NİSBİLİK

Nisbilik nəzəriyyəsi — təbiətdə baş verən fiziki proseslərin məkan və zaman xassələrinin fundamental nəzəriyyəsi. Bu nəzəriyyə, adətən, Albert Eynşteynin bir-biri ilə əlaqəli iki nəzəriyyəsini: xüsusi və ümumi nisbiliyi əhatə edir. Xüsusi nisbilik nəzəriyyəsi qravitasiya qüvvəsinin iştirak etmədiyi bütün fiziki hadisələrə aiddir. Ümumi nisbilik nəzəriyyəsi cazibə qanunu və onun digər təbiət qüvvələri ilə əlaqəsini izah edir. O astronomiya da daxil olmaqla kosmologiya və astrofizika sahəsinə aiddir. Nəzəriyyə 20-ci əsrdə nəzəri fizika və astronomiyanı dəyişdirərək, ilk növbədə İsaak Nyutonun yaratdığı 200 illik mexanika nəzəriyyəsinin yerini aldı. O fəza və zamanın vahid varlığı kimi 4-ölçülü fəza-zaman, eynivaxtlılığın nisbiliyi, kinematik və qravitasional zaman yavaşlanması və uzunluğun qısalması kimi anlayışları təqdim etdi. Fizika sahəsində nisbilik, nüvə əsrinin başlanğıcını qoymaqla yanaşı elementar hissəciklər və onlar arasındakı fundamental qarşılıqlı təsirlər haqqındakı elmin təkmilləşməsinə də səbəb oldu. Nisbilik nəzəriyyəsinin köməyilə kosmologiya və astrofizika neytron ulduzları, qara dəliklər və qravitasiya dalğaları kimi qeyri-adi astronomik hadisələri proqnozlaşdırdı. Albert Eynşteyn 1905-ci ildə Albert A. Maykelson, Hendrik Lorens, Anri Puankare və başqalarının əldə etdiyi bir çox nəzəri və empirik nəticələrə əsaslanaraq xüsusi nisbilik nəzəriyyəsini nəşr etdirdi.

Fizikada nisbilik prinsipi fizika qanunlarını təsvir edən tənliklərin bütün məqbul hesablama sistemlərində eyni formaya malik olduğunu tələb edir. Məsələn, xüsusi nisbilik çərçivəsində Maksvell tənlikləri bütün inersial hesablama sistemlərində eyni formaya malikdir. Ümumi nisbi nəzəriyyəsi çərçivəsində Maksvell tənlikləri və ya Eynşteyn sahə tənlikləri ixtiyari hrsablama sistemlərində eyni formaya malikdir. İstər biləvasitə (Nyuton mexanikasında olduğu kimi), istərsə də açıq şəkildə (Albert Eynşteynin xüsusi nisbilik və ümumi nisbilik nəzəriyyəsində olduğu kimi) elmdə bir neçə nisbilik prinsipi uğurla tətbiq edilmişdir. Elmin əksər bölmələrində nisbiliyin müəyyən prinsipləri geniş şəkildə qəbul edilmişdir. Ən geniş yayılanlardan biri hər hansı təbiət qanununun hər zaman eyni olması inamıdır və elmi araşdırmalar ümumiyyətlə təbiət qanunlarının onları ölçən şəxsdən asılı olmayaraq eyni olduğunu fərz edir. Bu cür prinsiplər ən fundamental səviyyələrdə elmi araşdırmaya daxil edilmişdir. İstənilən nisbilik prinsipi təbiət qanununda simmetriya təyin edir, yəni qanunlar bir müşahidəçiyə digərinə göründüyü kimi eyni görünməlidir. Noter teoremi adlanan nəzəri nəticəyə görə, hər hansı belə simmetriya saxlanma qanununu ifadə edir. Məsələn, müxtəlif vaxtlarda iki müşahidəçi eyni qanunları görürsə, enerji adlanan kəmiyyət saxlanır.

Qalileo Qaliley cisimlərin hərəkətinin öyrənilməsinə dair tədqiqatlarını ümumiləşdirərək 1636-cı ildə özünün nisbilik prinsipini formalaşdı: Mexanika qanunları bütün ətalət hesablama sistemlərində eynidir. Bu prinsip mexaniki hərəkət tənliklərinin quruluşuna müəyyən sərhəd qoydu: mexaniki hərəakəti ifadə edən tənliklər bütün ətalət hesablama sistemlərinda eyni şəkildədir. Klassik adlandırılan bu təsəvvürlərə görə, mexaniki hərəkəti xarakterizə edən zaman mütləq hesab olundu - cismin xətti ölçüləri onun sükunətdə və ya hərəkətdə olmasından asılı deyildir, işıq sürəti isə sonsuz böyük qəbul olundu. Nyuton mexanikası bütövlükdə bu prinsip üzərində qurulmuşdur. Beləliklə, klassik mexanikada koordinat, zaman, uzunluq və sürətlərin müxtəlif ətalət hesablama sistemlərəin nəzərən əlaqələri yığcam formada "Qaliley çevrilmələri" adlanan və ondan çıxan nəticələrlə təsvir edildi).

Xüsusi nisbilik nəzəriyyəsi — bütün ətalət sistemlərində məkan və zamanın maksimum bircinsliyinə əsaslanır. Məkan-zamanın maksimum bircinsliyinə görə: 1) bütün fəza nöqtələri eyni hüquqludur, yəni hər fiziki prosesi eyni şəkildə fəzanın istənilən nöqtəsində icra etmək mümkündür; 2) fəza izotropdur, yəni hər hansı fiziki proses bir-birinə nəzərən müxtəlif istiqamətlərdə yönəlmiş sistemlərdə (və ya cihazlarda) eyni şəkildə gedir; 3) hər hansı fiziki prosesi eyni şəkildə istənilən vaxt təkrar etmək olar (zaman sürüşməsi). Məkan və zaman maksimum bircinsliyi yalnız qravitasiya effektləri nəzərə alınmadıqda doğru olur. Xüsusi nisbilik nəzəriyyəsi hərəkət edən mühitin elektrodinamikası qanunlarındakı ziddiyyətlərin həlli, xüsusən, işığın aberrasiyası, onun hərəkət edən mühitdə yayılması, Yerin efirə nəzərən hərəkətinin təyin edilməsindəki uğursuzluqların (Maykelson təcrübəsinin mənfi nəticəsi) izahı prosesində yaradılmış və Albert Eynşteyn onu iki postulat şəklində ifadə etmişdir: a) fiziki proseslər (işıq, elektromaqnit, istilik, mexaniki və s.) bütün ətalət sistemlərində özlərini eyni cür aparır, yəni bu prosesləri ifadə edən diferensial tənliklər bütün ətalət sistemlərində eyni şəklə malikdir (tənliklər invariant, kovariant qalır). Bu postulat Eynşteynin nisbilik prinsipi adlanır. Qalileo Qaliley onu mexanika qanunları üçün ifadə etmişdir; b) işıq (və ya elektromaqnit dalğası) vakuum da bütün ətalət sistemlərində və bütün istiqamətlərdə eyni sürətlə yayılır.

Ümumi nisbilik nəzəriyyəsi (alm. allgemeine Relativitätstheorie‎) – Albert Eynşteyn tərəfindən 1915–1916-cı illərdə irəli sürülmüş, xüsusi nisbilik nəzəriyyəsi üzərində təkmilləşdirilmiş, cazibə qüvvəsinin həndəsi nəzəriyyəsi. Digər metrik nəzəriyyələr kimi ümumi nisbilik nəzəriyyəsində də qravitasiya effektlərinin məkan-zaman müstəvisində yerləşən fiziki cisim və sahələrin qüvvə qarşılıqlı təsirləri ilə deyil, kütlə-enerji qarşılıqlı təsiri ilə əlaqədar zaman-məkan müstəvisinin özünün deformasiyası ilə şərtləndiyi fikri irəli sürülür. Ümumi nisbilik nəzəriyyəsi cazibə qüvvəsinin digər metrik nəzəriyyələrindən zaman-məkan müstəvisinin əyimi (deformasiyası) ilə materiya arasında əlaqəni təmin edən Eynşteynin tenliklərindən istifadə ilə fərqlənir. Ümumi nisbilik nəzəriyyəsi müşahidələrlə sübuta yetirilə bilən ve mütəmadi olaraq beynəlxalq astronomik birlikləri tərəfindən istifadə olunan, eləcə də yerin süni peyklərinin naviqasiyası kimi mühəndisi-tətbiqi sahələrdə də geniş istifadə olunan, hal-hazırda cazibə qüvvəsi haqqında ən uğurlu nəzəriyyə hesab olunur. Ümumi nisbilik nəzəriyəsinin ilk uğuru onun Merkuri planetinin perigeyasının anomal presessiyasının izahında olmuşdur. Sonradan 1919-cu ildə ingilis astronomu Artur Eddinqton ümumi nisbilik nəzəriyyəsinin verdiyi proqnozu həm kəmiyyət, həm də keyfiyyət baxımından tamamilə sübut edən tam Günəş tutulması anında işığın Günəş yaxınlığında sapmasının (eyilməsi) müşahidə etməsini bildirmişdir. Bundan sonra nəzəriyyənin zamanın qravitasiya ləngiməsi, qırmızı qravitasiya sürüşməsi, qravitasiya sahəsində siqnalın yubanması və dollayı yolla olsa da, qravitasiya şüalanması kimi bir sıra proqnozları çoxsaylı müşahidələr və təcrübələrlə sübuta yetirilimişdir. Ümumi nisbilik nəzəriyyəsinin heyrətamiz uğuruna baxmayaraq, onu kvant nəzəriyyəsinin klassik hüdudu kimi istifade etmək mümkün olmadığından elmi dairələrdə nəzəriyyə barədə diskomfort hələ də hökm sürməkdədir. İkincisi, nəzəriyyə qara dəliklərə və ümumilikdə, zaman-məkan strukturunda sinqulyarlıqlara baxıldıqda aradan qaldırıla bilinməyən fiziki ziddiyətlərin ortaya çıxmasını proqnoz vererek özü öz tətbiqinin hüdudlarını gösterir.