النظرية النسبية الخاصة

” إن الله لا يلعب بالنرد ”

-ألبرت أينشتاين

 

النظرية النسبية هي من اشهر النظريات الحديثة التي أحدثت ثورة في عالمنا الحديث , فقد تم تطويرها من قبل العالم ابرت اينشتاين في بدايات القرن العشرين , تنقسم النظرية النسبية الى قسمين النظرية النسبية الخاصة و النظرية النسبية العامة و كلاهما أساسا تعتمدان على مبدأ النسبية الذي وضعه العالم جاليلو في 1636 م , تختص النظرية النسبية العامة بوصف الوضع الحالي للجاذبية في الفيزياء الحديثة , أما النظرية النسبية الخاصة التي سنتكلم عنها في هذا المقال تستخدم كبديل عن نظرية نيوتن في الزمان والمكان لتحل بشكل خاص مشاكل النظرية القديمة فيما يتعلق بالأمواج الكهرومغناطيسية عامة, والضوء خاصة. وهي تدعى “خاصة ” لأنها تعالج حالة خاصة تتعلق بحركة المراجع (المختبرات) بالنسبة لبعضها البعض بسرعة منتظمة وفي خط مستقيم. وهي في ذلك تهمل في البدء فيها تأثيرات الثقل التي ستتناولها فيما بعد النظرية العامة، العمل الذي قام به أيضا أينشتاين عام 1915. صاغ أينشتاين النظرية النسبية الخاصة عام 1905.

 

وضع اينشتاين النسبية الخاصة لتفسير حركة الاجسام في سرعات قريبة من سرعة الضوء فهي توضح ببساطة بانك لو كنت في مركبة تسير بسرعة الضوء او انك لو كنت ألان تقرا هذا المقال لن تحس باي فرق , فنحن في الطائرة لا نحس باننا نطير , و على مدا اكبر نحن لا نحس ابدا بان الكرة الأرضية تدور حول الشمس لان الغلاف الجوي يدور معنا بينما لو خرجنا من الغلاف الجوي سنرى الكرة الأرضية تدور , وبالتالي فإن العبارة الأهم في النظرية النسبيّة هي “الإطار المرجعيّ”. بحسب النظرية النسبية لا توجد قيمة مطلقة للسرعة. بل إنها تعتمد على مكان المراقبة. وإن النقطة الّتي تقوم فيها بالمراقبة تُمثل “إطارك المرجعيّ”. ويُسمى الإطار المرجعي المُتحرك بسرعة منتظمة “الإطار المرجعي للقصوري”. وخلاصة الكلام، يمكن القول بأن النظرية التي جاء بها غاليليو تُلخص بأن جميع قوانين الفيزياء الميكانيكية تُعد صالحة ضمن مجال الإطار المرجعي للقصور الذاتي. ولكن من الناحية الفنية، لا يمكن إعتبار كوكب الأرض إطاراً مرجعياً قصوري ، وذلك لسببين: (1) دوران الأرض حول محوَرِها الذاتيّ (2) دوران الأرض حول الشمس. على أيّ حال، تأثير هاتين النقطتين صغير إلى حدٍ ما، بل ويمكن إهماله في بعض الأحيان.

هُنالك مبدأ آخر لنظرية غاليلو وهو جمع السُرع، يمكنك فهمه في المثال التالي: تخيل إنك تسير في مركبة بسرعة قدرها 10 متر/ثانية. ثُم قمت برمي كرة بالاتجاه الأمامي بسرعة 10 متر/ثانية. بالنسبة لمراقب يقف بعيداً عنك، سيُلاحظ بأن الكرة تسير بسرعة 20 متر/ثانية. أما في حالة رمي الكرة بالاتجاه الخلفي، فسيُلاحظ نفس المراقب إن الكرة ثابتة (أي أن سرعَتها تساوي 0) بمعنى أن الكرة ستبدو لهُ متوقفة.

 

إذا تحرك الجسم بسرعة تصل لـ (95%) من سرعة الضوء ، سيتباطأ الزمن بالنسبة لجسم يتحرك بسرعة (95%) من سرعة الضوء بمقدار 3.2 مرة. وسيقصر طول الجسم بمقدار 3.2 مرة. يُمكن ملاحظة السفر بسرعة نسبية في إنتقال الزمن بإتجاه المستقبل. ولو كان بإمكانك السفر بسرعة أكبر من سرعة الضوء (بالرغم من كونه شيئًا مستحيلاً)، فستتراجع بالزمن. هذا يعني إن تأثير تمدد الزمن وإنكماش الطول يزداد كلما زادت سرعة الجسم.

 

إن السبب وراء عدم مقدرتنا على بناء سفينة فضائية تسير بِسرعة الضوء أو حتى بسرعة مُقاربة لها يُمكن ملاحظتهُ من خلال معامل لورنتز. عند دراسة الفيزياء في مناهج المدارس الثانوية، يتبين لنا إن زخم الجسم (ي) يساوي كتلته ضرب سرعته. ولكن قيمة الزخم حسب النظرية النسبية تساوي السرعة ضرب الكتلة ضرب معامل لورنتز. وفي السرع القريبة من سرعة الضوء تزداد قيمة الزخم . ولهذا السبب نحتاج لطاقة غير متناهية لتحريك جسم يسر بسرعة الضوء. تمكنت الفيزياء التجريبة من تعجيل جزيئات بإستعمال معجلات جسيمات كبيرة لتقترب من سرعة الضوء. لا تعتقد أن ما درسته في المرحلة الثانوية كان خطأ. أن صيغة الزخم يمكن تقريبها لتصبح ي = ك* س . بما إن سرع الأجسام الإعتيادية أقل بكثير من سرعة الضوء، فإن هذا لا يؤثر على صحة الصيغة.

 

إن النظرية النسبية الخاصة نظرية مُدهشة وآثارها رائعة. وبالرغم من عدم إمكاننا ملاحظة تأثيراتها في حياتنا اليومية بشكل مباشر إلا أنّ فهمها يُساعدنا في إدراك جمال الكون بشكل أكبر. وهذا هو الوقود الذي يدفع رغباتنا في سبر أغوار هذا الكون العظيم.

بين اينشتاين في النظرية النسبية الخاصة أن المبدأ السابق من حيث إضافة السرعات لا تسري على الضوء. أي لا يسري القول : سرعة + سرعة = ضعف السرعة. فإذا أطلقنا مثلا عيارا ناريا من قطار يتحرك في نفس اتجاه حركة القطار ، فإننا نجمع السرعتين ونحصل على محصلة سرعة الطلقة وهي مجموع السرعتين ، وهذا ما يقيسه الواقف على رصيف المحطة. أما بالنسبة للضوء فتبقى سرعته ثابتة ،وهي 299.792 كيلومتر في الثانية – وذلك بصرف النظر عما كان مصدر الضوء متحركا أو ثابتا لا يتحرك. وهذه السرعة تشكل حدا أقصى للسرعات ولا يمكن لأي جسيم أن يتخطى تلك السرعة ، وهذا ينطبق أيضا علينا.[1]

 

وزيادة على تلك الحقيقة ، فقد بينت حسابات أينشتاين أن كتلة جسم متحرك تزيد بزيادة سرعته. ولكننا لا نستطيع قياس الزيادة في كتلته بسبب صغر السرعة التي يتحرك بها عادة. أما إذا وصلت سرعة الجسم إلى نصف سرعة الضوء مثلا ، فتكون الزيادة في كتلة الجسم ملحوظة. وتتزايد كتلته كلما اقتربت سرعته من سرعة الضوء. بذلك نحتاج لطاقة أعلى وأعلى من أجل أن نقوم بتسريع جسيم إلى قرب سرعة الضوء ، لأن كتلته تزداد مع كل زيادة في سرعته. والخلاصة أنه لا يمكن لأي جسم الحركة بسرعة الضوء – مهما كان صغيرا أو كبيرا ، ناهيك عن أن يتعداه .

 

و أيضا من النتائج الغريبة التي يصعب للعقل ان يستوعبها انه لنفترض أن عبدالله عمره 31 سنة وعمر أخيه عمر 30 سنة . ونفترض أن عبدالله ركب مركبة فضائية تسير بسرعة قريبة لسرعة الضوء وقام بسفرية استغرقت وفق ساعته على الصاروخ سنتين فأصبح سنه 33 سنة ، في نفس الوقت يمر على عمر على الأرض 5 سنوات فيصبح سنه 35 سنة (هذا يعتمد على سرعته بالمقارنة بسرعة الضوء). فعلا يمكن أن يحدث ذلك وأكثر عندما يتحرك عبدالله بسرعة مقاربة من سرعة الضوء ويظل عمر على الأرض و لفهم هذا المبدأ بشكل أكبر
أنصحك عزيزي القارئ مشاهدة فيلم Interstellar [2] الذي يشرح تقريبا كل النظريات الفيزيائية بشكل دقيق و صحيح ” أتمنى لك مشاهدة ممتعة ” , و أيضا لفهم هذا الفلم بشكل أكبر أنصحك بقراءة مقالاتي التي تبسط النظريات الموجودة في هذا الفلم . [3] [4] [5] [6]

 

 

Albert Einstein (2001). Relativity: The Special and the General Theory [1]الطبعة Reprint of 1920 translation by Robert W. Lawson). Routledge. صفحة 48. ISBN 0415253845.

http://www.imdb.com/title/tt0816692 [2]

[3] الالكترون لا يدور حول النواة

[4] نظرية الاوتار

[5] الثقوب السوداء

[6] الأكوان المتوازية

تفضل بتقييم المقالة
[Total: 0 Average: 0]

عن Abdullah Kamel

Abdullah Kamel
27 ، فلسطين - عكا ، مهندس مدني , مشروع كاتب و شاعر، مبرمج ,أحب التصوير و اعشق الفلسفة 🧐OlllllllO للتواصل معي يرجى استخدام صفحة الاستفسارات أو info@abdullahkaa.com

شاهد أيضاً

عزازيل

هرب عزازيل بعد أن كثرت أعداد من يقوم بواجبه من البشر كان اسمه قبل أن …

اترك تعليقاً

لن يتم نشر عنوان بريدك الإلكتروني. الحقول الإلزامية مشار إليها بـ *

You cannot copy content of this page
%d مدونون معجبون بهذه: