انیشتین چه می گفت ؟

تئوری نسبیت، و یا به طور ساده تر، نسبیت، عموما" به دو تئوری آلبرت اینشتین، یعنی نسبیت عام و نسبیت خاص اطلاق می‌شود. اگرچه کلمه «نسبیت» گاهی برای اشاره به فرضیه تغییر ناپذیری گالیله نیز به کار می‌رود.
اصطلاح «تئوری نسبیت» اولین بار توسط ماکس پلانک در سال 1908 به کار برده شد.

تئوری نسبیت، و یا به طور ساده تر، نسبیت، عموما" به دو تئوری آلبرت اینشتین، یعنی نسبیت عام و نسبیت خاص اطلاق می‌شود. اگرچه کلمه «نسبیت» گاهی برای اشاره به فرضیه تغییر ناپذیری گالیله نیز به کار می‌رود.
اصطلاح «تئوری نسبیت» اولین بار توسط ماکس پلانک در سال 1908 به کار برده شد.
توضیح
اصل نسبیت (با کمی ساده‌سازی و چشم‌پوشی از برخی جزئیات) می‌گوید که اگر شما در آزمایشگاه سربسته‌ای قرار داشته باشید و آن آزمایشگاه با سرعت ثابتی نسبت به زمین حرکت کند، شما با هیچ روشی نمی‌توانید تعیین کنید که سرعت‌تان نسبت به زمین چقدر است. (در این بیان از اصل نسبیت فرض شده است که زمین یک چارچوب لخت است (این موضوع دربارهٔ زمین فقط به تقریب صادق است) و نیز فرض شده است که شما نسبت به زمین به نرمی حرکت می‌کنید و آزمایشگاه هیچ لرزش و تکانی ندارد.) به زبان دیگر، هیچ تمایزی میان یک چارچوب لخت و چارچوب لخت دیگری که با سرعت ثابتی نسبت به آن جرکت می‌کند، وجود ندارد، یعنی هیچ چارچوب لخت متمایزی وجود ندارد.

نسبیت خاص و مسئله هم زمانی رویدادها
صد سال قبل از این زمانی که هنوز فیزیک به درستی با نیوتن و قوانینش شناخته می‌شد و هیچ کس به فکر کاستی های مکانیک نیوتنی نیفتاده بود ، آلبرت انیشتین در مقاله‌ای تحت عنوان « درباره الکترو دینامیک اجسام متحرک» چنین نوشت: « هیچ یک از ویژگیهای واقعیتهای مشاهده شده با مفهوم سکون مطلق ارتباط ندارند، ...برای تمام دستگاههائی که معادلات مکانیک در آنها بر قراراند ، معادلات الکترودینامیکی و اپتیکی نیز در آنها برقرار خواهد بود...بر این اساس اینشتین دو فرض اساسی بسیار مهم اما ساده کرد که به جرات می‌توان گفت: این دو فرض ضمن اینکه برای بیان یک نظریه ساده و سازگار الکترو دینامیک اجسام متحرک ، بر پایه نظریه ماکسول برای اجسام ساکن ، کاملاً کافی اند ،دنیای فیزیک را نیز دگرگون کردند .
فرض های انیشتین که بعدها اصل نسبیت انیشتین نامیده شد ، نسبت به فرض های نیوتن(اصل نسبیت نیوتنی) این رجحان را دارند که فراتر از قوانین مکانیک ، تمام قوانین فیزیک را نیز در بر می‌گیرند.
انیشتین فرض های خود را این گونه بیان کرد:
1 - قوانین فیزیک در تمام دستگاه‌های لخت یکسان هستند و هیچ دستگاه لخت مرجحی وجود ندارد ( اصل نسبیت ).
2 - در فضای تهی مقدار سرعت نور در تمام دستگاه‌های لخت یکسان و برابر با C است ( اصل ثابت بودن سرعت نور).
در حقیقت اصل نسبیت انیشتین اعتقاد به این موضوع دارد که ما فقط از حرکت نسبی دو دستگاه می‌توانیم صحبت کنیم و به هیچ عنوان نمی‌توانیم به وسیله اندازه گیریهای فیزیکی بگوئیم یک دستگاه لخت به خودی خود ساکن است یا متحرّک.
تئوری نسبیت خاص انیشتین پیشگوئیهای مختلفی می‌کند که حقیقتاً برخی از آنها در جهت مقابل مشاهده‌های ما و به عبارت دیگر تصورات اولیهٔ ما از آنچه به وقوع می پیوندد می‌باشد توجه به این نکته بسیار مهم است که این پیشگوئیها با چارچوبهای مرجع مختلف ثابت و متحرک با سرعت نسبی V در ارتباطند و نیز در نسبیت تنها زمانی نتایج را قابل قبول می دانیم که سرعت V یک کسر متعارف از C سرعت نور باشد. ( به عبارت دیگر V/C برای ما تعریف شده باشد ).
دو پیشگوئی اساسی و مهم که انیشتین با نسبیت خاص می‌کند یکی انقباض طول و دیگری تاخیر زمان است.
همان طور که از گذشته می دانیم انقباض طول به نتیجهٔ اندازه گیری یک جسم در دو چارچوب مختلف اشاره دارد ، اگر در چارچوب مرجع ثابت طول اندازه گیری شده باشد ، در چارچوب دیگری که نسبت به چارچوب مرجع اولیه حرکت دارد طول منقبض شده به نظر می‌رسد ، و یا به عبارتی دیگر حرکت جسم در طول حرکت نسبی اش منقبض شده به نظر می‌رسد .
تاخیر زمانی نیز به این واقعیت مهم اشاره دارد که زمان بین رویدادهائی که در موقعیت های یکسان از چارچوب اندازه گیری ثابت هستند کوتاهتر از زمانی است که به وسیله یک ناظر در چارچوب متحرک با سرعت Vاندازه گیری می‌شود ، به عبارتی دیگر این طور گفته می‌شود که به نظر می‌رسد ساعتها کندتر کار می‌کنند .
در اصل یکی از مهمترین این نتیجه‌ها نسبی بودن همزمانی است که می‌توان گفت این مطلب تعبیر دیگری از تاخیر زمانی است و به این صورت توضیح داده می‌شود که اگرچه ممکن است از دید یک ناظر در یک چارچوب مرجع دو رویداد در دو مکان متفاوت کاملاً همزمان باشند اما از دید ناظر دیگر که در چارچوب مرجع دیگری قرار گرفته است این اندازه گیری به صورت همزمان نیست و این طور بیان می کنیم که همزمانی نیز یک مفهوم نسبی است .
از آنجا که انقباض طول و تاخیر زمانی از مهمترین مسائل در فیزیک نسبیت هستند به تفسیر و حل یکی از مهمترین مسائل در این مورد می پردازیم :
مساله از این قرار است : قهرمان پرش با نیزه‌ای را تصور می کنیم ،( به خاطر داشته باشیم که یکی از مهمترین مسائل در پرش با نیزه ، طول خود نیزه می‌باشد ) قهرمان را A می نامیم ، او طول نیزه خود را lo اندازه می‌گیرد که ما این طول را طول اولیه یا طول صحیح نیزه می نامیم و توجه می کنیم که A با سرعت نسبی V در حال حرکت است . حال اگر ما یک فرد تماشاچی را در جایگاه در نظر بگیریم و او را B بنامیم و از او بخواهیم در دستگاهی که وی قرار دارد طول میله را اندازه بگیرد ، Bبا توجه به اینکه می بیند قهرمان با سرعت بسیار زیاد می دود به گونه‌ای که برای وی سرعت نسبی در نظر می‌گیرد ، این طول را l اندازه خواهد گرفت که پس از مقایسه مشاهده خواهیم کرد که l از دید B کوچکتر از loاز دید Aاست.
l < lo
در حقیقت اگر فرض کنیم که میله دوم قهرمان( که همانند میله اول است) در کنار تماشاچی افتاده است تماشاچی طول این میله را بزرگتر از طول میله‌ای که در دست A است اندازه گیری می‌کند ، بنابراین B تصمیم می‌گیرد این مطلب را به کمیته فنی مسابقات اعلام کند و آنها هم این مطلب را به A ارجاع می‌دهند و مباحثه سختی بین A وB در می‌گیرد ، A از B می خواهد که این مساله را به وی اثبات کند .
برای اثبات این مدعی تماشاچی در صدد ساختن اتاقکی به طول l که کوتاهتر از lo بوده و وی اندازه گرفته بود بر می‌آید . او برای این اتاقک از پشت و جلو درب می سازد و از A میخواهد که با میله کوتاه شده‌ای که در دست دارد با سرعت به داخل این ساختمان داخل شود B هر دو درب را می‌بندد در حالیکه میله A کاملاً در داخل اتاقک قرار گرفته است ( البتّه تاکید کنیم که این مساله به خاطر سرعت قهرمان A که از یک طرف داخل و از طرف دیگر خارج می‌شود فقط برای یک لحظه است) اما در هر حال تماشاچی ادعای خود مبنی بر اینکه طول میله کوتاه شده است را ثابت کرده است.
به نظر شما آیا B درست می‌گوید؟
A این نظریه را باز هم قبول نمی‌کند و به B می‌گوید موقعی که میله من از درب جلو وارد انبار شده شما درب پشتی را بسته اید ، پس همواره میله من بلندتر خواهد بود.
از آنجائی که یکی از معروفترین آزمایشها در این گونه مسائل استفاده از لامپ های فلش زن است،
B در فکر ترتیب آزمایشی دیگر به این ترتیب بر می‌آید:
B می‌گوید که برای بر طرف شدن این فکر این بار از چراغ های فلش زن استفاده کنیم . طرز کار این چراغ ها به این صورت است که با بسته شدن درب ها این چراغ ها که بر روی درب های جلو و عقب نصب شده است ، روشن می‌شود . با این توضیحات B از A می خواهد که بار دیگر با سرعت وارد اتاقک شود تا هر دو نتیجه مشاهدات خود را گزارش کنند .
B این طور گزارش می‌کند :
هر دو چراغ فلش زن رو به درب های جلوئی و پشتی همزمان با هم روشن می‌شوند و نتیجه این که طول میله کوتاه شده است .
و اما آنچه A گزارش می‌کند به ترتیب زیر است :
هنگامی که میله من از درب جلو وارد انبار شده چراغی که روی درب پشتی نصب شده بود زودتر روشن شد .
به نظر شما این اختلاف نظرها از کجا ناشی می‌شود ؟ به عبارت دیگر آیا یکی از این دو نفر اشتباه می‌کنند ؟ و کدام یک ؟
بیائید این موضوع را بیشتر تفسیر کنیم :

گفته تماشا چی (B) صحت دارد زیرا او این دو رویداد را کاملاً همزمان مشاهده می‌کند ، در عین حال گفته قهرمان A هم صحیح است ، به این علت که در چارچوب اندازه گیری وی که در حال حرکت با سرعت نسبی V است همزمانی مفهومی نسبی پیدا می‌کند .
شاید بزرگترین اشتباهی که ما در مسائل نسبیت می کنیم عدم توجه به مسائلی از قبیل نسبی بودن سرعت ، نسبی بودن همزمانی و ... است . در حقیقت اگر بخواهیم از تعریف انقباض طول هم استفاده کنیم ، می بینیم ناظری که در حال حرکت با سرعت نسبی V نسبت به ناظر در دستگاه دیگراست ، امّا در دستگاه خود حرکتش نسبت به میله با سرعت نسبی همراه نیست با توجه به مساله تاخیر زمانی طول میله را بزرگتر از ناظر در دستگاه دیگر می بیند . یکی از بهترین نمایش های کلی برای مسائل نسبیت ، رسم نمودار مکان- زمان می‌باشد . که در زیر این نمودار را برای هر دو ناظر رسم می کنیم :
در این نمودار خطوط نقطه چین نمایش گر دید ناظرهاست هنگامی که از لامپهای فلش زن استفاده شد ، خطوط کم رنگ نمایش گر دید ناظرهاست هنگامی که قهرمان با سرعت داخل اطاقک ساخته شده شد و خطوط پررنگ نمایش گر دید ناظرها در لحظه اول می‌باشد .

سرعت جهانی نور

سرعت جهانی نور یکی از اصول موضوعهٔ نظریهٔ نسبیت خاص است که اینشتین در سال ۱۹۰۵ میلادی آن را مطرح کرد. مطابق این اصل:
سرعت نور در خلاء (c) برای تمام ناظران لَخت ثابت است و به حرکت چشمهٔ نور یا حرکت ناظر بستگی ندارد.
توضیح
اگر شما سوار اتومبیلی باشید که با سرعت ۵۰ کیلومتر بر ساعت حرکت می‌کند، و اتومبیل دیگری با سرعت ۲۰ کیلومتر بر ساعت به شما نزدیک شود، سرعت نسبی اتومبیل شما و اتومبیل مقابل ۷۰ کیلومتر بر ساعت خواهد بود. اما، طبق اصل موضوع اول نسبیت خاص، اگر چشمهٔ نوری با سرعت دلخواهی به شما نزدیک شود، و شما هم با سرعت متفاوتی به سمت آن چشمه حرکت کنید، باز هم سرعت نور نسبت به شما همان c خواهد بود. این ادعا کاملاً مخالف شهود روزمرهٔ ما از حرکت و سرعت اجسام است.
تاریخچه
وقتی ماکسول نظریهٔ الکترومغناطیس خود را در سال ۱۸۶۱ کامل کرد، پی برد که نظریه‌اش وجود امواج الکترومغناطیسی‌ای را پیش‌بینی می‌کنند که با سرعت نور منتشر می‌شوند. با این کشف معلوم شد که نور هم نوعی موج الکترومغناطیسی است. تنها امواج شناخته شده پیش از آن زمان، امواج مکانیکی بودند که در جامدات، مایعات، و گازها منتشر می‌شدند. سؤالی که پیش آمد این بود که نور در چه محیطی منتشر می‌شود؟ یا به زبان دیگر، سرعت نور نسبت به چه محیطی اندازه گرفته شده است؟
فیزیکدانان برای حل این مشکل فرض کردند که تمام جهان را ماده‌ای به نام اتر پر کرده است و نور نسبت به اتر با سرعتی که ماکسول به دست آورده، حرکت می‌کند. اما تمام تلاش‌ها برای توضیح اتر یا آشکارسازی آن با شکست مواجه شد. آزمایش مایکلسون-مورلی یکی از این تلاش‌های نافرجام است.
اینشتین برای حل مشکل اتر، راهی نه به سوی پیچیدگی، بلکه به سوی سادگی و وحدت پیش نهاد. او گفت که چون سرعت نور در نظریهٔ الکترومغناطیس بستگی به هیچ محیط انتشاری ندارد، پس باید برای همهٔ ناظران ثابت و برابر c باشد. این ایده با تمام تجربیات گذشته از حرکت موج‌های مکانیکی در تضاد بود و بسیار جسورانه به نظر می‌رسید. او با همین اصل، نظریهٔ نسبیت خاص خود را فرمول‌بندی کرد.
نسبیت خاص
نسبیت خاص نظریه‌ای دربارهٔ اصول نسبیت و حرکت در چهارچوب های لخت می‌باشد. این نظریه در سال ۱۹۰۵ میلادی توسط آلبرت اینشتین فیزیکدان آلمانی الاصلی که تابعیت آمریکایی داشت مطرح شد. نسبیت خاص درک فیزیکی ما را از شماری از پدیده‌های اطراف خود که پیش از آن توسط نسبیت نیوتن و معادلات گالیله بررسی می‌شدند تغییر می‌دهد.
تاثیر نسبیت خاص هنگام بررسی اجسام در حال حرکت با سرعت‌های بسیار زیاد (نزدیک به سرعت نور) قابل ملاحظه می‌شود. بنابر این نظریهٔ نسبیت همانطور که اصل همخوانی فیزیک ایجاب می‌کند باید نتایج مشاهدات قبلی را به شکل کامل تری بیان کند. در ادامه همانطور که خواهید دید داریم :
‎ (تبدیلات لورنتس) = (تبدیلات گالیله) ‎
البته در نظر داشته باشید که هنگامی که c به سمت بی نهایت می‌رود ( همانطور که پیش از اثبات متناهی بودن سرعت نور فرض می‌شد ) کسر v/c به سمت صفر می‌رود. این بدان معناست که تبدیلات لورنتس که اساس نظریهٔ نسبیت خاص هستند در سرعت های بسیار کم نسبت به نور، نتایج یکسانی را با معادلات گالیله که اساس نسبیت نیوتونی هستند به دست می‌دهند
اصول موضوعهٔ نسبیت خاص
نسبیت خاص مانند هر فرضیهٔ دیگری بر اساس دو پنداشت پایه ریزی شده است. بر اساس این فرض ها و با استفاده از تبدیلات لورنتس نسبیت خاص شکل می‌گیرد.

 اصل نسبیت

قوانین فیزیک در تمام چارچوب‌های لَخت یکسان هستند و هیچ چهارچوب لخت مرجعی وجود ندارد.
این اصل که پیش از نسبیت خاص در نسبیت نیوتونی نیز بوده است بیان می‌کند که تمامی چهارچوپ هایی که با سرعتی ثابت ( بدون شتاب ) حرکت می‌کنند هم ارز و یکسان هستند ، بدین ترتیب هیچ چهارچوب لختی بر چهارچوب دیگر برتری یا با دیگری تفاوت ندارد.
به سخنی دیگر اصل نسبیت (با در نظر گرفتن یک شرایط ایده آل) می‌گوید که اگر شما در آزمایشگاه سربسته‌ای قرار داشته باشید و آن آزمایشگاه با سرعت ثابتی نسبت به زمین حرکت کند، شما با هیچ روشی نمی‌توانید تعیین کنید که سرعت‌تان نسبت به زمین چقدر است. در این بیان از اصل نسبیت فرض شده است که زمین یک چارچوب لخت است (این موضوع دربارهٔ زمین به تقریب صادق است)، همچنین فرض شده است که شما نسبت به زمین به نرمی حرکت می‌کنید و آزمایشگاه هیچ لرزش و تکانی ندارد.
ثابت جهانی سرعت نور

سرعت نور در خلاء برای تمام ناظران لَخت ثابت و برابر c است و به حرکت چشمهٔ نور یا حرکت ناظر بستگی ندارد.
به سخنی دیگر اگر شما سوار اتومبیلی باشید که با سرعت ۵۰ کیلومتر بر ساعت حرکت می‌کند و اتومبیل دیگری با سرعت ۲۰ کیلومتر بر ساعت به شما نزدیک شود، سرعت نسبی اتومبیل شما و اتومبیل مقابل تقریباً برابر با ۷۰ کیلومتر بر ساعت خواهد بود، اما بر طبق این اصل اگر چشمهٔ نوری با سرعت دلخواهی به شما نزدیک شود و شما هم با سرعت متفاوتی به سمت آن چشمه حرکت کنید باز هم سرعت نور نسبت به شما همان c خواهد بود. چنین چیزی کاملاً مخالف شهود روزمرهٔ ی ماست.
تبدیلات لورنتس

تصور کنید که شما در یک آزمایشگاه شیشه‌ای مکعب شکل با نام S قرار دارید که دیوارهای آن مدرج شده است و شخص دیگری در آزمایشگاه شیشه‌ای مکعب شکل دیگری با نام 'S قرار دارد بطوریکه با سرعت V نسبت به شما در حرکت است (یا شما با سرعت V- نسبت به او در حال حرکت هستید)
فرض کنید که دو ساعت دقیق را که با هم همزمان شده اند برای هر آزمایشگاه داریم و در یک لحظه هر دو را به کار می اندازیم. حال اگر یک رویداد در یکی از آزمایشگاه‌ها مانند S رخ دهد ما می‌توانیم آن رویداد را با یک مختصات چهار بعدی به شکل نشان دهیم. یعنی مثلاً می‌توانیم بگوییم که این رویداد در فاصلهٔ 2 متری از طول کف اتاق ، 3 متری از عرض کف اتاق و در ارتفاع 5 متری و در ثانیهٔ 10 رخ داده است. حال اگر ناظری که در دستگاه 'S می‌باشد و همانطور که گفتیم با سرعت V نسبت به ما در حال حرکت است این رویداد را ببیند و مختصات را اندازه بگیرد تبدیلات لورنتس رابطه‌ای به ما می‌دهد که با استفاده از آن می‌توانیم این مختصات اندازه گیری شده در این دو آزماشگاه را به یکدیگر تبدیل کنیم.
تبدیلات لورنتس که توسط ریاضیدان و فیزیکدان آلمانی هندریک لورنتس با استفاده از روابط هندسی و دو فرض همسانگرد و همگن بودن فضا برای توجیه نظریهٔ اتر به دست آمد اساس نظریهٔ نسبیت خاص می‌باشد. همسانگرد بودن فضا بدین معناست که خواص آن در تمامی جهات یکسان است. همگن بودن فضا بدین معناست که خواص فضا به نقطه‌ای که شما در آن قرار دارید بستگی ندارد. فرض همسانگرد بودن فضا به ما اجازه می‌دهد که بتوانیم حرکت ذره را در راستای محور x ها بررسی کنیم( یعنی از راستاهای y و z برای خلاصه سازی چشم پوشی کنیم ) ، فرض همگن بودن فضا تضمین می‌کند که این معادلات حتماً درجه اول هستند ، یعنی تنها توان اول متغیرهای ما می‌توانند دخالت داشته باشند.( چون اگر به توان دوم یا درجات بالاتر بستگی داشته باشند اثبات می‌شود که آنگاه طول یک میله بستگی به نقطه‌ای از فضا که میله در آن قرار گرفته است دارد ، یعنی مثلاً یک میله که بدون حرکت در ارتفاع 5 متری قرار دارد با هنگامی که همان میله بدون حرکت در ارتفاع 3 متری قرار دارد طول متفاوتی دارد و این خلاف شهود ماست)
نکته جالب توجه این است که این معادلات پیش از چاپ مقالهٔ آلبرت انیشتین در رابطه با الکترودینامیک دراجسام متحرک به دست آمده بود اما فرض وجود اتر و فضایی برای انتشار امواج الکترومغناطیس به قدری قوی بود که این تبدیلات به عنوان تلاشی برای اصلاح آن فرضیه عنوان شد. چند سال بعد انیشتین به گونهٔ دیگری با استفاده از دو پنداشتی که در پیش گفته شد به تبدیلات لورنتس رسید ! همانگونه که خود انیشتین نیز گفته است : " تمامی نتایج نسبیت خاص می‌توانند از تبدیلات لورنتس به دست آیند."
برخی از کاربردهای نسبیت خاص
• انرژی اتمی، چه نوع انفجاری‌اش (در بمب اتمی) و چه نوع کنترل‌شده‌اش (در نیروگاه هسته‌ای) از رابطهٔ معروف E = mc2 پیروی می‌کند.
• جهش گونه‌های زیستی: یکی از منشاءهای احتمالی برای جهش‌های ژنتیکی، پرتوهای کیهانی است. جزء اصلی پرتوهای کیهانی که به سطح دریا می‌رسند، ذره‌ای به نام میوئون است. این ذره در لایه‌های بالایی جو از برخورد اتمها با پروتونهای پرتوهای کیهانی ساخته می‌شود و بسیار ناپایدار است. میوئون‌ها سرعت بسیار زیادی دارند و اگر به خاطر اتساع زمان نسبیتی، طول عمرشان زیاد نمی‌شد، این ذره‌ها خیلی پیش از آن که به سطح دریا برسند، نابود می‌شدند.
• سامانه موقعیت‌یاب جهانی (جی‌پی‌اس) متشکل از ماهواره‌هایی است که در مدار زمین قرار دارند. گیرنده‌های ویژه‌ای موسوم به گیرنده‌های جی‌پی‌اس به کمک این ماهواره‌ها می‌توانند طول و عرض جغرافیایی و زمان را با دقت زیادی اندازه بگیرند. در طراحی این ماهواره‌ها و گیرنده‌ها، اثرات نسبیت خاص (و نیز اثرات نسبیت عام) به دقت در نظر گرفته شده‌اند و بدون آن‌ها این سیستم کاملاً بی‌فایده می‌شد.
نسبیت عام
نسبیت عام نظریه‌ایست که در سال ۱۹۱۵ توسط اینشتین مطرح شد. این نظریه تعمیمی بر نظریه نسبیت خاص است که در مورد تمامی ناظرها اعم از لخَت و غیر لخت صحبت می‌کند. در این نظریه فضا-زمان توسط هندسه ریمانی بررسی می‌شود. این نظریه گرانش را به عنوان یک عامل هندسی و نه یک نیرو بررسی می‌کند. پایه نظری گرانش کیهان‌شناسی، این نظریه و تعمیم‌های آن است.

اصول نسبیت عام

اصل هم‌ارزی
هیچ ناظری نمی‌تواند فقط با آزمایش موضعی بین شتاب و میدان گرانشی تفاوت قائل شود.
اصل ماخ

اصل ماخ، اساسی ترین اصل نسبیت عام، بصورتهای مختلفی تعبیر می‌شود. قویترین صورت این اصل عبارتست از:
• «ماده هندسه را تعیین می‌کند و عدم وجود ان مبنی بر عدم وجود هندسه‌است.»
نسبیت عام با این صورت اصل ماخ سازگار نیست.(اگر ماده وجود نداشته باشد یعنی Tμν = 0 معادلات نسبیت عام دارای حل هستند و هندسه‌های مختلفی را توصیف می‌کنند.) اما صورت دیگری از اصل ماخ که نسبیت عام با آن سازگار است عبارتست از:
• «توزیع ماده چگونگی هندسه را تعیین می‌کند.» ماده تعیین می‌کند که فضا چگونه خمیده شود.
صورت دیگری از اصل ماخ که با نسبیت عام سازگاری ندارد و نزدیکترین صورت به بیان ماخ است عبارتست از:
• «یک جسم در فضای کاملاً تهی، هیچ خاصیت هندسی به خود نمی‌گیرد.»
اصل هم‌وَردایی عام
تمام ناظرین اعم از لَخت و غیر لخت هم ارزند. در اصل هموردایی همچنین می‌خوانیم: عموماً هر تبدیل از چارچوب لخت به چارچارچوب دیگر که با سرعت V در حال حرکت است، خصوصیات فیزیکی را ثابت نگاه می‌دارد. در اصل هموردایی شرایط فیزیکی به گونه‌ای هستند که تا اندازه‌ای تعبیر و تبیین ریاضی آن‌ها در تمام چارچوب‌ها یکسان است. نیز اینکه ناوردایی، مهم‌ترین نکته در این رابطه محسوب می‌شود که در نسبیت عام عنصر جهان خط ds2 به عنوان ناوردای اساسی مطابق با اصل هموردایی بوده و همواره تحت تمامی تبدیلات مختصات ثابت می‌ماند. این بیان تازمانی ارزشمند است که متریک gμν مختص چارچوب مورد نظر تغییری نکند. یعنی تنها هنگامی اصل هموردایی معتبر است که خصوصیات فضا و زمان دو چارچوب یکسان بوده و تنها این بیان مستقیماً به لختی و یا نالختی چارچوب ثانویه دلالت داشته باشد.
اصل کمینه جفتیدگی گرانشی
این اصل چگونگی گذار از نسبیت خاص به عام را بیان می‌کند.
هنگام گذار از نسبیت خاص به نسبیت عام نیازی به افزودن جملات غیرضروری به معادلات نسبیت خاص نیست.
اصل هم‌خوانی

نظریه نسبیت عام در حالت‌های حدی به گرانش نیوتنی و نسبیت خاص تبدیل می‌شود.

منبع :سیویل بوک به نقل از ( ویکی پدیا : دانشنامه آزاد )