اصل هم ارزی در نسبیت عام اینشتین

اصل هم ارزی اهرم اصلی نسبیت عام است. حال میخوام درباره این اصل زیبا بنویسم. بیان های متفاوتی از اصل هم ارزی وجود دارد. بیان زیر غالبا به بیان قوی اصل هم ارزی مشهور است:

---

حرکت یک ذره (جرم) آزمون گرانشی در یک میدان گرانشی مستقل از ساختار ذره و جرم ذره است

این بیان در نظریه نیوتن فقط یک تجربه بود، یک انطباق تصادفی! در واقع از دید نیوتن دو ذره با جرمهای متفاوت ممکن است واقعا شتابهای متفاوتی داشته باشند.  اما در نسبیت عام یکسان بودن شتابها اهرم اصلی و یک فرضیه بنیادی به حساب می آید. بدونید که رد این فرضیه منجر به فروریزی نسبیت عام خواهد شد!

بیان ضعیف اصل هم ارزی بر این اساس است که یک جسم هم گرانش ایجاد می کند و هم تحت تاثیر گرانش قرار میگیرد. از آنجا که جرم و انرژی معادلند، پس انرژی هم باید تحت تاثیر گرانش قرار گیرد. و بصورت زیر بیان می شود:

میدان گرانشی به همه چیز کوپل شده است.

میتوان اثرهای گرانشی را حذف کرد و دوباره بطور موضعی به نسبیت خاص برگشت. این امر با سقوط دستگاه مرجع همراه ذره امکانپذیر است. با این کار به یک دستگاه مرجع موضعی لخت برگشته ایم. در چنین دستگاهی ذره آزمون یا ساکن است یا با سرعت ثابت بر خط راست حرکت میکند و به بیان دیگری از اصل هم ارزی منتج میشود:

هیچ آزمایش موضعی (Local) وجود ندارد که بتواند یک دستگاه غیرچرخان در حال سقوط در یک میدان گرانشی را از یک دستگاه در فضای بدون میدان گرانشی (لخت) تمییز دهد.