 |
| تكافؤ المادة و الطاقة |
النظرية النسبية من اهم و امتع فروع الفيزياء الحديثة و من اهم النظريات فى القرن العشرين , و بقدر اهميتها تمثل النسبية لغزاً يحير كل من سمع بها و درسها لما فيها من تعقديات علمية و فرضيات يرفضها العقل و المنطق و سنحاول فى هذا المقال ان نبسط بعض منها على قدر علمى و معرفتى البسيطة بها بدون معادلات و لا نظريات رياضية معقدة فقط القشور لان النسبية تحتاج الى دعم رياضى كبير لفهمها كاملة .
اولاً مبدأ النسبية:-
يعتقد البعض ان مصطلح النسبية او مبدأ النسبية هو من اختراع العالم البرت اينشتاين لا بل تاريخ هذا المبدأ يمتد الى ما قبل اينشتاين بسنوات كثيرة حيث او من فكر فى هذا الاصطلاح كان العالم الايطالى جاليليو جاليلى عام 1632 م .
نص مبدأ النسبية الكلاسيكى -نسبية جاليليو- " قوانين الطبيعة تظهر لجميع المشاهدين بنفس القوانين ، إذا كان كل منهم في نظام يتحرك بالنسبة لنظام آخر بسرعة منتظمة وفي خط مستقيم "
اى ان الحركة ليست مطلقة فمثلا لو كنت انت داخل غواصة فى اعماق البحار لن تسطيع التفرقة اذا كانت الغواصة تسير ام ثابتة و اذا كانت تسير تكون سرعتها بالنسبة لك مساوية للصفر .و تطرق اسحاق نيوتن ايضاً الى النسبية فى نظرياته للحركة و نص على انه فى جميع الاطر المرجعية التى تتحرك بالنسبة الى بعضها تكون قوانين الفيزياء ثابتة بعد اجراء تحويلات جاليليو.
القصور فى هذا المبدأ ظهر عندما تطرق العلماء لمعضلة سرعة الضوء فبالنسبة للنسبية الكلاسيكية سرعة الضوء نسبية اى انه اذا كنت انت تسير بسيارتك بسرعة v و انت اضات المصباح الامامى و كان الضوء سرعته c فطبقاً للنسبية الكلاسيكية ستكون سرعة الضوء بالنسبة لك U حيث U=c-v و هو مخالف للمشاهدات العلمية.
التحول عام 1905 م:-
فى عام 1905 م كان اينشتاين يجلس فى مكتب تسجيل براءات الاختراع السويسرى -و قد حالت الظروف بينه و بين التحاقة بسلك التدريس - يفكر فى سرعة الضوء و طبيعته كتب اينشتاين ورقة بحثية بعنوان الاكتروديناميكا للاجسام المتحركة و هى التى صاغ فيها مبادئ النسبية الخاصة بالاستعانة بأعمال بوانكيريه و لورنتز .
النسبية الخاصة:-
"القوانين التي تغير حالات الأنظمة الفيزيائية لا تعتمد على إحداثيات أي من نظامين يتحركان بالنسبة لبعضهما البعض بسرعة منتظمة " .
صيغت هذه النظرية للتغلب على القصور فى نسبية جاليليو و تتضمن مبدأين مهمين هما:-
- سرعة الضوء ثابتة لا تتغير بتغير الراصد او بتغير سرعته.
- قوانين الفيزياء ثابتة لا تتغير بتغير الاطار المرجعى.
نسبية الزمن : او تباطؤ الزمن و هو نتيجة ترتبت على فرضيات النسبية الخاصة حيث فى النسبية الكلاسيكية كانت الفتر الزمنية بين حدثين مطلقة لا تتغير اما فى النسبية الخاصة فالزمن نسبى .
فلو تخيلنا ان هناك صندوق يحوى مراتان بينهما شعاع ليزر ينعكس ذهاباً و اياباً و كان هذا الصندوق يتحرك بسرعة v و كانت الفترة الزمنية التى يقضيها الضوء T و المسافة بين المراتين d كانت T=2d/c حيث c هى سرعة الضوء .
و كان هناك راصد على الارض ثابت فانه سيرى الضوء ينعكس بسرعة c و يتحرك ب زمن 'T فان T'=(1/sqrt(1-v^2/c^2)).T
حيث T'>T اذن الزمن يتباطئ .
نسبية الطول:او انكماش الطول و هذا يعنى انه اذا كان هناك راصد يشاهد سفينة فضاء متحركة بسرعة تقترب من سرعة الضوء فانه سيرى طولاً نسبياً اقل من الطول الحقيقى للسفينة.
دلائل صحة النسبية :-
تجربة ساعة السيزيوم او تجربة Hafele–Keating و هى تجربة استخدموا فيها ساعات ذرية و ارسلوها فى رحلة جوية طويلة و عينوا زمن الرحلة من الساعة على المركبة و قارنوها بالساعة الذرية الموجودة على الارض و وجدوها متوافقة تماماً مع معادلات اينشتاين.
*شاهد الفيديو للدكتور مصطفى محمود و هو يتحدث عن النسبية.
*ملحوظة تتطبق قوانين النسبية فى حالات الحركة بسرعات تقترب من سرعة الضوء .
*تختلف النسبية الخاصة عن العامة فى ان الاولى اهملت قوى الجذب و التسارع لضألة تأثيرها.
هذه بذرة عن النظرية النسبية اردت فقط تبسيط المفاهيم لفتح افاق للبحث و الاطلاع على الكتب و المقالات التى تشرح هذه النظرية باستفاضة .
ليست هناك تعليقات :
إرسال تعليق