วิทยาศาสตร์ ดาราศาสตร์ ฟิสิกส์ เคมี ชีววิทยา >>

ทฤษฎีสัมพัทธภาพของไอน์สไตน์

                   ไอน์สไตน์ เขียนไว้ในหนังสือทฤษฎีสัมพัทธภาพพิเศษว่า การเคลื่อนที่ทุกอย่างในอวกาศเป็นสิ่ง " สัมพัทธ์ " ซึ่งจะวัดได้เมื่อนำมาเปรียบเทียบกัน แต่ในอวกาศนั้นไม่มีสิ่งใดให้ใช้เป็นเครื่องวัด เขาบอกว่าความเร็วของแสงประมาณ 300000 กิโลเมตร ต่อวินาทีนั้นมีค่าคงที่เสมอสำหรับผู้สังเกต ไม่ว่าผู้สังเกตจะเคลื่อนที่หรือไม่ ด้วยเหตุนี้แสงจากดวงดาวที่อยู่ข้างหน้าในเส้นทางโคจรของโลก จึงมาถึงโลกในเวลาเดียวกันกับแสงจากดาวที่อยู่ข้างหลังเส้นทางโคจรของโลก แม้โลกจะเดินทางมุ่งไปที่ดาวดวงแรก และหนีห่างจากดาวดวงหลังด้วยความเร็ว 29000 กิโลเมตร ต่อชั่วโมง
                     ไอน์สไตน์ สรุปว่าความเร็วของแสงเป็นคุณสมบัติทางกายภาพ ซึ่งคงที่เพียงสิ่งเดียวในจักรวาล และในเมื่อความเร็งของแสงคงที่เสมอ ไม่ว่าผู้สังเกตจะเคลื่อนที่หรือไม่ก็ตาม ฉะนั้นคุณสมบัติอย่างอื่นๆทางกายภาพ สำหรับผู้ที่เดินทางไปในทิศที่ต่างกัน และด้วยความเร็วที่ต่างกัน ย่อมต้องแตกต่างกันไป
                       เวลาในยานอวกาศที่เดินทางเร็วเกือบเท่าแสง จะช้ากว่าเวลาของผู้ซึ่งอยู่กับที่ ซึ่งจะเห็นจากยานว่ามีขนาดสั้นลง และมีมวลเพิ่มขึ้นมหาศาล เนื่องจากวัตถุที่เดินทางเร็วเท่าแสงจะมีขนาดเป็นศูนย์ คือหายไป.... แต่มีมวลเป็นอนันต์ซึ่งเป็นไปไม่ได้ ไอน์สไตน์จึงสรุปว่า ไม่มีวัตถุใดเดินทางเท่าแสง
                       ทฤษฎีสัมพัทธภาพ ภาคพิเศษของไอน์สไตน์นำไปสู่ "ปริศนาฝาแฝดพิศวง" ที่ว่าฝาแฝดคนหนึ่งเดินทางไปในอวกาศด้วยความเร็วเกือบเท่าแสง เขาจะไม่รู้สึกแตกต่างไปจากฝาแฝดอีกคนหนึ่งที่อยู่บนพื้นโลก แม้ว่าเวลาในยานอวกาศจะผ่านไปเร็วประมาณครึ่งหนึ่งของเวลาโลก ดังนั้นถ้าฝาแฝดคนหนึ่งเดินทางไปกับยานอวกาศเป็นเวลา 10 ปี เมื่อกลับมาสู่โลก เขาก็จะแก่ลงเพียง 5 ปี แต่ฝาแฝดอีกคนหนึ่งที่อยู่บนโลกจะแก่ลง 10 ปี
                        มีการพิสูจน์ทฤษฎีนี้เมื่อ ค.ศ. 1977 โดยการนำนาฬิกาอะตอมหลายเรือนที่เดินทางเที่ยงตรงที่สุด ติดไปกับดาวเทียมยูไนเต็ดสเตท ที่ส่งไปโคจรในอวกาศ เมื่อเดินทางกลับมาสู่โลกก็นำนาฬิกาเหล่านี้ ไปเทียบกับนาฬิกาชนิดเดียวกัน ณ ห้องปฎิบัติการวิจัยทหารเรือในกรุงวอชิงตัน ดี ซี ปรากฎว่านาฬิกาที่อยู่ในดาวเทียมเดินช้าลงเล็กน้อย แสดงว่าเวลาในดาวเทียมผ่านไปช้ากว่า
                        สมการของไอน์สไตน์ที่ว่า E = MC² หมายความว่า มวลของวัตถุจะเปลี่ยนเป็นพลังงานได้ และมวลของวัตถุจะเพิ่มขึ้นตามความเร็ว และจะทำให้พลังงานเพิ่มขึ้นด้วย เมื่อเดินทางด้วยความเร็วที่เท่ากัน วัตถุที่หนักจะมีพลังงานมากกว่าวัตถุที่เบากว่า พลังงานที่เพิ่มขึ้นจะเท่ากับมวลที่เพิ่มขึ้นคูณด้วยความเร็วของแสงยกกำลัง2
                                   ตามทฤษฎีสัมพัทธภาพทั่วไปของไอน์สไตน์ ลำแสงจะเบนเข้าหาดวงดาว เพราะแรงดึงดูดของดวงดาวนั้น หากทฤษฎีนี้เป็นจริง ลำแสงจะเบนเข้าหาดวงอาทิตย์เมื่อเดินทางเฉียดใกล้ดวงอาทิตย์
                                 ใน ค.ศ. 1919 มีการพิสูจน์ทฤษฎีนี้โดยคณะนักดาราศาสตร์ ซึ่งสังเกตสุริยุปราคาเต็มดวง จากดินแดนที่ต่างกัน 2 แห่งพร้อมๆกัน และจากภาพที่ได้ถ่ายเอาไว้ก็พบว่า ดวงดาวที่ส่องแสงใกล้ดวงอาทิตย์ จะมีตำแหน่งคาดเคลื่อนไปจริงๆ เมื่อนำมาเปรียบเทียบกับภาพของดาวนั้น เมื่อไม่ได้อยู่ใกล้ดวงอาทิตย์.