Харьцангуйн онол; Таталцлын хүч, орон зайн муруйлт

Хурд, орон зай цаг хугацаа, энерги массын тухай ойлголтыг хамрах "Харьцангуйн тусгай онол"-ыг суут бүтээл гэдэгтэй эрдэмтэд санал нийлдэггүй. Иймд хэрэв Эйнштэйн нээгээгүй байсан бол өөр хэн нэгэн эрдэмтэн магадгүй 5 жилийн дотор нээх боломжтой байсан гэж үздэг. Харин Харьцангуйн ерөнхий онол бол жинхэнэ суут бүтээл бөгөөд энэ хэмжээгээрээ энгийн хүмүүст ойлгоход төвөгтэй байж магадгүй.

Автобус хөдлөх үед дотор нь зогсож байгаа зорчигчийн биеийг хойноос нь татах мэт хүч үйлчилдэг. Мөн тогтмол хурдтай хөдлөж байгаад хурдаа огцом сааруулах үед зорчигчид урагш татагдах мэт хүч үйлчилнэ. Цонхны хөшгийг хаах, хөдөлгүүрийн дуу чимээг тусгаарлах зэргээр гадна орчны тухай мэдээлэл авах боломжгүй тохиолдолд тогтмол хурдаар хөдлөж буй автобусны зорчигч автобус хөдлөж байгаа эсэхийг мэдэрч чадахгүй.

Арай өөр хэлбэрийн жишээ авч үзье. Газрын гадарга дээр хөдөлгөөнгүй байрлах пуужин дотор байгаа хүний биед зөвхөн хүндийн хүч л үйлчилнэ. Тэгвэл сансарт хөөрч, хурдаа аажим нэмэгдүүлж байгаа пуужин доторхи хүний хувьд бид цахилгаан шатаар өгсөх үед мэдэрдэгтэй адил таазнаас шал руу чиглэсэн хүч үйлчилнэ. Пуужинд суугаа хүн хүндийн хүч болон хурдатгалаас үүдэх хүчний алиных нь үйлчлэлд орж байгаагаа мэдрэх боломжгүй.

Тэгвэл Эйнштейн хурдатгалаас үүдэх (инерцийн) болон таталцлын хүчийг нэг зүйл гэж дүгнэжээ. Адилтгалын зарчим (equivalence principle) хэмээх энэ дүгнэлт нь түүнд суут онол нээхэд нь маш том ураг зориг өгөх болно. Таталцлын хүчийг бид ерөнхий тохиолдолд дэлхийн төв рүү, босоо чиглэлээр үйлчилдэг гэж ойлгодог ч зорчиж буй тээврийн хэрэгслийн чиглэлээс хамааран бидний биед өөр хэлбэрээр мэдрэгддэг.

Пуужин дэлхийн хүндийн хүчний үйлчлэлээр чөлөөт уналт хийж байна хэмээн төсөөлье. Энэ тохиолдолд пуужин дотор байгаа хүнд хүндийн хүч үйлчлэхгүй бөгөөд сансарын жингүйдлийн орчинд байгаа мэт сэтгэгдэл төрнө. Жишээг илүү тодорхой болгох үүднээс чөлөөт уналт хийж буй пуужин доторхи хүний 2 талд теннисний 2 бөмбөг адил өндөрт хөвж байна хэмээн төсөөлье. Пуужин унаж доошлох тусам 2 бөмбөг хоорондоо бага багаар ойртсоор байх болно. Хэрэв бөмбөгүүд босоо чиглэлд байрласан тохиолдолд хоорондын зай бага багаар холдох болно.

Яагаад ийм үзэгдэл ажиглагдаж болов. Дэлхийгээс харвал хүндийн хүч дэлхийн төв рүү чиглэх учир хялбар тайлбарлагдах боломжтой. Өөрөөр хэлбэл хүндийн хүчний үйлчлэлээр хэвтээ чиглэлд байгаа хоёр бөмбөгний хоорондох зай ойртоно. Босоо чиглэлд байрласан тохиолдолд доод талын бөмбөгөнд илүү их хүндийн хүч үйлчлэх учир илүү хурдан унаж, бөмбөг хоорондын зай холдох болно.

Гэвч чөлөөт уналт хийж буй пуужин доторхи хүний зүгээс ажиглахад хүн ч, бөмбөг ч жингүйдэж байгаа, өөрөөр хэлбэл тэдэнд хүндийн болон өөр ямар нэгэн хүч үйлчлэхгүй учир ямар нэгэн хөдөлгөөн ажиглагдах учиргүй. Эйнштэйн үүнийг орон зайн муруйлтаар тайлбарлав. Хүндийн буюу таталцлын хүч нь орон зайг муруйж, гажихад хүргэдэг байна. Орон зайн тэнхлэгийн шугамууд хэрэв муруйлтгүй гэж үзвэл шулуун шугамууд байх ёстой. Гэтэл муруйсан гэж үзэх тохиолдолд тэнхлэгийн шугамууд ч бас муруйж тахийна. Бөмбөлгийн хөдөлгөөн үнэн чанартаа орон зайн муруйлтын үр дүн байжээ.

Орон зайн муруйлтыг хоёр хэмжээст хавтгай орон зайгаар ойлгомжтой тайлбарласан жишээ түгээмэл байдаг. Зөөлөн материалаар хийсэн хавтгай гадарга дээрх шугамууд тэгш байна. Хэрэв гадарга дээр хүнд төмөр бөмбөлөг тавибал гадарга хотойж, бөмбөлөг доош сууна. Харин гадарга дээрх шугамууд муруйж, орон зай гажилтад орсоныг илтгэнэ. Муруйж гажсан хавтгай орон зайн жишээн дээр дээр дурдсан 2 бөмбөлгийн жишээг ч бас давхар ажиглах боломжтой.

Төмөр бөмбөлгийн хонхойлгосон хэсгийн захад адил зайнаас жижиг хос хуванцар бөмбөлгийг өнхрүүлбэл төмөр бөмбөлөгт ойртох тусам хоорндын зай нь багасна. Хос хуванцар бөмбөлгийг төмөр бөмбөлгийн төвтэй огтлолцсон нэг чиглэлд зэргэцүүлэн байрлуулж өнхрүүлбэл төмөр бөмбөлөгт ойр байрлах бөмбөлөг илүү хурдан өнхөрч, хооронды зай холдож байгааг ажиглаж болно.

Жишээ болгон авч буй хавтгай зөөлөн гадарга дээр хөнгөн бөмбөлөг тавибал бага зэрэг хотойно. Бөмбөлгийн жин ихсэх тусам гадаргын хотойлт ихсэж, жин ихтэй биет орон зайг илүү их хэмжээгээр муруйлгадаг болохыг илтгэнэ. Хэрэв хоёр өөр бөмбөлгийг гадаргад байрлуулбал нэг нэгнийхээ үүсгэсэн хонхорхой руу чиглэн өнхрөх мэт хөдөлгөөнийг ажиглаж болно. Мөн хүнд жинтэй бөмбөлгийн үүсгэсэн хонхорхой их учир жижиг хөнгөн бөмбөлөг түүн рүү өнхрөн орон нь амархан байна.

Хавтгай зөөлөн гадаргын жишээг гурван хэмжээст сансар огторгуй, бөмбөлгүүдийг од, гаригс байна хэмээн төсөөлвөл туйлын сонирхолтой бөгөөд танил дүр зураг харагдана. Огторгуйн одод, гаригууд хоорондоо тодорхой хүчээр таталцдаг, аварга гаригийн татах хүч их, жижиг гаригийнх бага байна. Орон зайн муруйлт нь Эйнштэйнээс хэдэн зуун жилийн өмнө нээгдсэн ертөнц дахины таталцлын хуулийн тайлал болжээ.

Харьцангуйн ерөнхий онолын хүрээнд ертөнцийн бүхий л үзэгдэл таталцын хүчнээс үүдэлтэй орон зайн муруйлтын дагуу явагдана. Иймд гэрлийн бөөмс хүртэл чиглэлээ өөрчилдөг байна. Энэ нь 1919 хийгдсэн нар хиртэлтийн үеийн бодит ажиглалтаар батлагджээ. Ажиглалтаар хиртэлтийн үед нарны цаана байрлах ёстой нэгэн од байх ёстой байрлалаас зөрж, гэрэл нь ажиглагдсан байна. Харьцангуйн ерөнхий онол зөв байв.

Мөн онолоос урьдчилан таамаглагдсан, мөн таамаглал нь баталгаажсан зүйлсийн нэг нь хар нүх юм. Хар нүхний ойролцоох орон зайн муруйлт хязгааргүйд хүрэх учир гэрэл хүртэл түүнд татагдан унана. Орон зайн муруйлт нь зөвхөн орон зайн хэмжээс бус бүхий л тэнхлэгийг хамарч, цаг хугацааг ч бас өөрчилдөг. Иймд хар нүхэнд ойртох тусам цаг хугацаа удаашрах болно.

Харьцангуйн ерөнхий онол нь цаг хугацаагаар аялах боломжтойг харуулдаг. Хэрэв хүн сансарын хөлгөөр тодорхой хурдаар хөөрч, эргэн ирвэл их хэмжээний таталцлын хүч үйлчлэх учир түүний цаг хугацаа удааширч, ирээдүйд аялах болно. "Өтний нүх" хэмээх цаг хугацааны хонгилоор нэвтэрч өнгөрсөн цаг үе рүү аялах нь мөн адил онолын хувьд боломжтой гэгддэг билээ.

Харьцангуйн онол нь алс холын гариг эрхэсийг судлах сансарын станцаас авахуулаад GPS зэрэг бидний өдөр тутмын амьдралд нэвтрээд байгаа олон технологид ашиглагдаж байна. Мөн сансар, одон орон судлал, орчлон ертөнцийг танин мэдэхэд чиглэсэн шинжлэх ухааны олон төрлийн судалгаанд үндэс суурь нь болж, голлох үүргийг гүйцэтгэсээр байна.

эх сурвалж, NHK

Одон орон, Сансар судлал