ما هي نظرية النسبية للدمى

أحدثت نظرية النسبية الخاصة ثورة في عالم الفيزياء وغيرت تمامًا الفهم المقبول عمومًا للعالم من حولنا.

لا يزال العديد من علماء الفيزياء يشاركون في مناقشات ساخنة تتعلق بنظرية النسبية. سأحاول في هذه المادة أن أشرح بأكبر قدر ممكن من الوضوح ما هي نظرية النسبية هذه.

النظرية الخاصة والعامة للنسبية

في عام 1905 ، نشر الفيزيائي العظيم ألبرت أينشتاين عمله بعنوان نظرية النسبية الخاصة (المشار إليها فيما يلي باسم SRT) ، حيث شرحًا لكيفية وصف الحركة بين الأطر المرجعية المختلفة بالقصور الذاتي أو ، بشكل أكثر بساطة ، الكائنات التي تتحرك بالنسبة إلى بعضها البعض مع سرعة.

قال العالم في عمله أنه أثناء حركة جسمين بسرعة ثابتة ، أنت بحاجة دراسة حركتهم بالنسبة لبعضهم البعض ، ولا تأخذ أحد الأشياء كنظام مطلق العد التنازلي.

ببساطة ، إذا كان رواد الفضاء التقليديون يطيرون على متن مركبة فضائية ، وأنت وشريكك على مركبة أخرى ، فعندئذٍ من أجل مقارنة ملاحظاتك ، فإن الشيء الوحيد الذي تحتاج إلى معرفته هو السرعة بالنسبة لبعضها البعض صديق.

النظرية النسبية الخاصة

هذا قسم فرعي فريد من نوعه يدرس حالة خاصة حصرية (وهذا هو السبب في تسميته بذلك) ، حيث تكون الحركة موحدة ومستقيمة.

في حالة تسارع جسم مادي أو تحركه في قوس ، إذن مائة لا ينطبق. في هذه الحالة ، يتم استخدامه بالفعل النسبية العامة (نظرية النسبية العامة), وصف حركة الجثث في جميع الحالات الأخرى.

تستند نظرية كل أينشتاين على الافتراضات الرئيسية التالية:

1. مبدأ النسبية. ووفقا له ، فإن جميع القوانين الفيزيائية تعمل حتى على الأشياء التي هي إطارات مرجعية بالقصور الذاتي (تتحرك بالنسبة لبعضها البعض بسرعة ثابتة).
2. مبدأ سرعة الضوء. سرعة الضوء هي نفسها لجميع الكائنات تمامًا ، ولا يهم السرعة التي تتحرك بها الأجسام المادية بالنسبة إلى مصدر الضوء.

عمليات البحث عن الأثير والبيانات التجريبية

في نهاية القرن التاسع عشر ، كان العلماء في ذلك الوقت يبحثون بنشاط عن ما يسمى الأثير - الوسيط الذي ، وفقًا لأفكارهم ، يجب أن تنتشر موجات الضوء. في الوقت نفسه ، تم النظر في القياس مع الموجات الصوتية ، وهم بحاجة إلى وسط معين للانتشار.

نتيجة لذلك ، كان هناك قناعة بأن سرعة الضوء ستتغير اعتمادًا على سرعة المراقب بالنسبة إلى الأثير.

قرر أينشتاين ، على عكس زملائه ، الوثوق بنتائج التجارب ورفض نظرية الأثير غير مقبول ، وطرح افتراضه بناءً على ما تم الحصول عليه تجريبياً البيانات.

وخلص إلى أن جميع القوانين الفيزيائية ، مثل سرعة الضوء ، ثابتة ولا تعتمد بأي حال من الأحوال على سرعة الراصد نفسه.

تجانس المكان والزمان

لذلك ، وفقًا لـ SRT ، هناك علاقة ثابتة بين المكان والزمان. نعلم جميعًا جيدًا أن كوننا له ثلاثة أبعاد مكانية:

لأعلى ولأسفل ، لليسار ولليمين ، وللخلف وللأمام إلى هذا الثلاثي غير المتغير ، يُضاف أيضًا ما يسمى بالبُعد الزمني ، والآن هذه الأبعاد الأربعة هي أساس استمرارية الزمكان لدينا.

لذلك إذا تحركت بسرعة كبيرة ، فعليك تحديدًا ملاحظاتك المتعلقة بالوقت و سيختلف الفضاء بشكل كبير عن ملاحظات المراقبين الآخرين الذين يتحركون بأقل بكثير سرعة. صعب ، الآن سأشرح ذلك بمثال بسيط.

لذا ، تخيل مركبتين فضائيتين. على أحدهما أنت وأنت تحمل مؤشر ليزر. تقوم بتشغيله وتوجيهه بزاوية قائمة في مرآة موجودة في السقف ، ومشاهدة كيف ينعكس (شعاع الليزر) عموديًا لأسفل ، على الأرض.

الآن دعونا نتخيل أن سفينتك هي التي تتحرك بسرعة هائلة تبلغ نصف سرعة الضوء. لذلك ، وفقًا لنظرية أينشتاين الخاصة ، ستكون هذه السرعة غير مرئية تمامًا بالنسبة لك.

لكن بالنسبة للمراقبين على المركبة الفضائية الثانية ، التي هي في حالة راحة ، الذين يراقبون تجربتك باستخدام الليزر ، سيرون صورة مختلفة تمامًا ، وهي:

سوف يرى المراقب الخارجي أن الشعاع الذي تنبعث منه سيتحرك قطريًا نحو المرآة (وليس تحت خط مباشر زاوية كما في حالتك) ، ثم الانعكاس من سطحه ، يذهب قطريًا إلى الأرض ويسقط عليها له.

بعبارة أخرى ، سيكون مسار شعاع الليزر مختلفًا بالنسبة لك وللمراقب الخارجي. هذا يعني أن الوقت الذي يستغرقه الشعاع للانتقال على مسافات مختلفة سيختلف أيضًا.

يشار إلى هذه الظاهرة باسم تمدد الوقت ، أي أن الوقت على مركبتك الفضائية ، الذي يتحرك بسرعة كبيرة ، سوف يتدفق بشكل أبطأ بكثير من المراقبين الخارجيين.

تظهر هذه التجربة الفكرية أن هناك علاقة لا تنفصم بين المكان والزمان. يمكن رؤية هذا الاتصال بوضوح فقط عندما يتعلق الأمر بسرعات قريبة من سرعة الضوء.

الجمع بين الكتلة والطاقة

بالإضافة إلى ذلك ، استنتج العالم العظيم صيغة يكون بموجبها للكتلة والطاقة علاقة لا تنفصم:

لذلك ، وفقًا لنظرية الفيزيائي العظيم ، عندما تقترب سرعة جسم مصنوع من مادة من سرعة الضوء ، تزداد كتلته. بمعنى آخر ، كلما زادت سرعة الجسم ، زاد وزنه ، مما يعني أنه يصبح من الصعب تفريقه.

لذلك عندما يصل جسم ما إلى سرعة الضوء ، فإن كتلته ستساوي اللانهاية.

وبالتالي ، فكلما زاد وزن الجسم ، زادت الحاجة إلى مزيد من الطاقة لتسريع الجسم ، وهناك حاجة إلى كمية غير محدودة من الطاقة لتسريع الجسم بكتلة غير محدودة.

ويترتب على ذلك أنه بالنسبة للأجسام المادية ، فإن سرعة الضوء غير قابلة للتحقيق من حيث المبدأ.

قبل هذه النظرية ، لم ير أحد صلة واضحة بين الطاقة والكتلة وكان أينشتاين هو الذي أثبت ذلك قانون الحفاظ على الطاقة وقانون الحفاظ على الكتلة جزء من قانون عام واحد كتلة الطاقة.

هل أعجبتك المادة؟ ثم نحب ، اشترك ونعلق. شكرا على القراءة حتى النهاية!