نسبیت
نِسبیّت (relativity)
در فیزیک، نظریه‌ای حاکی از نسبی‌بودن و مطلق‌نبودن کمیت‌هایی مانند جرم، زمان، طول فضایی، و روابط میان آن‌ها. فیزیک‌دان آلمانی‌تبار امریکایی، آلبرت اینشتین، آن را در دو بخش عرضه کرد.
نظریۀ نسبیت خاص (۱۹۰۵). اینشتین براساس دو فرضیه به نتایجی دست یافت که کاملاً دور از انتظار بودند. آن دو فرضیه عبارت‌اند از (۱) همۀ قانون‌های طبیعت از دیدگاه همۀ ناظرانی که حرکت یکنواخت دارند یکسان است و (۲) سرعت نور مستقل از حرکت منبع نور و ناظر است. بر این اساس، لازم است مفاهیمی مانند جرم، طول، و زمان، که به‌صورت شهودی برای ما شناخته‌شده‌اند، اصلاح شوند. براساس نظريۀ نسبيت خاص، جسمی که با سرعت زیاد از برابر ناظری عبور می‌کند، از دید او هم کوتاه‌تر و هم پرجرم‌تر از حالتی است که نسبت به او ساکن باشد. به‌همین ترتیب، ساعتی که با سرعت زیاد از برابر ناظر عبور کند نیز کندتر از ساعتی کار می‌کند که نسبت به او ساکن باشد. این‌گونه پیش‌بینی‌ها از آن نظر در تجربیات روزانه دور از ذهن‌اند که تغییرات مورد انتظار، در سرعت‌های کمتر از ۱۵۰۰ کیلومتر در ثانیه کاملاً قابل چشم‌پوشی‌اند و فقط در سرعت‌های نزدیک به سرعت نور است که درخور توجه می‌شوند.
نظریۀ نسبیت عام (۱۹۱۵). خواص هندسی فضا ـ زمان، براثر حضور جسمی که جرم داشته باشد، به‌صورت موضعی تغییر می‌کند. مدار هر سیاره‌ای به‌دور خورشید، به‌گونه‌ای که در فضای سه بعدی دیده می‌شود، از مسیر طبیعی‌اش در فضا ـ زمانِ تغییر شکل‌یافته حاصل می‌شود. در حرکت حضیض خورشیدیِ مدار سیارۀ عُطارِد با رفتار ویژه‌ای روبه‌رو می‌شویم که با نظریۀ نیوتون توضیح‌پذیر نیست، ولی با نظریۀ نسبیت عام اینشتین می‌شود آن را توصیف کرد. بنابراین نظریۀ جدید، پرتوهای نور هنگام عبور از کنار اجسامی که جرم زیادی دارند، خمیده می‌شوند. خمیدگی پیش‌بینی‌شده در نور ستاره‌ها را در‌خلال خورشید گرفتگی ۱۹۱۹ مشاهده و اندازه‌گیری کردند. سومین دلیل تأیید نسبیت عام در انتقال به سرخ طیف‌های خورشید، به‌ویژه در انتقال به‌سرخ طیف ستاره‌های کوتولۀ سفیدی مشاهده شد که چگالی بالایی دارند، از آن جمله است همدم شِعرایِ یمانی. اینشتین نشان داد که رعایت فرضیه‌های (۱) و (۲)، که در بالا بیان شدند، مستلزم تغییراتی در اصول دینامیک نیوتونی است. معروف‌ترین نتیجه‌ای که از دینامیک جدید به‌دست آمد، هم‌ارزی بین جرم (m) و انرژی (E) است که به‌صورت E = mc۲ بیان می‌شود که در آن، c سرعت سیر نور در خلأ است. در مکانیک نسبیتی، به‌جای پایستگی جرم مفهوم جدید پایستگی «جرم‌ـ انرژی» مطرح شده است. نسبیت عام در کیهان‌شناسی و اخترفیزیک نوین نقش محوری دارد. با استفاده از این نظریه می‌توان وجود سیاه‌چاله‌ها را پیش‌بینی کرد. نظریۀ نسبیت عام از این گمان ساده الهام گرفته شد که تمایز بین اثرات گرانش و شتاب در نواحی کوچک امکان‌پذیر نیست. مثلاً وقتی در آسانسوری به‌طرف بالا شتاب داده می‌شویم، سنگینی بیشتری را حس می‌کنیم. این گمان ساده، در شکل ریاضی به ساختاری پیچیده تبدیل می‌شود. با این همه، نظریۀ نسبیت خاص به این پیچیدگی نیست و هر غیرمتخصصی می‌تواند به مفهوم فرمول E = mc۲ و حتی مفاهیم فراتر از آن نیز پی ببرد. یکی از مسایل معروف نسبیت «باطل‌نمای دوقلو[۱]» است: اگر یکی از دوقلوها، O'، در سفینه‌ای فضایی و با سرعت بسیار به سفری فضایی برود و پس از چند سال با همان سرعت برگردد و به دوقلوی دیگر، O، که در خانه‌اش مانده بود برسد، باتوجه به این‌که ساعت دوقلوی مسافر کُندتر کار می‌کند، نسبت به دوقلوی در خانه‌مانده سن کمتری خواهد داشت. اگر سرعت O' را در رفت و برگشت معادل V=۰.۹۹۵ c بگیریم، به‌ازای هر ده سال که به سن O اضافه می‌شود فقط یک سال به سن مسافر O' افزوده خواهد شد. این نتیجه‌گیری بسیار محل مناقشه است، زیرا ظاهراً تقارنی را که باید بین O و O' برقرار باشد نقض می‌کند. اما به‌سبب آنچه در زیر می‌آید بین این دو چنین تقارنی برقرار نیست. دوقلوی O در حالت بی‌شتاب مانده است، در حالی که دوقلوی O' سه تغییر سرعت بسیار شدید را تحمل کرده است. مشاهدۀ کندشدن واپاشی مزون‌هایی که با سرعت بسیار زیاد در حرکت‌اند، وجود این اثر را به‌طرز انکارناپذیری نشان می‌دهد. این اثر به اتساع زمان[۲] معروف است.