Харьцангуйн онол; Хурд

Харьцангуйн онол гэж юу вэ. "Халуун пийшин дээр гараа нэг хором тавь, бүхэл бүтэн нэг цаг өнгөрсөн мэт урт удаан санагдана. Харин сайхан бүсгүйтэй нэг цаг хөгжилтэй яриа дэлгэн суу, дөнгөж нэгээхэн хором өнгөрсөн мэт санагдах болно" хэмээн 20-р зууны суут эрдэмтэн, А.Эйнштейний "өөрийнх нь тодорхойлсон"-оос өөрөөр орчлон ертөнцийн зүй тогтлыг тайлбарласан агуу онолын тухай ойлголт мэргэжлийн бус хүмүүст тэр болгон байдаггүй.

Тэгвэл тус блог энэхүү онолын талаар энгийн хүмүүст ойлгомжтой хэлбэрээр тайлбарласан мэдээллийг цувралаар хүргэж байна. "Харьцангуйн онол" нь хоёр хэсгээс бүрддэг. 1905 онд нийтлэгдсэн "Харьцангуйн тусгай онол" гэрлийн хурд, орон зай, цаг хугацаа, масс, энергийн шинж чанарыг тодорхойлсон бол 1916 онд нийтлэгдсэн "Харьцангуйн ерөнхий онол" нь таталцлын хүч, түүнээс үүдэлтэй орон зайн муруйлтын тухай ойлголтыг хамарсан илүү өргөн хүрээний онол юм. Ингээд алдарт онолоо хэрхэн боловсруулсан талаар сонирхоё.

Эйнштэйн 1879 онд Германы нэгэн еврей гэр бүлийн том хүү болон мэндэлжээ. Тэрээр бага сургуульд тооны хичээлдээ сайн байсан боловч хэл ярианы хөгжил муутай түүнийг бусад хүүхдүүд нүд үзүүрлэн "тэнэг" хэмээн дууддаг байв. Эйнштэйн хангалттай ерөнхий боловсрол эзэмшиж амжилгүйгээр 15 насандаа дунд сургуулиа орхижээ. Харин орчлон ертөнцийн зүй тогтлын тухай бодол эргэцүүлэл түүний оюун ухаанаас салаагүй бөгөөд 16 насандаа гэрлийн нууцыг эрж хайж эхэлсэн байна.

Хэрэв хүн толь бариад гэрлийн хурдаар хөдөлбөл өөрийнх нь дүрс толинд үзэгдэх болов уу. Хүний нүүр царай толинд харагдана гэдэг нь нүүрнээс туссан (ойсон) гэрэл толинд ойж, нүдэнд мэдрэгдэж байгаа хэрэг юм. Харин толинд харагч хүн өөрөө гэрлийн хурдаар хөдөлж байгаа бол нүүрнээс нь туссан гэрэл толинд хүрч амжих уу. Энэ асуултын хариуг олохыг эрмэлзсэн залуу Эйнштейний эрэл хайгуул алдарт харьцангуйн онолыг нээх үндэс суурь болжээ.

Тэрээр 18 насандаа Цюрихийн политеxникийн дээд сургуульд элсэн орж өөрийн дуртай тоо, физикийн чиглэлээр хичээллэх болов. Харин уг сургуулиа төгсөх үед түүнд ажил олоход хэцүү байсан тул нэгэн танилынхаа туслалцаатайгаар Швейцарийн патентийн байгууллагад шинжээчээр ажилд оржээ. Эйнштэйн ажиллахын зэрэгцээ гэрээр судалгаа хийж, 3 жилийн дараа шинэ онолоо танилцуулсан байна. Төрийн байгууллагын жирийн нэгэн ажилчны бүтээсэн онол их сургуулийн эрдэмтэн судлаачдаас авахуулаад бүхэл бүтэн шинжлэх ухааны салбарынхныг гайхашруулав.

1905 онд нийтлэгдсэн "Хөдөлж буй биетийн цахилгаан хүчний онол" буюу сүүлд нийтэд нэрлэгдэж заншснаар "Харьцангуйн тусгай онол" тэр дороо дэлхий дахины эрдэмтэдийн дунд хүлээн зөвшөөрөгдөв. Энэ онолын хамгийн том ач холбогдол нь гэрлийн нууцыг тайлж физикийн шинжлэх ухааныг мухардлаас гаргасан явдал юм. Тухайн үеийн эрдэмтэд гэрлийн хурд секундэд 300 мянган км гэдгийг тогтоосон байсан боловч хөдөлж буй биетээс цацарсан гэрлийн хурд өөрчлөгдөх эсэх талаар хариулт өгч чадахгүй байв.

Бид автомашинаар зорчиж байх үедээ өөдөөс ирж байгаа машинууд маш хурдан хугацаанд ойртож ирдэгийг анзаардаг. Тэгвэл араас ирж байгаа машин аажим, алгуур ойртож ирдэг. Энэ үзэгдлийн учир шалтгаан урдаас болон араас ирж байгаа машинууд ойролцоо хурдаар хөдөлж байлаа ч бидний өөрсдийн машин мөн адил тодорхой хурдаар хөдөлж байгаагаас хамаардаг. Тэгвэл хөдөлж байгаа биетээс цацрах гэрлийн хувьд үүнтэй төстэй үзэгдэл ажиглагддаг болов уу.

Хэрэв тийм бол сансарын вакум орчинд гэрэл адил хурдаар тархах боловч ямар нэгэн гаригийн хөдөлгөөний чиглэлээс хамааран түүнийг угтан ирж байгаа гэрэл хурдан, араас гүйцэн ирж байгаа гэрэл удааширч ирэх учиртай. Эрдэмтэд дэлхий нарыг тойрон эргэх явцад нар луу ойртох үед түүнээс ирэх гэрлийн хурд, мөн нарнаас холдох үеийн гэрлийн хурдыг тус тус  хэмжсэн боловч адил хэмжээтэй байв.

Үүний учир шалтгааныг тухайн үеийн шинжлэх ухаан тайлбарлаж чадахгүй байв. Эрдэмтэд янз бүрийн онол дэвшүүлж байсан боловч нэг нь ч үнэмшил төрүүлэлгүй мухарджээ. Харин "харьцангуйн тусгай онол" эргэлзээг тайлах гайхалтай зөв хариултыг өгч, асуудлыг эцэслэн шийдвэрлэв. Гэрлийн хурд биетийн хөдөлгөөнөөс хамаараxгүйгээр тогтмол хэмжээтэй байна. Гэрэл ямар ч нөхцөлд хурдаа өөрчлөхгүй учир хүн толь бариад хичнээн өндөр хурдаар хөдөлсөн ч нүүр нь толинд харагдсаар байх болно.

Эйнштейний онол 17-р зууны суут эрдэмтэн Галилейн боловсруулсан "харьцангуйн дүрэм"-д суурилжээ. Галилейн үеийн эрдэмтэд нарны аймгийн зүй тогтлын талаар, дэлхий нарыг тойрч эргэдэг хэмээх "нар төвт онол", нар дэлхийг тойрч эргэдэг хэмээх "дэлхий төвт онол"-д санал хуваагдаж байв. Өндөр цамхагаас чулуу унагах туршилт хийе. Чулуу унагасан цэгийн эгц доорхи газарт унана.

"Энэ бол дэлхий нарыг тойрч эргэдэггүйн нотлогоо" хэмээн "дэлхий төвт онол"-ыг дэмждэг эрдэмтэд үзэж байв. "Дэлхий үнэхээр нарыг тойрч эргэдэг бол чулуу цамхагийн эгц доор бус илүү хол зайд унах ёстой. Учир нь чулуу унаж байх явцад дэлхий анхны байрлалаас хөдлөж холдох учиртай." Харин "нар төвт онол"-ыг дэмжигч Галилей туршилтыг арай өөр хэлбэрээр хийж уг нотлогоог няцаав.

Зогсоолд байгаа завины шурагнаас чулууг унагаавал эгц доош чиглэн унана. Энэ үзэгдэл завин дээр болон арал дээр байгаа ажиглагчид адилхан харагдана. Дараа нь тодорхой чиглэлд хөдлөж байгаа завины шурагнаас чулууг унагаая. Завин дээр байгаа хүнд чулуу эгц доош унаж харагдах боловч арал дээр байгаа хүнд чулуу хагас дугуйрсан траектор үүсгэн унаж байгаа нь харагдана. Чулууны хөдөлгөөн нь ажиглагчийн байрлалаас хамаарах харьцангуй үзэгдэл. Иймд нар дэлхийг тойрч эргэдэг эсэхийг дэлхий дээр байгаа бид чулуу унагах туршилтаар нотлох боломжгүй.

Биет хөдлөж байсан ч, үгүй байсан ч ойролцоох ажиглагчийн хувьд түүний хөдөлгөөний хууль адил байна хэмээн Галилей дүгнэжээ. Эйнштейн биетийн хөдөлгөөний физик шинж чанарыг тайлбарласан "Галилейн харьцангуйн дүрэм"-ийг гэрэлд хүртэл өргөжүүлсэн юм. Эйнштейний өмнөх үеийн эрдэмтэд "гэрлийн хурд хувьсан өөрчлөгддөггүй, тогтмол шинж чанартай" гэдгийг хүлээн зөвшөөрч чадахгүй байсан нь 17-р зууны үеийн эрдэмтэдтэй адил алдаатай үзэл бодол байв.

Харин Эйнштейн гэрлийн хурдны шинж чанарыг судлах явцдаа Галилейн оронд өөрийгөө тавьж үзсэнээр, гэрэл хөдлөж буй болон хөдөлгөөнгүй ажиглагчийн хувьд аль ч тохиолдолд адил хурдтай байна хэмээн дүгнэв. Хөдөлгөөнт биетийн хурд туулсан зай, түүнд харгалзах хугацаанаас хамаардаг. Гэвч "харьцангуйн тусгай онол"-ын хүрээнд гэрлийн хурдыг тогтмол гэж тооцвол нөхцөл байдлаас хамаарч цаг хугацаа болон орон зай хувьсан өөрчлөгдөх учиртай. Өөрөөр хэлбэл тэдгээр нь тогтмол хэмжигдэхүүн биш бөгөөд хувьсан өөрчлөгддөг байхнэ.

үргэлжилнэ

Одон орон, Физик