔ پرجرم، می‌توانند اطلاعات مستقیمی دربارهٔ هندسهٔ سیاهچاله‌های پرجرم ارائه دهند.


title: نسبیت عام

text: مدل‌های کنونی کیهان‌شناسی برپایهٔ آن دسته از معادلات میدان اینشتین که شامل ثابت کیهانی Λ هستند، بنا می‌شوند؛ زیرا ثابت کیهانی اثر مهمی در دینامیک بزرگ‌مقیاس کیهان دارد. که در آن "g" متریک فضازمان است. پاسخ‌های همگن و همسانگرد این معادلات بهبودیافته (متریک فریدمان–لومتر–رابرتسون–واکر) به فیزیکدان‌ها اجازه می‌دهد که جهانی را مدل کنند که در طول ۱۴ میلیارد سال گذشته از یک حالت بسیار داغ و چگال اولیه طی مرحله مهبانگ پدید آمده و تکامل یافته‌است. هرگاه اندکی از پارامترها را (مثلاً میانگین چگالی ماده در جهان) با استفاده از داده‌های مشاهدات اخترشناسی ثابت نگه داریم، می‌توان از دیگر داده‌های مشاهداتی برای آزمودن مدل‌ها بهره بجوییم. پیش‌بینی‌هایی که همه درست از آب درآمده‌اند عبارتند از: فراوانی اولیه عناصر شیمیایی که در جریان هسته زایی نخستین به‌وجود آمده‌اند، ساختار بزرگ‌مقیاس جهان و وجود ویژگی‌های یک «اکوی گرمایی» از کیهان اولیه به نام تابش زمینه کیهانی.


title: نسبیت عام

text: مشاهدات نجومی مربوط به نرخ انبساط کیهانی اجازه می‌دهند که کل مقدار ماده موجود در جهان را به دست آوریم، البته ماهیت این ماده تا حدودی اسرارآمیز است. به نظر می‌رسد که در حدود ۹۰٪ از کل ماده، از آنچه ماده تاریک خوانده می‌شود تشکیل شده‌است که جرم (یا هم ارز آن، تأثیر گرانشی) دارد اما برهمکنش الکترومغناطیسی ندارد و از این روی نمی‌توان آن را مستقیماً مشاهده نمود. در چارچوب فیزیک ذرات یا هرشاخه دیگری، هیچ توصیفی از این نوع جدید ماده که مورد پذیرش عموم باشد، وجود ندارد. علاوه بر این، شواهد تجربی از انتقال به سرخ‌های ابرنواخترهای دوردست و اندازه‌گیری‌های تابش زمینه کیهانی نشان می‌دهند که تکامل جهان ما به میزان قابل توجهی متأثر از یک ثابت کیهانی است که باعث شتاب‌دار بودن انبساط کیهان می‌شود. ویا به‌طور معادل می‌توان گفت که تکامل جهان متأثر از شکلی از انرژی با معادله حالت غیرمعمول به نام انرژی تاریک است که ماهیت آن نامعلوم است.


title: نسبیت عام

text: در سال ۱۹۸۰ فرضیه‌ای به نام تورم کیهانی مطرح گردید که یک دوره انبساط بسیار پرشتاب در زمان کیهانی حدود formula_6 ثانیه را برای جهان در نظر می‌گرفت. این فرضیه به این دلیل ارائه شد که توجیه‌کننده بسیاری از مشاهدات گیج‌کننده‌ای باشد که توسط مدل‌های کیهان‌شناسی کلاسیک قابل توضیح نبودند؛ مانند همگنی کامل تابش زمینه کیهانی. اندازه‌گیری‌های جدید تابش زمینه کیهانی اولین مدرک برای این سناریو است. هرچند که تعداد بسیار متنوعی از سناریوهای تورمی ممکن موجود است که نمی‌توان بر مبنای مشاهدات کنونی آن‌ها را محدود نمود. فیزیک جهان اولیه پیش از فاز تورمی و نزدیک به زمانی که بنا بر پیش‌بینی‌های مدل‌های کلاسیک، در آن با تکینگی گرانشی مهبانگ روبه رو می‌شویم، خود پرسش بزرگتری است. یافتن یک جواب قطعی در گرو وجود یک نظریه کامل گرانش کوانتومی است که هنوز ایجاد نشده‌است.


title: نسبیت عام

text: در نسبیت عام هیچ جسم مادی نمی‌تواند به سرعت نور برسد یا از آن پیشی بگیرد. از طرفی هیچ تأثیری از رویداد A نمی‌تواند به هیچ مکان X دیگری برسد، مگر آنکه قبلاً نوری از A به X رفته باشد. در نتیجه این امر، بررسی جهان‌خط‌های نور (ژئودزیک‌های پوچ) اطلاعات کلیدی را در مورد ساختار سببی فضازمان در اختیارمان قرار می‌دهد. این ساختار را با نمودارهای پنروز–کارتر نمایش می‌دهند که در آن نواحی بینهایت بزرگ و بازه‌های زمانی بینهایت فشرده می‌شوند تا در یک نقشه متناهی جای گیرند. اما نور همانند نمودارهای استاندارد فضازمان، در راستای قطرها حرکت می‌کند.


title: نسبیت عام

text: با آگاهی از اهمیت ساختار سببی، راجر پنروز و دیگران آنچه را که امروز هندسه سراسری خوانده می‌شود بنا نهادند. در هندسه سراسری موضوع مطالعه یک پاسخ یا خانواده‌ای از پاسخ‌ها برای معادلات اینشتین نیست بلکه یافتن روابطی است که برای تمام ژئودزیک‌ها صادق اند، مانند معادله ریچادوری؛ و فرضیات غیر مشخص اضافی دربارهٔ ماهیت ماده (معمولاً در شکل آنچه شرایط انرژی خوانده می‌شود) برای تولید نتایج مورد استفاده قرار می‌گیرند.


title: نسبیت عام

text: با استفاده از هندسه سراسری می‌توان نشان داد که برخی از فضازمان‌ها شامل افق هستند که یک ناحیه را از بقیه فضازمان جدا می‌کند. بهترین مثال شناخته شده سیاهچاله‌ها هستند: اگر جرم در ناحیه‌ای از فضا به اندازه کافی فشرده شود (آن گونه که در حدس حلقه مشخص شده‌است، مقیاس طول مرتبط، شعاع شوارتزشیلد است) هیچ نوری از داخل نمی‌تواند به بیرون بگریزد و چون هیچ جسمی نمی‌تواند از یک پالس نوری سبقت بگیرد تمام ماده داخل افق نیز در آن محبوس‌اند. گذر از بیرون به درون هنوز امکانپذیر است که نشان می‌دهد افق سیاهچاله یک مانع فیزیکی نیست. مطالعات اولیه در زمینه سیاهچاله‌ها بر پاسخهای کامل معادلات اینشتین تکیه داشتند. مثلاً می‌توان به پاسخ متقارن کروی شوارتزشیلد (برای توصیف یک سیاهچاله ایستا) و پاسخ متقارن محوری کر (برای توصیف سیاهچاله‌های ثابت چرخان و معرفی ویژگی‌های جالبی مانند کارکره) اشاره نمود. مطالعات بعدی با بهره‌گیری از هندسه سراسری، ویژگی‌های عمومی تری از سیاهچاله‌ها را آشکار ساخت. در دراز مدت آن‌ها اجسام نسبتاً ساده‌ای هستند که می‌توان آن‌ها را با یازده پارامتر که مشخص‌کننده انرژی، تکانه خطی، تکانه زاویه‌ای، مکان در زمان مشخص شده و بار الکتریکی هستند تعریف می‌گردند. نظریه بدون مو بیان می‌کند که «سیاهچاله‌ها مو ندارند»، این عبارت کنایه از این دارد که یک سیاهچاله هیچ علامت مشخصه‌ای مانند مدل مو در انسان ندارد. با وجود پیچیدگی رمبش گرانشی یک جسم که منجر به تشکیل سیاهچاله می‌شود، سیاهچاله ایجاد شده جسم بسیار ساده‌ای است.


title: نسبیت عام

text: مجموعه عمومی از قوانین به نام مکانیک سیاهچاله‌ها موجودند که مشابه قوانین ترمودینامیک هستند. مثلاً بنا بر قانون دوم مکانیک سیاهچاله‌ها، مساحت افق رویداد هرگز با زمان کاهش نمی‌یابد که قابل مقایسه با آنتروپی یک سیستم ترمودینامیکی است. این موضوع میزان انرژی را که می‌توان با روش‌های کلاسیک از یک سیاهچاله چرخان استخراج نمود (مثلاً از راه فرایند پنروز) محدود می‌سازد. شواهد قوی در دسترس است که قوانین مکانیک سیاهچاله‌ها در حقیقت زیرمجموعه‌ای از قوانین ترمودینامیک هستند و مساحت سیاهچاله با آنتروپی اش مرتبط است. این منجر به تغییراتی در قوانین اصلی مکانیک سیاهچاله‌ها می‌شود: مثلاً چنان‌که قانون دوم مکانیک سیاهچاله‌ها بخشی از قانون دوم ترمودینامیک می‌شود، مساحت سیاهچاله می‌تواند کاهش یابد به شرط آنکه فرایندهای دیگری اطمینان حاصل کنند که آنتروپی کل افزایش می‌یابد. مانند تمام اجسام ترمودینامیکی که دمای غیر صفر دارند، سیاهچاله‌ها نیز باید تابش گرمایی داشته باشند. محاسبات نیمه‌کلاسیک نشان می‌دهند که در حقیقت سیاهچاله‌ها تابش دارند و گرانش سطحی نقش دما را در قانون پلانک به عهده دارد. این تابش را به نام تابش هاوکینگ می‌خوانند.


title: نسبیت عام

text: انواع دیگری از افق‌ها نیز موجودند. در یک جهان در حال انبساط یک ناظر ممکن است نواحی از گذشته را غیرقابل مشاهده بیابد ("افق ذره")، و همچنین بعضی از نواحی آینده را نیز نمی‌توان تحت تأثیر قرارداد (افق رویداد) حتی در فضای تخت مینکوفسکی، وقتی که از دید ناظر شتابداری توصیف شود (فضای ریندلر)، افقهایی وجود خواهند داشت که با یک تابش نیمه‌کلاسیک به نام تابش اونروه مرتبط‌اند.


title: نسبیت عام

text: یکی از ویژگی‌های عمومی نسبیت عام پیدایش مرزهایی در فضازمان به نام تکینگی است. فضازمان را می‌توان با دنبال کردن ژئودزیک‌های زمان‌واره و نورواره اکتشاف کرد– تمام مسیرهای ممکن که نور و ذرات در سقوط آزاد می‌توانند بپیمایند. اما برخی از پاسخهای معادلات اینشتین "لبه‌های پاره‌پاره" دارند – نواحی‌ای که به نام تکینگی‌های فضازمان شناخته می‌شوند و در آن‌ها مسیرهای نور و ذرات در حال سقوط به‌طور ناگهانی به پایان می‌رسد و هندسه تعریف نشده‌است. در موارد جالبتر این تکینگی‌ها، ""تکینگی‌های خمش"" هستند که در آن‌ها کمیتهای هندسی که ویژگی‌های خمش فضازمان را توصیف می‌کنند (مانند کمیت نرده‌ای ریچی) مقدار بی‌نهایت می‌گیرند. مثال‌های شناخته شده از فضازمان‌های دارای تکینگی آینده – که در آن جهان‌خط‌ها به پایان می‌رسند – عبارتند از پاسخ شوارتزشیلد که یک تکینگی را در درون یک سیاهچاله ایستا توصیف می‌کند، یا پاسخ کِر که یک تکینگی حلقوی را در درون یک سیاهچاله چرخان توصیف می‌کند. پاسخ فریدمان–لومتر–رابرتسون–واکر و سایر فضازمان‌هایی که جهان‌ها را توصیف می‌کنند، تکینگی‌های گذشته دارند که در آن‌ها جهان‌خط‌ها آغاز می‌شوند مانند تکینگی مه بانگ. برخی تکینگی‌های آینده نیز دارند (مانند مه‌رمب).


title: نسبیت عام

text: با دانستن اینکه این مثال‌ها همه بسیار متقارن هستند کاملاً وسوسه‌برانگیز است که نتیجه بگیریم که تکینگی مصنوع ایدئال گرایی است، اما نظریه‌های مشهور تکینگی که با استفاده از روش‌های هندسه سراسری ثابت می‌شوند نظر دیگری دارند: تکینگی‌ها ویژگی عمومی نسبیت عام هستند و در مواردی که رمبش اجسام با ویژگی‌های مادی واقعی از حدی فراتر رود و یا در ابتدای بسیاری از جهان‌های در حال انبساط اجتناب‌ناپذیر هستند. اما این نظریه‌ها چیز زیادی در مورد ویژگی تکینگی‌ها بیان نمی‌کنند و بسیاری از پژوهش‌های کنونی به مشخص کردن ساختار عمومی تکینگی‌ها اختصاص یافته‌است (مانند فرضیه تکینگی بی کی ال) فرضیه سانسور کیهانی بیان می‌کند که تکینگی‌های آینده پشت یک افق پنهان شده‌اند و از دیدرس ناظر دوردست مخفی هستند. در حالی‌که هیچ اثبات رسمی برای آن اعلام نشده‌است شبیه‌سازی‌های عددی پیشنهاد بر درستی آن می‌دهند.


title: نسبیت عام

text: هر پاسخ به معادلات اینشتین دربرگیرنده تاریخ کامل یک جهان است و حالت ماده و هندسه را در هر جایی و هر زمانی در آن جهان توصیف می‌کند. نظریه اینشتین به دلیل هموردایی عام آن، به تنهایی برای مشخص کردن تکامل زمانی تانسور متریک کافی نیست بلکه باید با یک شرط مختصات (که قابل مقایسه با تثبیت پیمانه در سایر نظریه‌های میدان است) ترکیب شود.


title: نسبیت عام

text: برای کمک در فهمیدن معادلات اینشتین به‌عنوان معادلات دیفرانسیل پاره‌های می‌توان آن‌ها را به گونه‌ای فرمول‌بندی کرد که تکامل جهان در طول زمان را نشان دهند. این کار را به روش فرمول‌بندی که به نام "۳+۱" شناخته می‌شود انجام می‌دهند که در آن سه بُعد فضا و یک بُعد زمان وجود دارد. بهترین مثال شناخته‌شده صورت‌گرایی ای دی ام است. این تجزیه‌ها نشان می‌دهد که معادلات تکامل فضازمان در نسبیت عام به درستی رفتار می‌کنند: پاسخ‌ها همواره موجودند و اگر شرایط اولیه مشخص شوند به گونه منحصربه فردی تعریف می‌شوند. این‌طور فرمول‌بندی‌های معادلات اینشتین اساس نسبیت عددی را تشکیل می‌دهند.


title: نسبیت عام

text: مفهوم معادلات تکامل با یکی دیگر از جنبه‌های نسبیت عام گره خورده است. در نظریه اینشتین مشخص می‌گردد که غیرممکن است که بتوان یک تعریف عمومی برای ویژگی ظاهراً ساده‌ای مانند جرم (انرژی) کل یک سیستم ارائه داد. دلیل این امر آن است که میدان گرانشی – مانند هر میدان فیزیکی دیگری– باید به یک انرژی خاص نسبت داده شود اما ثابت شده که اساساً غیرممکن است که بتوان آن انرژی را محلی کرد.


title: نسبیت عام

text: با این وجود هنوز راه‌هایی برای تعریف جرم کل یک سیستم وجود دارد، مثلاً از طریق یک ناظر فرضی بی‌نهایت دور (جرم ای دی ام) یا از طریق تقارن‌های مناسب (جرم کُمار). اگر انرژی که از طریق امواج گرانشی به بی‌نهایت منتقل می‌شود را از جرم کل سیستم کم کنیم، حاصل آن جرم بوندی در بی‌نهایت پوچ نامیده می‌شود. همانند فیزیک کلاسیک می‌توان نشان داد که این جرم‌ها مثبت هستند. تعاریف عمومی متناظری نیز برای تکانه و تکانه زاویه‌ای وجود دارند. همچنین تلاش‌هایی در زمینه تعریف "کمیتهای شبه محلی" صورت گرفته‌است، مثلاً جرم یک سیستم منزوی، تنها با استفاده از کمیتهایی که در یک ناحیه متناهی از فضای دربرگیرنده آن سیستم تعریف می‌شود، فرمول‌بندی می‌گردد. امید آن می‌رود که کمیتی به دست آید که برای بیان گزاره‌های عمومی در مورد سیستم‌های منزوی سودمند باشد، مانند یک فرمول‌بندی دقیقتر برای حدس حلقه


title: نسبیت عام

text: اگر نسبیت عام را به‌عنوان یکی از دو ستون فیزیک نوین بدانیم، ستون دیگر نظریه کوانتومی است که پایهٔ فهمیدن ماده، از ذرات بنیادی تا فیزیک جامدات است. اما اینکه چگونه می‌توان مفاهیم فیزیک کوانتومی را با نسبیت عام سازش داد، پرسشی است که هنوز بی پاسخ مانده‌است.


title: نسبیت عام

text: نظریه‌های میدان‌های کوانتومی معمولی، که پایه فیزیک ذرات بنیادی مدرن را تشکیل می‌دهند همگی در فضای تخت مینکوفسکی تعریف می‌شوند که تقریب بسیار مناسبی برای موردی است که بخواهیم رفتار ذرات میکروسکوپی را در میدان‌های گرانش ضعیف مانند میدان‌های موجود در روی زمین مطالعه کنیم. برای توصیف شرایطی که در آن گرانش به اندازه‌ای نیرومند هست که بر ماده تأثیر داشته باشد اما نه تا اندازه‌ای که خود نیاز به کوانتایی‌سازی داشته باشد، فیزیکدانان نظریه‌های میدان کوانتومی برای فضازمان خمیده را پیشنهاد داده‌اند. این نظریه‌ها با بهره‌گیری از نسبیت عام، یک فضای پس زمینه خمیده را توصیف می‌کنند و نظریه میدان کوانتومی تعمیم یافته‌ای را تعریف می‌کنند که رفتار ماده کوانتومی را در آن فضازمان بررسی می‌کند. با بهره‌گیری از این صورت‌گرایی می‌توان نشان داد که سیاهچاله‌ها یک طیف جسم سیاه از ذرات منتشر می‌کنند که تابش هاوکینگ نامیده می‌شود و به تبخیر سیاهچاله در گذر زمان می‌انجامد. همان‌طور که به اختصار در بالا اشاره شد، این تبخیر نقش مهمی در ترمودینامیک سیاهچاله‌ها بازی می‌کند.


title: نسبیت عام

text: نیاز به سازگاری بین یک توصیف کوانتومی از ماده و یک توصیف هندسی از فضا، و همچنین بروز تکینگی‌ها (در جاهایی که مقیاس طول خمش میکروسکوپیک می‌شود)، از جمله دلایل نیاز به وجود یک نظریه کامل گرانش کوانتومی هستند: برای توضیح کافی در مورد ساختار داخلی سیاه‌چاله‌ها و جهان بسیار جوان نخستین، یک نظریه مورد نیاز است که در آن گرانش و هندسه فضازمان مرتبط با آن به زبان فیزیک کوانتومی بیان گردند. با وجود تلاش‌های فراوان، هنوز هیچ نظریه کامل و سازگاری برای گرانش کوانتومی به دست نیامده است. اگرچه چند نامزد بالقوه برای چنین نظریه‌ای موجود است. تلاش‌ها برای تعمیم نظریه‌های میدان کوانتومی معمولی – که برای توصیف برهمکنش‌های بنیادی در فیزیک بنیادی کاربرد دارند –، از طریق گنجاندن گرانش در این نظریه‌ها با مشکلات جدی روبه رو شده‌اند. در انرژی‌های پایین این دیدگاه موفق است و این نظریه‌ها در این شرایط نظریه‌های میدانی مؤثری برای گرانش هستند. اما در انرژی‌های بالا نتایج دست‌یافته، مدل‌هایی هستند که فاقد هرگونه قدرت پیش‌بینی می‌باشند("غیرقابل بازبه‌هنجارسازی"). یکی از تلاش‌ها برای غلبه بر این محدودیت‌ها نظریه ریسمان است، یک نظریه کوانتومی که دربارهٔ ذرات نقطه‌ای نیست بلکه از اجسام یک بعدی دراز بسیار ریز سخن می‌گوید. این نظریه نوید آن را می‌دهد که می‌تواند یک توصیف یکپارچه برای همه ذرات و برهمکنش‌ها (از جمله گرانش) باشد. بهایی که باید در این راه پرداخت شود، پذیرش ویژگی‌های غیرمعمولی مانند شش بعد اضافی برای فضا در کنار سه بعد موجود است. درخلال دوران انقلاب دوم اَبَرریسمان گمان برآن رفت که نظریه ریسمان و یک نظریه دربارهٔ یکپارچه‌سازی نسبیت عام و اَبَرتقارن به نام اَبَرگرانش، هردو بخشی از یک مدل پیشنهادی یازده–بعدی به نام نظریه اِم هستند که سرانجام یک نظریه سازگار و از نظر تعریفی یکتا از گرانش کوانتومی را ارائه خواهد داد.


title: نسبیت عام

text: دیدگاه دیگری نیز وجود دارد که از روش‌های کوانتیزه کردن کانونیک نظریه کوانتومی آغاز می‌شود. با استفاده از فرمول‌بندی مقدار اولیه نسبیت عام (به معادلات تکامل در بالا مراجعه کنید) معادله ویلر–دوگانگی (نظیر معادله شرودینگر) حاصل می‌شود که متأسفانه مشخص شده که به درستی تعریف نشده‌است. اما با معرفی آنچه امروز به نام متغیر اَشتِکار شناخته می‌شود، این معادله به مدلی نویدبخش به نام گرانش کوانتومی حلقه منجر می‌شود. فضا با ساختاری تارعنکبوت مانند به نام شبکه اسپین نمایش داده می‌شود که در گام‌های گسسته با گذر زمان تکامل می‌یابد.


title: نسبیت عام

text: با اختلاف در اینکه کدام یک از ویژگی‌های نسبیت عام و نظریه کوانتومی بدون تغییر پذیرفته شوند و اینکه تغییرات در چه سطحی اعمال شوند، تلاش‌های متعدد مختلفی برای رسیدن که یک نظریه قابل قبول گرانش کوانتومی صورت گرفته‌اند که برخی نمونه‌های آن‌ها مثلثی‌سازی دینامیکی، مجموعه‌های سببی، مدلهای توئیستر یا مدل‌های کیهان‌شناسی‌های کوانتومی بر پایه انتگرال مسیر هستند.


title: نسبیت عام

text: تمام نظریه‌های نامزد همچنان مشکلات صوری و مفهومی دارند که باید برآن فایق آیند. این نظریه‌ها از این مشکل عمومی نیز برخوردارند که هنوز هیچ راهی برای آزمودن پیش‌بینی‌های گرانش کوانتومی وجود ندارد، هرچند که امید است این امر با داده‌های آینده دربارهٔ مشاهدات کیهان‌شناسی و آزمایش‌های فیزیک ذرات میسر شود.


title: نسبیت عام

text: نسبیت عام به‌عنوان نظریه‌ای بسیار موفق پدیدار شده و آزمون‌های مشخص آزمایشگاهی و مشاهدات بسیاری را پشت سر گذارده است، اما شواهد محکمی نیز حاکی از آنند که این نظریه کامل نیست. مسئله گرانش کوانتومی و واقعیت تکینگی‌های فضازمان هنوز بدون پاسخ مانده‌اند. شواهدی درداده‌های مشاهداتی که به‌عنوان گواهی برای وجود انرژی تاریک و ماده تاریک در نظر گرفته می‌شوند ممکن است در حقیقت شواهدی برای نیاز به دانشی جدید در فیزیک باشند. حتی اگر نسبیت را همان‌گونه که هست بپذیریم، این نظریه پر از احتمالات اکتشاف بیشتر است. پژوهشگران نسبیت ریاضیاتی در جستجوی فهم ماهیت تکینگی‌ها و ویژگی‌های اصلی معادلات اینشتین هستند. و شبیه‌سازی‌های رایانه‌ای با قدرت روزافزون (مانند آن‌هایی که ادغام سیاهچاله‌ها را شبیه‌سازی می‌کنند) در حال اجرا هستند. با مشاهدهٔ امواج گرانشی در سال ۲۰۱۶، تلاش‌ها برای مطالعهٔ کیهان به کمک امواج گرانشی شتاب گرفته‌است ، تا امکان آزمودن نظریه در میدان‌های گرانشی بسیار قوی تر فراهم آید. با وجود گذشت بیش از نود سال از انتشار، نسبیت عام هنوز به‌عنوان زمینه‌ای فعال در پژوهش به‌شمار می‌رود.


title: نسبیت عام

text: منابع نسبیت عام لیست شده‌اند ––>


title: آمیختگی فارسی با زبان‌های دیگر

text: زبان فارسی مانند بیشتر زبان‌های زنده، آمیزش و دادوستدهایی با دیگر زبان‌ها داشته‌است. در طول تاریخ به علت قرار داشتن ایران در منطقه‌ای که کانون دادوستد فرهنگی و بازرگانی و حتی هدف جنگ‌های همیشگی بوده‌است، زبان فارسی همیشه در حال کنش و واکنش با زبان‌های دیگر بوده‌است. در بین زبان‌های بیگانه، به خاطر رواج زبان عربی در جهان اسلام، بیشترین آمیزش با زبان عربی بوده‌است. برخی این آمیختگی با زبان ناهمشکل عربی (که برخلاف فارسی، صرفی و تحلیلی‌ست) را مایه پیچیدگی ناموزون دستور زبان فارسی (همچون ۱۶ جمع شکسته اضافه و ۱۴ باب فعلی) و نازایی در تولید واژگان تازه می‌دانند بگونه‌ای که مثلاً واژگان جدید با استفاده از دستگاه واژگانی عربی ساخته می‌شوند.


title: آمیختگی فارسی با زبان‌های دیگر

text: زبان فارسی از زبان‌های بسیاری تأثیر پذیرفته‌است که از جمله می‌توان به زبان‌های زیر اشاره کرد:


title: آمیختگی فارسی با زبان‌های دیگر

text: زبان عربی بیشترین اثرگذاری را بر زبان پارسی داشته‌است به گونه‌ای که درصدی از واژه‌های پارسی نوین در برگیرنده واژه‌های وام گرفته شده از عربی می‌باشند. برخی منابع درصد ۴۰ تا ۵۰ درصد را برای این وامگیری یاد کرده‌اند (مرجع ۱). بسته به اینکه کدام زمینه از کاربرد زبان پارسی را در نظر داشته باشیم، درصد وام‌واژه‌ها در آن ناهمسان است. برای نمونه شمار واژه‌های عربی در زبان گفتگوی روزانه با درصد آن واژه‌ها در یک خطبه روحانی ناهمسان است.


title: آمیختگی فارسی با زبان‌های دیگر

text: پس از ورود اسلام به ایران زبان عربی نفوذی گسترده در ایران پیدا کرد به گونه‌ای که بیشتر دانشمندان ایرانی چیرگی کافی به عربی داشتند. از این رهگذر واژه‌های عربی بسیاری به زبان پارسی وارد شد. بسیاری از واژه‌های عربی هنوز در زبان پارسی رایجند ولی درصد آنها با روندی کند رو به کاهش است.


title: آمیختگی فارسی با زبان‌های دیگر

text: عربی افزون بر سخت نمودن دستور پارسی و پرواژه‌تر کردن زبان پارسی، ایرانیان را با وزن‌های عروضی سروده‌های عربی آشنا نمود (البته بی گمان ایرانیان در کشف، گسترش و مدون کردن این اوزان پس از آشنایی ابتدایی با آنها، مستقل از ادبای عرب فعالیت نمودند و حتی نقشی بسیار بارزتر از اعراب در این زمینه داشتند).


title: آمیختگی فارسی با زبان‌های دیگر

text: این وزن‌ها ابزاری بسیار نیرومند را در دست شعرای پارسی‌زبان قرار داد که به همراه بهره‌گیری از واژه‌های تازه‌وارد شده عربی سروده‌های خود را با آسانی بسرایند و به کمک این ابزارها شعر پارسی رادر زمانی کوتاه به اوج برسانند.


title: آمیختگی فارسی با زبان‌های دیگر

text: با فروپاشی امپراتوری‌های عرب در سده‌های گذشته رفته‌رفته از رخنه عربی در پارسی کاسته شد و واژه‌های کم کاربرد عربی کم‌کم به فراموشی سپرده شد؛ ولی انبوهی از واژه‌های عربی که آوایش پارسی یافته بودند هنوز هم در زبان پارسی وجود دارند.


title: آمیختگی فارسی با زبان‌های دیگر

text: ولی برجسته ترین بازتاب زبان عربی در زبان پارسی نازا شدن دستگاه کارواژه‌های (فعل‌ها) ساده زبان پارسی بوده‌است. برای نمونه به جای آموزاندن، تعلیم دادن؛ به جای خوراندن، تغذیه کردن؛ به جای کوشیدن، سعی به عمل آوردن؛ به جای گردیدن، تغییر کردن؛ به جای برآمدن، طلوع کردن، روایی یافت. این به دلیل ورود اسم مصدرهای عربی بود که به ناچار با کارواژه‌های کردن، شدن، گردیدن، و نمودن همراه می‌شدند. بنابراین عادت بر آن شد که نخست از مصدرهای فارسی اسم مصدر بسازند و آن گاه آن اسم مصدر را به صورت ترکیبی درآورند، مانند کوشش کردن به جای کوشیدن؛ آموزش دادن، به جای آموزاندن؛ پرورش دادن، به جای پروریدن؛ مالش دادن، به جای مالیدن؛ کاوش کردن، به جای کاویدن.


title: آمیختگی فارسی با زبان‌های دیگر

text: کارواژه‌های مرکب، نازاست و واژه دیگری از آن نمی‌توان گرفت؛ حمام گرفتن، تجربه کردن، وابستگی داشتن، دل بریدن، طلاق دادن و تهمت زدن؛ ولی کارواژه‌های ساده هرزبان، چشمه‌های زاینده واژگان آن زبان است، زیرا از هر کارواژه ساده چندین واژه می‌توان برگرفت. ببینید از کارواژه‌های «ساختن»، چند واژه می‌توان ساخت؛ ساز، ساززن، سازنده، سازندگی، سازش، سازشکار، سازکار، سازگار، سازمند، سازمان، سازمانده، سازور، سازوار، سازوبرگ، سازه، سازیدن، ساخت، ساختار، ساختگی، ساختمان و آهنگساز. این یکی از بزرگ‌ترین زیان‌های عربی بر پارسی بود که بسیاری از کارواژه‌های زاینده را به فراموشی سپرد (سپوختن، آجیدن، فساییدن و لوغیدن، ویزیدن، آهنجیدن، آزرمیدن، آهیختن، انباردن و…)


title: آمیختگی فارسی با زبان‌های دیگر

text: تأثیرپذیری زبان فارسی از زبان ترکی و در مقابل تأثیرگذاری زبان فارسی به ترکی در طی سده‌های متمادی در اثر همجواری این دو زبان در فلات ایران صورت گرفته. زبان ترکی که در مراحلی زبان شاهان و درباریان و لشکریان بوده در حوزه‌های خاصی تأثیرات لغوی و دستوری خاصی را به فارسی بخشیده و متقابلاً از آن متأثر گشته‌است. واژه‌های چندی در حوزه آشپزی همچون اجاق(آتشدان یا بریجن)، دلمه، قابلمه، قیمه، قورمه، بر گرفته از زبان ترکی هستند. در حوزه نظامی نیز لغات و ترکیباتی از قبیل یورتمه، گلنگدن، قنداق، قشون، چاتمه و یاغی نشانگر نقش این زبان در لشکر بوده. یکی از ترکیبات دستوری ترکی در زبان فارسی پسوند چی است که به معنی فاعل یک کار یا دارنده شغل در اسامی همچون پستچی، تلفنچی و غیره می‌آید. یکی از نکات قابل توجه در تعامل زبان ترکی با فارسی، تلفظ حروف می‌باشد. از جمله حروفی که در تلفظ ترکها و پارسی‌ها مغایرت دارد، حرف ق می‌باشد. بنابرنظر دهخدا، کلماتی که دارای حرف ق هستند عمدتاً یا عربی هستند یا ترکی. در برخی گویش‌های فارسی از جمله فارسی معیار تهرانی تمایزی بین حرف ق و حرف غ در تلفظ وجود ندارد که این مسئله می‌تواند شنونده را دچار اشتباه کند. مثل: قریب به معنی نزدیک و غریب به معنی دور. در گذشته در فارسی تمایز بین حرف ق و حرف غ وجود داشته‌است که این تمایز در برخی گویشهای امروزی از جمله گویش یزدی و گویشهای شرقی مانند فارسی افغانستان حفظ شده‌است. در ترکی آذربایجانی امروزی ق شبیه گ فارسی آوایش می‌شود. به همین شکل در برخی زبانهای ترک-تبار امروزی آوایش اولیه حرف ق حفظ شده‌است.


title: آمیختگی فارسی با زبان‌های دیگر

text: در دوران معاصر و به خصوص پس ازآغاز روابط ایران و روسیه، زبان این کشور نیز به همراه سیاست روسیه بر زبان فارسی تأثیر گذاشت. بسیاری از محصولات جدید غرب از راه روسیه وارد ایران شدند و نام روسی را با خود به زبان فارسی آوردند. از نمونه واژه‌های روسی در زبان فارسی می‌توان به استکان، اسکناس، بنزین، کالباس،،چرتکه، اشکاف، اتو، ساسات، ترمز، آپارات،پیراشکی ، و سماور اشاره نمود.


title: آمیختگی فارسی با زبان‌های دیگر

text: زبان فرانسوی برای مدت طولانی به عنوان زبان دیپلماتیک و بین‌المللی شناخته می‌شده‌است. پس از برقراری رابطه تجاری و فرهنگی بین ایران و فرانسه، آموزش زبان فرانسوی به عنوان زبان دوم و تحصیل دانشجویان ایرانی در دانشگاه‌های فرانسه، تعداد زیادی واژه از زبان فرانسوی به فارسی راه یافته‌است. دامنه و موضوع وام‌واژه‌های فرانسوی در زبان فارسی بسیار گسترده‌است و شامل واژگان سیاسی، آموزشی، صنعتی و ماشینی، و واژگان روزمره می‌شود. برخی از این واژه‌ها چنان با فارسی درآمیخته‌اند که بسیاری ممکن است از وام‌واژه بودن آنها بی‌اطلاع باشند. از میان واژه‌های فرانسوی که در زبان فارسی رایج است، می‌توان به اتوبوس، مینی‌بوس، مغازه، رفوزه، دیپلم، دیکته، آسانسور، نمره، ژاندارمری، آژان، آژانس، اکیپ، ایده، انفورماتیک، کنفرانس، کنگره، تیره (خط تیره)، تابلو، کنکور، کوران، ویرگول، تلویزیون، تئاتر، توالت، مرسی (تشکر)، لابراتوار، دکوراسیون، مبل، مبلمان، مانتو، ژاکت، اورژانس، آمبولانس و راندمان ، کمد، دیفرانسیل، پانتالون (در گویش‌های جنوب غربی ایران) فلاسک، پالتو، دیپلمات، آتلیه، آباژور، آبونمان، آبونه، آدرس، آپاندیس، آپارتمان، دپارتمان، آبسه، اِپُل، دِکُلته، کُرسِت، اپوزیسیون، اپیدمی، اتومبیل، اتیکت، ادکلن، ارتزین، آرشه، ارگان، ارگانیسم، آرم، آرماتور ، بتن آرمه، اسانس، استپ، استُپ، استراتژی، استودیو، استادیوم، نام برد.


title: آمیختگی فارسی با زبان‌های دیگر

text: در فارسی، بسیاری از کشورها و شهرهای جهان با نام فرانسوی‌شان شناخته می‌شوند، مانند رومانی، بلژیک، اتریش، آلمان، نروژ، سوئد، سوئیس، فنلاند، کرواسی، لتونی، استونی، لیتوانی، ژاپن، مکزیک، شیلی، آرژانتین، برزیل، واشنگتن (به‌جای واشینگتن)، بیرمنگهام (به جای بیرمینگهام)، و برلن (به جای برلین).


title: آمیختگی فارسی با زبان‌های دیگر

text: همچنین ماه‌های میلادی نیز با نام فرانسوی‌شان بکار می‌روند، مانند ژانویه، فوریه، مارس، آوریل و ...


title: آمیختگی فارسی با زبان‌های دیگر

text: بسیاری از واژگان و اصطلاحات ریاضی پراستفاده در فارسی وام‌گرفته از زبان فرانسوی هستند. از این دسته می‌توان به کروشه، گیومه، ایکس (X)، ایگرک (Y)، زد (Z)، پرانتز، ویرگول، پاراگراف، آکولاد، هاش (H)، انتگرال، ماتریس و فرمول اشاره کرد.Version: 2006.01.00.000000000, Persian Language


title: لاما

text: لاماها نوعی شترسان اهلی بومی آمریکای جنوبی است که مدتهاست به‌طور گسترده از سوی اینکاها و دیگر بومیان رشته کوه آند به عنوان حیوان بارکش و گوشتی استفاده می‌شود. ارتفاع بدن این حیوان تا شانه‌هایش بین ۱۱۰ تا ۱۳۰ سانتیمتر است وزن آن به۱۲۰ تا ۱۵۰ کیلوگرم می‌رسد. لاما برخلاف شترها فاقد کوهان است و مانند اکثر حیوانات خانگی پوست آن‌ها دارای ترکیب رنگهای متفاوتی چون سفید، قهوه‌ای، سیاه می‌باشد. فرم پاها و لبهای این حیوان بمانند شتر است. از لاما در علم پزشکی همانند دلفین برای درمان بیماران استفاده می‌شود و این حیوان قادر است تا ۳۰ کیلوگرم بار را حمل کند. امروزه دامنه پرورش و نگهداری لاما به خارج از آمریکای جنوبی کشیده شده و در حال حاضر در آمریکا و اروپا این حیوان برای پشم و گوشتش پرورش داده می‌شود.نوع وحشی این حیوان گواناکو نامیده می‌شود.


title: لاما

text: قدمت تاریخچه وجود لاما به سه هزار سال قبل از میلاد مسیح بازمی‌گردد. هنوز به‌درستی قابل اثبات نمی‌باشد که از نظر نژادی آبا و اجداد آن به چه حیوانی بازمی‌گردد ولی آنچه قدر مسلم است لاما ترکیبی از نژادهای گواناکوس (Guanakos) و آلپاکوس (Alpakas) و ترکیبی از ویکونیاز (Vikunjas) می‌باشد که همگی بارور می‌باشند. لاماها حدود چهل میلیون سال پیش در آمریکای شمالی تکامل پیدا کردند. حدود سه میلیون سال پیش به آمریکای جنوبی مهاجرت کردند و در آخرین عصر یخبندان (۱۰ هزار سال پیش) در آمریکای شمالی منقرض شدند. فاتحان اسپانیایی بعد از ورود خویش به قاره آمریکا اقدام به شکار آن‌ها برای استفاده از پوست و گوشتش نمودند و بدنبال آن با وارد نمودن اسب و گوسفند به پرورش گوسفند که از نظر کیفیتی پشم و گوشت دارای اهمیت کمتری بود پرداختند. بر اساس برآورد سال ۲۰۰۷ بیش از هفت میلیون لاما و آلپاکا در آمریکای جنوبی وجود دارد و آمریکا و کانادا هم به ترتیب ۱۵۸ و ۱۰۰ هزار لاما دارند (که از آمریکای جنوبی وارد کرده‌اند).


title: لاما

text: لاماها در حرکات رفتاری روزانه خویش برای اعمال قدرت و نشان دادند درجه قرار گرفتن در گروه به پرتاب آب دهان خویش می‌پردازند که بسیار با دقت هدف را نشانه‌گیری کرده و معمولاً به هدف اصابت می‌نماید. البته آب دهان لاماها قابل شستشو با آب و بی‌خطر است.والبته اینکار نوعی نشانه قدرت آنهاست.


title: لاما

text: از این شتر الیافی زبر و ضخیم بدست می‌آید. طول این الیاف حدود ۲۵ سانتیمتر و در ظاهر شبیه یه الیاف شتر است. سطح آن الیاف دارای فلس‌هایی است که در زیر میکروسکوب به سختی دیده می‌شود. مدولا در مرکز ساختمان داخلی لیف، رنگی است. میزان چربی لاما حدود ۳ درصد می‌باشد. مخلوط این الیاف با الیاف دیگر ایجاد خصوصیت خوب عایق حرارتی در عین سبکی می‌نماید و برای پارچه‌های مرغوب (کت و شلوار) کاربرد زیادی دارد.


title: شتران

text: شُتُران (Camelidae) خانواده‌ای از پستانداران هستند که متعلق به زیرراسته پینه‌پایان از راسته جفت‌سمُان هستند. جانوران این تیره جثه‌ای متوسط تا بزرگ دارند و گردن‌شان بلند و لاغر و سرشان کوچک و باریک است؛ این جانوران پوزه کشیده ای دارند و لب بالایشان دارای یک شکاف است. شتران کاملاً گیاه‌خوار هستند.


title: شتران

text: هرچند که خانواده شتران در گذشته گونه‌های زیادی داشته‌اند اما امروزه تنها هفت گونه از آن‌ها باقی مانده اند که عبارت اند از شتر یک‌کوهانه، شتر دوکوهانه و شتر دوکوهانه وحشی در بر قدیم و لاما، گواناکو ، آلپاکا و شترچه در بر جدید


title: شتران

text: چهار گونه از شتر‌ها توسط انسان به عنوان حیوان بارکش و حیوان خانگی استفاده می‌شوند. شترهای یک‌کوهانه و دوکوهانه در بیابان‌های آسیا و شمال آفریقا از جانوران سفری و بارکش مهم منطقه هستند. شتر یک‌کوهانه به استرالیا نیز برده شده و در بیابان‌های آنجا به صورت وحشی نیز زندگی می‌کند. لاما و آلپاکا حیوانات بارکش و تأمین‌کننده پشم در رشته‌کوه آند هستند.


title: شتران

text: شتر سوری که تازه کشف شده هنوز رسماً توصیف نشده‌است.


title: شتر یک‌کوهانه

text: شتر یک کوهانه یا شتر عربی گونه‌ایی از شترسانان است که در آفریقای شمالی و خاورمیانه زندگی می‌کند.


title: شتر دوکوهانه

text: شتر دوکوهانه یا شتر بلخی گونه‌ای از شترسانان است که در خاور دور، آسیای میانه و خاورمیانه زندگی می‌کند.


title: شتر دوکوهانه

text: دانشمندان معتقدند که برخلاف شتر یک‌کوهانه که در جنوب عربستان اهلی شده‌است، شتر دوکوهانه توسط عشایر کوچ‌نشین آسیای مرکزی، مغولستان و شمال چین اهلی شده‌است و این کوچ‌نشینان شتر دوکوهانه را به منظور حمل و نقل و کارهای سخت اهلی کرده‌اند. بعدها بر اثر پیشرفت تمدن و به وجود آمدن روستاها و دهکده‌ها و استقرار عشایر کوچ‌رو، از شتر دوکوهانه برای شخم‌زنی و لشکرکشی و استفاده از پشم و گوشت و پوست نیز استفاده شده‌است.


title: شتر دوکوهانه

text: تاریخچه پرورش شتر دوکوهانه در چین به قرن‌ها قبل از میلاد باز می‌گردد و سلسله‌های مختلف پادشاهی چین از این حیوان برای مقاصد گوناگون استفاده می‌کرده‌اند.


title: شتر دوکوهانه

text: تاریخچه حضور شتر دوکوهانه در ایران روشن نیست، هرچند که در اوستا کتاب مقدس زرتشتیان که بین سال‌های ۵۳۰ تا ۵۷۰ پیش از میلاد نوشته شده‌است اشاره‌ای فراوان به شتر شده‌است اما مشخص نیست که منظور از شتر کدام گونه آن است. برخی معتقدند که منظور از شتر در اوستا شتر دوکوهانه بوده و شتر یک کوهانه سال‌ها بعد و هم‌زمان با فتوحات ایرانیان در بین النهرین، فلسطین و مصر به ایران وارد شده‌است. این فرضیه مبتنی بر نقش‌هایی است که بر روی دیوارهای تخت جمشید در فاصله زمانی بین قرن ۶ یا ۷ پیش از میلاد ساخته شده است. در جاده ابریشم که نقش بسیار مهمی را در تجارت دنیای قدیم بازی می‌کرد، از شتر دوکوهانه جهت حمل و نقل ابریشم و سایر محصولات تجاری استفاده می‌شد. استفاده وسیع از شتر یک کوهانه برای مقاصد عمومی، بارکشی و میزان تولید سریع گوشت و شیر منجر به عقب نشینی تدریجی شتر دوکوهانه به طرف مناطق شمالی و کشورهایی نظیر قزاقستان، ازبکستان، مغولستان و غیره گردید جایی که شرایط آب و هوایی و دیگر شرایط اقلیمی برای شتر یک‌کوهانه بسیار دشوار بوده و ناچار بوده‌اند که از شتر دوکوهانه استفاده کنند. زیرا شترهای دوکوهانه دارای سم‌های مقاومی برای راه رفتن در زمین‌های سنگلاخی بوده‌اند و همچنین به علت پشم و کرک زیادی که در بدن داشته‌اند در هوای سرد و باد و طوفان‌هایی که معمولاً در مناطق سرد و خشک مغولستان و دامنه کوه‌های هیمالیا وجود داشته حفاظت می‌شده‌اند و بنابراین احتمال می‌رود نسل شترهای دوکوهانه موجود در ایران از نسل شترهای ترددی فوق باشد. تعداد فعلی شترهای دوکوهانه در جهان حدود ۲ میلیون نفر می‌باشند که در کشورهای چین، مغولستان، افغانستان و آسیای مرکزی و به میزان کمتر در ایران و ترکیه و آذربایجان پراکنده‌اند.


title: شتر دوکوهانه

text: تعداد شترهای دوکوهانه در ایران کمتر از یکصد نفر برآورد گردیده‌است که در مناطق شمال غربی و شرق کشور (استان اردبیل و گلستان) زیست می‌کنند که به علت عدم حمایت در تأمین آب و نهاده‌های دامی (علوفه و...) و اعتبارات بانکی شترداران در خطر جدی انقراض هستند.


title: شتر دوکوهانه

text: شترهای دوکوهانه دارای استخوان‌های بزرگ و قوی، پاهای نسبتاً کوتاه، کوهان گرد، لب‌های بزرگ، پوشش پشمی ضخیم، کف پاهای بزرگ و مسطح می‌باشند. میانگین محصول پشم و کرک آن‌ها سالیانه پنج کیلوگرم و در حیوانات نر بالغ، بیش از هشت کیلوگرم و در نرهای اخته شده به ده کیلوگرم می‌رسد. رنگ شترهای دوکوهانه، اغلب قهوه‌ای تیره بوده و وزن زنده آن‌ها به ۷۵۰ تا ۸۵۰ کیلوگرم می‌رسد که در نتیجه وزن جسد آن‌ها ۳۷۵ تا ۴۲۵ کیلوگرم می‌باشد. دوره شیردهی آن‌ها ۱۶۰ روز بوده و در یک دوره شیردهی ۷۰۰ تا ۸۰۰ لیتر شیر تولید می‌کنند که از این مقدار ۳۰۰ لیتر برای مصرف انسان و بقیه به خوراک حاشي ها می‌رسد. شیر آن‌ها از لحاظ ویتامین C بسيار غنی بوده و می‌توان از آن به راحتی فراورده‌های لبنی تهیه نمود که این امر در شترهای یک‌کوهانه نیاز به افزودن بعضی مواد از جمله کلرید کلسیم دارد. بلوغ آن‌ها در چهار سالگی بوده و جفتگیری آن‌ها فصلی می‌باشد. دوره آبستنی آن‌ها ۱۳ ماه طول می‌کشد. به ازای هر ۱۶ تا ۲۵ نفر شتر ماده دوکوهانه، یک نفر شتر نر دوکوهانه بسته به توان شتر نر و تغذیه آن جهت جفتگیری نیاز است. میانگین وزن دیلاق‌های آن‌ها در بدو تولد به ۳۵ کیلوگرم می‌رسد. هر نفر شتر دوکوهانه روزانه در حدود ۱۴ کیلوگرم ماده خشک مصرف می‌کند. شتر ماده دوکوهانه روزانه در فصل تابستان ۳۵ تا ۴۰ لیتر و در فصل زمستان ۲۰ تا ۲۵ لیتر و شتر نر دوکوهانه در فصل تابستان ۴۰ تا ۵۵ لیتر و در فصل زمستان ۲۰ تا ۳۵ لیتر آب می‌آشامد.


title: شتر دوکوهانه

text: شتر دوکوهانه با توجه به ساختمان بدنی خاص خود به شرایط آب و هوای سرد و خشک تطابق یافته و قادر است در راه‌های کوهستانی و پربرف رفت‌وآمد نماید. شتر دوکوهانه می‌تواند در تابستان تا درجه حرارت مثبت ۳۰ درجه سانتی گراد و در زمستان تا درجه حرارت منفی ۳۰ درجه سانتی‌گراد را به خوبی تحمل نماید. متوسط باری را که شتر دوکوهانه می‌تواند حمل نماید ۱۰۰ تا ۱۵۰ کیلوگرم می‌باشد که این موضوع مستقیماً با وضع جسمانی و مسافتی که باید طی نماید بستگی دارد و در مسافت‌های کوتاه (۱۵۵ کیلومتر) می‌توان مقدار بار را تا ۲۵۰ و حتی ۳۰۰ کیلوگرم افزایش داد.


title: شتر دوکوهانه

text: کنراشاو (Konrashov) در سال ۱۹۵۸ اندازه‌های متوسط بدن شتر دوکوهانه در چین را بدین شرح گزارش نموده‌است:


title: شتر دوکوهانه

text: بعضی از عشایر ایران شترهای دوکوهانه نر را با شترهای ماده یک کوهانه تلاقی می‌دهند که شترهای دورگ حاصله در نسل اول یک کوهانه بوده و کوهان آن کشیده تر از کوهان شترهای یک کوهانه می‌باشد و در مجموع خوش‌اندام و دارای سرکوچک، گردن کلفت و کشیده، دم کوتاه، پشم بلند و مجعد روی پیشانی، پس سر و زیر چانه بوده و یکی از خصوصیات مشخص آن‌ها در نسل اول این است که همیشه سنگین‌تر از پدر و مادر خود بوده و وزن آن‌ها به نهصد تا نهصد و پنجاه کیلوگرم می‌رسد و دارای ظرفیت انجام کارهای سخت تری نسبت به شتر دوکوهانه است. اسم این نوع شتر اگر نر بود نر و اگر ماده بود مایاست.


title: شتر دوکوهانه

text: عشایر ایران از این دورگ‌ها جهت حمل بار بیشتر و عبور از مناطق سخت‌گذر که شتر دوکوهانه قادر به رفتن از آنجا نمی‌باشد استفاده می‌کنند. البته این تلاقی بین اولاد نسل اول به بعد به لحاظ ضعیف و غیرطبیعی بودن و مرگ و میر زیاد نتایج آن‌ها توصیه نمی‌شود.


title: شتر دوکوهانه

text: به نظر می‌رسد که در شرایط فعلی به علت قلت جمعیت آنها، وجود همخونی باعث خواهد گردید که انقراض نسل این نوع شتر شدیدتر گردد که راه از بین بردن آن وارد نمودن خون جدید در گله است. بنا به تجربه شترداران یکی از راه‌های تکثیر شترهای دوکوهانه در کشور وارد نمودن خون جدید در گله، انجام تلاقی تدریجی بین دورگ‌های حاصله از تلاقی شتر نر دوکوهانه با ماده یک کوهانه و شتر ماده یک‌کوهانه با شتر نر دوکوهانه در طی سه نسل می‌باشد که نتایج حاصله در تلاقی تدریجی در نسل سوم (F۳)، شتر دوکوهانه با درجه خلوص خونی ۹۴ درصد است.


title: شتر دوکوهانه

text: 1. شترهای دوکوهانه در ایران، تألیف دکتر احسان مقدس ومهندس عباس خدائی، سایت رسمی سازمان دامپزشکی کشور.


title: شتر دوکوهانه

text: . سایت سازمان دامپزشکی کشور بخش پرورش وبیماری‌های شتر به آدرس: https://web.archive.org/web/20090514025034/http://www.ivo.org.ir/portal/old/etelaat/camel/m1.html


title: دیخور

text: دیخور روستای کوچکی است از ازتوابع بخش کوخرد شهرستان بستک و در غرب استان هرمزگان در جنوب ایران. این روستا در دروازه دیخور و زیر بهر دیخور واقع شده‌است.


title: دیخور

text: روستای دیخور از طرف شمال روستای بربار، از طرف جنوب مهران، از طرف مغرب کوه، و از طرف مشرق به پر احمد منتهی می‌شود.


title: دیخور

text: جمعیت این روستا به دامپروری مشغول هستند. پیرامون ۱۰۰ اصله نخل و نیز چشمه کوچکی در روستا وجود دارد. دیخور همچنین دارای ۲ باب آب‌انبار برکه و یک باب مدرسه و یک مسجد است. سد کوچکی در روستا وجود دارد که حوالی ۴ ماه آب باران در خود نگه می‌دارد، آب این سد برای آشامیدن گوسفندها و آبیاری نخلها استفاده می‌شود.


title: دیخور

text: جمعیت این روستا بر اساس سرشماری سال ۱۳۸۵ جمعیت آن ۶۳ نفر (۱۲ خانوار) بوده است.


title: دیخور

text: پیشه مردم این روستا دامداری است، همچنین از کوهای اطراف روستای خود گیاهان داروئی جمع‌آوری می‌کنند و در دهات نزدیک خود می‌فروشند و از این راه امرار معاش می‌کنند.


title: دیخور

text: برای آگاهی بیشتر مراجعه کنید به کتاب "به یاد کوخرد"


title: آلپاکا

text: آلپاکا (انگلیسی: Alpaca) (نام علمی: "Vicugna pacos") گونه‌ای لاما است که در آمریکای جنوبی زندگی می‌کند. مانند لامای معمولی اهلی است ولی برعکس لاما که گوشی موزمانند دارد گوش‌های آلپاکا صاف است. پشم آلپاکا از پشم لاما نرمتر است. بهای مرغوب‌ترین پشم آلپاکا نزدیک به بهای کرک کشمیر معمولی است.


title: آلپاکا

text: گله‌های آلپاکا برای چرا در بلندی‌های ۳۵۰۰ متر به بالا در کوهستان آند در اکوادور و جنوب پرو، شمال بولیوی و شمال شیلی نگهداری می‌شود. آلپاکاها از لاما کوچک‌ترند و از آن‌ها برای بارکشی استفاده نمی‌کنند بلکه تنها از الیاف آن‌ها استفاده می‌شود.


title: آلپاکا

text: از الیاف آلپاکا برای تهیه بافتنی‌هایی همچون پتو، جوراب، کلاه، دستکش، روسری و پونچو بهره می‌گیرند. الیاف آلپاکا در پرو در ۵۲ رنگ طبیعی، در استرالیا در ۱۲ رنگ طبیعی و در ایالات متحده در ۱۶ رنگ طبیعی طبقه‌بندی شده‌اند.


title: آلپاکا

text: در صنعت نساجی واژهٔ آلپاکا بیشتر به یک روش پارچه‌بافی اطلاق می‌شود که در اصل در آن روش در آغاز از پشم آلپاکا استفاده می‌شد. امروزه در آن روش بیشتر از پشم‌های بز مَرغُز موسوم به موهر بهره می‌گیرند.


title: شترچه

text: شترچه یا ویکونیا (vicuña) جانوری از راسته جفت‌سُمان است.


title: شترچه

text: این جانور گونه‌ایی لاما است که در بلندی‌های کوهستان آند در آمریکای جنوبی زندگی می‌کند. از دیگر لاماها کوچک‌تر است. شترچه نیای وحشی آلپاکاهای اهلی است. شترچه یکی از نرم‌ترین و گران‌ترین کرک‌ها را دارد و در زمان اینکاها ارزش زیادی برای آن‌ها قائل بودند و تنها شاهان اینکا اجازه پوشیدن جامه‌های بافته‌شده با پشم شترچه را داشتند. در سال ۱۹۷۴ تعداد شترچه‌های باقی‌مانده به حدود ۶ هزار نفر رسیده‌بود که این جانور در آن سال در فهرست جانوران در حال انقراض قرار گرفت و حفاظت شد. امروزه تعداد آن‌ها به حدود ۳۵۰ هزار رأس رسیده‌است.


title: کرک کشمیری

text: کرک کشمیر که به تنهایی کشمیر هم گفته می‌شود، نوعی از الیاف است که از بز کشمیر و دیگر بزها به دست می‌آید. کشمیر بافتی ظریف، محکم، سبک و لطیف دارد و پوشاک‌های تهیه شده از آن دارای کیفیت بی‌نظیری هستند.


title: کرک کشمیری

text: تاریخچه این پارچه در منگولیا و کشمیر به زمانهای دور برمی گردد. شواهد این پارچه مربوط سه قرن پیش از میلاد مسیح و حتی شاید قبل تر از آن می باشد.


title: کرک کشمیری

text: معامله با ترکستان پشم کشمیری را به خاورمیانه رساند و از آنجا به اروپا و جاهای دیگر رفت. پشم کشمیری بویژه در فرانسه مشهور شد و تاجران به سختی تلاش می کردند تا آن را به بازار اروپا ارسال کنند.


title: کرک کشمیری

text: در قرن 19، تولید پشم کشمیری یک صنعت بزرگ در اروپا شد و معامله محصولات این پشم سود اقتصادی به همراه داشت. تا امروز، گله های بزهای کشمیری در آسیای میانه از معامله پشم کشمیری سود می برند.


title: کرک کشمیری

text: کشمیر با الیاف نرم و لطیفش شناخته می‌شود که به صورت طبیعی پوششی سبک و بدون پرز را فراهم می‌آورد.


title: کرک کشمیری

text: این الیاف به سادگی در همه حالات مختلف قابل استفاده بوده و به شکل نخ‌های سبک یا سنگین تنیده می‌شوند. کشمیر رنگرزی نشده یا همان رنگ طبیعی آن، سفید، خاکستری و قهوه ای‌های مختلف است. همچنین پشم آنگورا را نیز به اسم کشمیر می‌شناسند.