ทฤษฎีสัมพัทธภาพทั่วไป (General Theory of Relativity) เป็นทฤษฎีทางฟิสิกส์ที่อธิบายความโน้มถ่วง โดยอธิบายว่าความโน้มถ่วงไม่ใช่แรง แต่เป็นผลจากการโค้งงอของปริภูมิ-เวลา (spacetime) ภายใต้อิทธิพลของมวลและพลังงาน
ภาพประกอบจาก วิกิพีเดีย
ทฤษฎีสัมพัทธภาพทั่วไปถูกเสนอขึ้นโดยอัลเบิร์ต ไอน์สไตน์ ในปี ค.ศ. 1915 และถือเป็นทฤษฎีความโน้มถ่วงที่แม่นยำที่สุดในปัจจุบัน
แนวคิดสำคัญในทฤษฎีสัมพัทธภาพทั่วไป
แบบจำลองเคลื่อนไหวช้าโดยคอมพิวเตอร์ของหลุมดำคู่ GW150914 ที่มองผ่านมุมมองของผู้สังเกตที่อยู่ใกล้ในระหว่างเวลา 0.33 วินาที ที่หลุมดำมีการโคจรรอบกัน รวมตัวกัน และเกิดการสั่นลง ท่ามกลางดวงดาวที่ปรากฏอยู่ด้านหลังหลุมดำมีความบิดเบี้ยว และหมุนเคลื่อนที่ไปมา เนื่องจากเกิดการบิดโค้งโดยเลนส์ความโน้มถ่วงมากจนเกินไป ทำให้ปริภูมิ-เวลาถูกบิดเบี้ยวและถูกลากไปรอบ ๆ โดยคู่หลุมดำที่กำลังโคจรรอบกัน วิกิพีเดีย
- ปริภูมิ-เวลา คือ โครงสร้างสี่มิติที่รวมเอาปริภูมิสามมิติและเวลาเข้าด้วยกัน
- ความโค้งของปริภูมิ-เวลา คือ ผลจากการมีมวลและพลังงานในปริภูมิ-เวลา
- แรงโน้มถ่วง คือ ผลจากการโค้งงอของปริภูมิ-เวลา
ตัวอย่างของปรากฏการณ์ที่อธิบายโดยทฤษฎีสัมพัทธภาพทั่วไป
- การหมุนของวงโคจรดาวเคราะห์ วงโคจรของดาวเคราะห์รอบดวงอาทิตย์ไม่ได้เป็นวงกลมอย่างสมบูรณ์ แต่โค้งเล็กน้อย การหมุนของวงโคจรนี้เป็นผลมาจากความโน้มถ่วงของดวงอาทิตย์ที่โค้งงอปริภูมิ-เวลา
- ปรากฎการณ์เลนส์ความโน้มถ่วง เมื่อแสงเดินทางผ่านวัตถุที่มีความโค้งของปริภูมิ-เวลาสูง แสงจะเบี่ยงเบนไปจากเส้นทางเดิม ปรากฎการณ์นี้เรียกว่า ปรากฎการณ์เลนส์ความโน้มถ่วง
- การขยายตัวของจักรวาล จักรวาลกำลังขยายตัวอย่างต่อเนื่อง อัตราขยายตัวของจักรวาลเป็นผลมาจากพลังงานมืด ซึ่งเป็นพลังงานปริมาตรเชิงลบที่โค้งงอปริภูมิ-เวลา
ผลกระทบของทฤษฎีสัมพัทธภาพทั่วไปต่อเทคโนโลยี
ทฤษฎีสัมพัทธภาพทั่วไปมีผลกระทบต่อเทคโนโลยีหลายด้าน เช่น
- การนำทางด้วยดาวเทียม การนำทางด้วยดาวเทียมอาศัยการคำนวณเส้นทางของดาวเทียมโดยใช้ทฤษฎีสัมพัทธภาพทั่วไป
- ระบบการวัดระยะทางด้วยดาวเทียม ระบบการวัดระยะทางด้วยดาวเทียมอาศัยการวัดเวลาที่สัญญาณเดินทางจากดาวเทียมไปยังสถานีภาคพื้นดิน การคำนวณเวลาเดินทางนี้อาศัยทฤษฎีสัมพัทธภาพทั่วไป
- เทคโนโลยีอวกาศ เทคโนโลยีอวกาศหลายอย่าง เช่น จรวด ยานอวกาศ และสถานีอวกาศ อาศัยความรู้เกี่ยวกับความโน้มถ่วงที่ได้จากทฤษฎีสัมพัทธภาพทั่วไป
ทฤษฎีสัมพัทธภาพทั่วไปเป็นทฤษฎีที่ยังคงมีการศึกษาและค้นคว้าอย่างต่อเนื่อง นักวิทยาศาสตร์ยังคงศึกษาและค้นคว้าเพื่อค้นหาความรู้ใหม่ๆ เกี่ยวกับทฤษฎีสัมพัทธภาพทั่วไป และเพื่อประยุกต์ใช้ทฤษฎีสัมพัทธภาพทั่วไปในการพัฒนาเทคโนโลยีใหม่ๆ ที่มีประโยชน์ต่อมนุษยชาติ
