نظریہ اضافیت، جو البرٹ آئن سٹائن نے تیار کیا تھا، طبیعیات میں سب سے اہم تصورات میں سے ایک ہے۔ اس نظریہ نے وقت، جگہ اور کشش ثقل کے بارے میں ہماری سمجھ کو بنیادی طور پر بدل دیا۔ اسے دو حصوں میں تقسیم کیا گیا ہے: خصوصی نظریہ اضافیت اور عمومی نظریہ اضافیت۔
خصوصی نظریہ اضافیت
1905 میں آئن سٹائن کی طرف سے تجویز کردہ خصوصی نظریہ اضافیت، حوالہ جات کے inertial فریموں میں اشیاء کے رویے پر مرکوز ہے، جو کہ مسلسل رفتار پر حرکت کرنے والے تناظر ہیں۔ اس نظریہ نے دو اہم اصول متعارف کروائے: اضافیت کا اصول اور روشنی کی رفتار کی مستقل مزاجی۔
رشتہ داری کا اصول
اضافیت کا اصول بتاتا ہے کہ فزکس کے قوانین تمام inertial frames of reference میں یکساں ہیں۔ اس کا مطلب یہ ہے کہ چاہے آپ آرام میں ہوں یا مستقل رفتار سے چل رہے ہوں، طبیعیات کے قوانین تبدیل نہیں ہوتے۔ اس اصول کا ایک دلچسپ نتیجہ یہ ہے کہ آپ اپنے حوالہ کے دائرے سے باہر دیکھے بغیر یہ تمیز کرنے سے قاصر ہیں کہ آپ حرکت کر رہے ہیں یا آرام کر رہے ہیں۔
روشنی کی رفتار کی مستقل مزاجی
آئن سٹائن کا نظریہ اس بات پر زور دیتا ہے کہ خلا میں روشنی کی رفتار مستقل ہے اور روشنی کے منبع یا مبصر کی حرکت سے متاثر نہیں ہوتی ہے۔ یہ رفتار تقریباً \(299,792\) کلومیٹر فی سیکنڈ ہے ( \(c\) )۔ اس سے یہ خیال پیدا ہوتا ہے کہ وقت اور جگہ رشتہ دار تصورات ہیں۔ ایک ہی واقعہ مختلف اوقات اور مقامات پر مبصر کی حرکت کی حالت پر منحصر ہو سکتا ہے۔
وقت کی بازی
اسپیشل تھیوری آف ریلیٹیویٹی کے سب سے دلکش نتائج میں سے ایک ٹائم ڈیلیشن ہے۔ اس اثر کا مطلب یہ ہے کہ وقت مختلف inertial فریموں میں مبصرین کے لیے مختلف شرحوں پر گزرتا ہے۔ وقت کے پھیلاؤ کو بیان کرنے والا فارمولا یہ ہے: \( t' = \frac{t}{\sqrt{1-\frac{v^2}{c^2}}} \) جہاں \(t'\) وقت کا وقفہ ہے۔ حرکت میں مبصر کے ذریعہ ماپا جاتا ہے، \(t\) وقت کا وقفہ ہے جسے اسٹیشنری مبصر کے ذریعے ماپا جاتا ہے، \(v\) حرکت پذیر مبصر کی رفتار ہے، اور \(c\) روشنی کی رفتار ہے۔ یہ مساوات ظاہر کرتی ہے کہ جیسے جیسے \(v\) قریب آتا ہے \(c\) ، \(t'\)\(t\) سے نمایاں طور پر بڑا ہو جاتا ہے، یہ بتاتا ہے کہ حرکت کرنے والے مبصر کے لیے وقت سست ہو جاتا ہے۔
لمبائی کا سنکچن
لمبائی کا سنکچن ایک اور دلچسپ نتیجہ ہے۔ آبجیکٹ حرکت کی سمت میں چھوٹے دکھائی دیتے ہیں جب کسی مبصر کی طرف سے اعتراض کی نسبت حرکت میں دیکھا جاتا ہے۔ لمبائی کے سکڑنے کا فارمولا ہے: \( L' = L \sqrt{1-\frac{v^2}{c^2}} \) جہاں \(L'\) حرکت پذیر مبصر کی طرف سے ماپی جانے والی لمبائی ہے، \(L\) اسٹیشنری مبصر کی طرف سے ماپا جانے والی لمبائی ہے، \(v\) حرکت پذیر مبصر کی رفتار ہے، اور \(c\) روشنی کی رفتار ہے۔ اس سے ظاہر ہوتا ہے کہ جب کسی چیز کی رفتار روشنی کی رفتار کے قریب آتی ہے تو اس کی لمبائی کم ہوتی جاتی ہے۔
بڑے پیمانے پر توانائی کی مساوات
خاص نظریہ اضافیت سے نکلنے والی سب سے مشہور مساوات \(E=mc^2\) ہے، جو بڑے پیمانے پر توانائی کی مساوات کا اظہار کرتی ہے۔ اس کا مطلب یہ ہے کہ بڑے پیمانے پر توانائی میں تبدیل کیا جاسکتا ہے اور اس کے برعکس۔ اس مساوات نے جوہری توانائی کی ترقی اور ستاروں میں توانائی کی پیداوار کو سمجھنے میں کلیدی کردار ادا کیا۔
عمومی نظریہ اضافیت
1915 میں، آئن سٹائن نے سرعت اور کشش ثقل کو شامل کرنے کے لیے اپنے نظریہ کو بڑھایا، جس کے نتیجے میں اضافیت کے عمومی نظریہ کا آغاز ہوا۔ اس نظریہ نے کشش ثقل کو عوام کے درمیان ایک قوت کے طور پر نہیں بلکہ ماس کی وجہ سے خلائی وقت کے گھماؤ کے طور پر سمجھنے کے لیے ایک نیا فریم ورک فراہم کیا۔
خلائی وقت کا گھماؤ
اضافیت کا عمومی نظریہ بتاتا ہے کہ سیارے اور ستارے جیسی بڑی چیزیں اپنے ارد گرد خلائی وقت کے تانے بانے میں گھماؤ کا باعث بنتی ہیں۔ اسپیس ٹائم کا یہ گھماؤ، بدلے میں، اشیاء کی حرکت کو ہدایت کرتا ہے، جسے ہم کشش ثقل کی قوت کے طور پر سمجھتے ہیں۔ ماس وارپس اسپیس ٹائم کی موجودگی، اور اس مڑے ہوئے اسپیس ٹائم میں اشیاء جس راستے پر چلتی ہیں وہی ہے جسے ہم کشش ثقل کے مدار کے طور پر دیکھتے ہیں۔
کشش ثقل وقت کی بازی
کشش ثقل وقت کی بازی جنرل تھیوری آف ریلیٹیویٹی کی پیشین گوئی ہے۔ اس میں کہا گیا ہے کہ مختلف کشش ثقل کی صلاحیت والے خطوں میں وقت مختلف شرحوں سے گزرتا ہے۔ آپ کسی سیارے یا ستارے جیسی بڑی چیز کے جتنے قریب ہوتے ہیں، اس علاقے کے مقابلے میں کم وقت گزرتا ہے جس سے بڑے پیمانے پر دور ہوتا ہے۔ اس اثر کی تصدیق زمین کی سطح اور مدار میں گھڑیوں کے گزرنے کے وقت کا موازنہ کرنے والے تجربات سے ہوئی ہے۔
تجرباتی تصدیق
نظریہ اضافیت کی تصدیق متعدد تجربات اور مشاہدات کے ذریعے ہوئی ہے۔ سب سے مشہور ٹیسٹوں میں سے ایک 1919 میں سورج گرہن کے دوران کشش ثقل کے ذریعے روشنی کے موڑنے کا مشاہدہ تھا، جس نے آئن سٹائن کی اس پیشین گوئی کی تائید کی کہ سورج جیسے بڑے شے کے قریب سے گزرنے پر روشنی جھک جائے گی۔ ایک اور تصدیق گلوبل پوزیشننگ سسٹم (GPS) سے آتی ہے، جو کہ رشتہ داری کے خصوصی اور عمومی نظریات دونوں پر غور کرتا ہے۔ GPS سیٹلائٹ دونوں اس رفتار سے متاثر ہوتے ہیں جس سے وہ حرکت کرتے ہیں (خصوصی رشتہ داری) اور زمین کی سطح (جنرل ریلیٹیویٹی) کے مقابلے میں کمزور کشش ثقل کے میدان۔ درست مقام کا ڈیٹا فراہم کرنے کے لیے نظام کے لیے ان متعلقہ اثرات کے لیے ایڈجسٹمنٹ ضروری ہیں۔ نظریہ اضافیت ایٹموں کے رویے سے لے کر کہکشاؤں کی حرکیات تک، کائنات کے بارے میں ہماری سمجھ پر گہرا اثر ڈالتا ہے۔ بظاہر تجریدی نوعیت کے باوجود، اس کے اصول ان ٹیکنالوجیز میں اہم کردار ادا کرتے ہیں جنہیں ہم ہر روز استعمال کرتے ہیں اور کائنات کی تلاش میں رہنمائی کرتے رہتے ہیں۔
