اصل هم ارزی

اصل هم ارزی ( به انگلیسی: equivalence principle ) ، با کاوش های موفقِ محققانی از جمله گالیلئو گالیله، لورند اوتوو، و آلبرت اینشتین، این ایده را بیان می کند که همه اجرام در یک مسیر یکسان سقوط می کنند. اصل هم ارزی یکی از مفاهیم بنیادی در نظریه نسبیت عام است. این اصل دربارهٔ مفاهیمی است که با هم ارزی جرم گرانشی و جرم لختی و همچنین دربارهٔ ادعای اینشتین مبنی بر اینکه قوانین فیزیک در یک دستگاه مرجع با شتاب یکنواخت، با یک میدان گرانشی یکنواخت، یکسان هستند، سر و کار دارند.
ساده ترین راه برای انجام آزمایشِ اصل هم ارزی ضعیف، آن است که دو جسم از توده یا ترکیبات مختلف را همزمان در خلاء رها کنید، می بینید که هر دو همزمان به زمین برخورد می کنند.
چنین آزمایشی نشان می دهد که تمام اجرام، زمانی که اصطکاک ( از جمله مقاومت در برابر هوا ) ناچیز است، در یک نسبت یکسان سقوط می کنند. در آزمایش های پیچیدهٔ بیشتر، از نوعی تعادلِ چرخش، اختراع شده توسط اوت ووس ( به انگلیسی: Eötvös ) استفاده می شود. از آزمایش های ماهواره ای نیز، برای آزمایش های دقیق ترِ این اصل در فضا استفاده می شود، اِستپ ( به انگلیسی: STEP ) یکی از این برنامه هاست. [ ۱]
فرمولاسیون اصل هم ارزی عبارت است از:
• اصل هم ارزی ضعیف: مسیرِ نقطهٔ توده در یک میدان گرانشی، تنها به مکان و سرعت اولیه آن بستگی دارد، و مستقل از ترکیب آن است. [ ۲]
• اصل هم ارزی انیشتین: نتیجه هر آزمایش غیر گرانشی محلی، در یک آزمایشگاه نشان می دهد که جرم، آزادانه و مستقل از سرعت آزمایشگاهی و محل آن، در فضازمان سقوط می کند. [ ۳]
• اصل هم ارزی قوی نیاز به هر دو مورد بالا دارد.
مقاله اصلی: گرانش
کارِ مدرن بر روی نظریه گرانشی، با کارِ گالیلئو گالیله در اواخر قرن ۱۶ و اوایل ۱۷ آغاز شد. به گفته وِی ( هر چند احتمالاً جعلی[ ۴] ) با آزمایشِ رها کردن توپ از برج پیزا، و بعد از آن با اندازه گیری دقیق تمایلِ رو به پایینِ توپ، گالیله نشان داد که گرانشِ شتابِ تمام اشیاء در یک نسبت یکسان است. این یک حرکت رو به جلوی بزرگی پس از ارسطو بود، زیرا که وی اعتقاد داشت، اجرام سنگین تر، شتاب سریع تری دارند. [ ۵] گالیله فرض را بر این گذاشت که مقاومت هوا دلیل آن است که اجرامِ سبک تر ممکن است، آهسته تر در فضا سقوط کنند. کار گالیله، صحنه را برای تدوین نظریه گرانشی نیوتن آماده می کند.