الاختبارات التجريبية للنسبية العامة
اجتازت النسبية العامة قرنًا من الاختبارات الدقيقة بشكل متزايد، بدءًا من انحناء ضوء النجوم وتقدّم مدار عطارد إلى الانزياح الأحمر التثاقلي، وتأخر إشارات الزمن، وسحب الإطار، والموجات الثقالية.
Definition
الاختبارات التجريبية للنسبية العامة هي ملاحظات وقياسات تقارن تنبؤات النظرية بالبدائل، ويتم تحديدها كميًا في المجال الضعيف بواسطة المعاملات البارامترية ما بعد النيوتونية وفي المجال القوي بواسطة توقيت النجوم النابضة وملاحظات الموجات الثقالية.
Scope
يغطي هذا الموضوع الاختبارات الكلاسيكية الثلاثة (تقدّم الحضيض الشمسي لعطارد، انحراف الضوء، الانزياح الأحمر التثاقلي)، وتأخر زمن شابييرو، وسحب الإطار والتقدّم الجيوديسي المقاس بواسطة مسبار الجاذبية B والمدى الليزري القمري، وتوقيت النجوم الثنائية النابضة، والإطار البارامتري ما بعد النيوتوني المستخدم لمقارنة نظريات الجاذبية بالبيانات.
Core questions
- ما هي الاختبارات الكلاسيكية الأصلية التي أسست النسبية العامة؟
- كيف يتم تحديد مدى التوافق بين النظرية والتجربة كميًا؟
- ما هي أنظمة المجال القوي التي توفر أشد الاختبارات الحديثة صرامة؟
Key concepts
- تقدّم الحضيض الشمسي
- انحراف الضوء
- الانزياح الأحمر التثاقلي
- تأخر زمن شابييرو
- سحب الإطار
- المعاملات البارامترية ما بعد النيوتونية
Key theories
- الاختبارات الكلاسيكية
- تتنبأ النسبية العامة بشكل صحيح بتقدّم الحضيض الشمسي الشاذ لعطارد، وانحراف ضوء النجوم الذي يمر بالقرب من الشمس والذي تأكد في كسوف عام 1919، والانزياح الأحمر التثاقلي للضوء الذي يصعد من بئر جهد.
- الإطار البارامتري ما بعد النيوتوني
- مجموعة من المعاملات عديمة الأبعاد تميز حد المجال الضعيف والحركة البطيئة لأي نظرية مترية للجاذبية، مما يسمح لقياسات النظام الشمسي بتقييد الانحرافات عن النسبية العامة بدقة عالية.
Clinical relevance
الآثار النسبية المؤكدة ليست مجرد أكاديمية: يجب تصحيح الانزياح الأحمر التثاقلي وتمدد الزمن في نظام تحديد المواقع العالمي (GPS) وأنظمة الملاحة الفضائية الأخرى، كما أن سحب الإطار وانحناء الضوء يساهمان في علم الفلك الدقيق وتفسير مصادر الفيزياء الفلكية ذات الجاذبية القوية.
History
كان تفسير أينشتاين لعام 1915 لحضيض عطارد هو النجاح الأول؛ وأكدت بعثة إدينغتون الكسوفية عام 1919 انحناء الضوء وجعلت أينشتاين مشهورًا؛ وقامت تجربة باوند-ريبكا بقياس الانزياح الأحمر في عام 1959، واقترح شابييرو تأخر الزمن في عام 1964، وامتدت نتائج النجوم الثنائية النابضة ومسبار الجاذبية B الاختبارات إلى أواخر القرن العشرين وأوائل القرن الحادي والعشرين.
Key figures
- Albert Einstein
- Arthur Eddington
- Irwin Shapiro
- Clifford Will
Related topics
Seminal works
- dyson1920
- will2014
Frequently asked questions
- لماذا كانت بعثة كسوف عام 1919 مهمة جدًا؟
- تطلب قياس انحراف ضوء النجوم بالقرب من الشمس حجب وهج الشمس، وهو ما يوفره الكسوف؛ وقد تطابقت النتيجة مع تنبؤ أينشتاين بقيمة ضعف القيمة النيوتونية، مما أعطى أول تأكيد دراماتيكي للنسبية العامة وشهرة عالمية لأينشتاين.
- هل فشلت النسبية العامة في أي اختبار من قبل؟
- لم يظهر أي اختبار انحرافًا مؤكدًا؛ تتفق النظرية مع جميع قياسات النظام الشمسي، والنجوم الثنائية النابضة، والموجات الثقالية بالدقة الحالية، على الرغم من أن عمليات البحث مستمرة لأن توحيد الجاذبية مع ميكانيكا الكم قد يتطلب تعديلات في النهاية.