الحوار المتمدن - موبايل
الموقع الرئيسي


فيزياء أنيشتاين و النظرية النسبية

صباح ابراهيم

2022 / 5 / 27
الطب , والعلوم


بدأ العالم الفيزيائي البرت انيشتاين من حيث أنتهى غيره، وقام بصقل متميز لجوهر علم الفيزياء، واضاف له الكثير بعد فيزياء اسحاق نيوتن . كان انيشتاين واحدا من أعظم 5 شخصيات علمية في العالم من كان له تأثير كبير في مسيرة العلم الإنساني . واختير في استفتاء لأحدى الجمعيات العلمية كأفضل عالم في العالم من بين 500 عالم مشهور .
نشر انيشتاين نظريته النسبية الخاصة في ورقة بحث عام 1905 ، وفي عام 1915 نشر بحثه حول النسبية العامة، وقد لقت صدى واسعا في الأوساط العلمية في جميع انحاء العالم . وحاز على جائزة نوبل في الفيزياء .
اشتملت النظرية النسبية لآنيشتاين مواضيع مختلفة منها التحدث عن الضوء و اصله و سرعته . و السفر بسرعة تقارب سرعة الضوء و علاقة الكتلة بسرعة الضوء .كما شملت ابحاثه في الزمن وعلاقته بالكتلة والسرعة والبعد الرابع لقياس المسافات للأجرام الكونية في الفضاء. والنسبية وعلاقتها بالمكان والحركة. كما تتحدث النسبية العامة عن الكون والجاذبية والسرعات الغير منتظمة .
سنمر على هذه المواضيع نبسطها للقارئ كي يفهم اسرار النظرية النسبية للعالم الكبير البرت أنيشتاين .
الضوء اسرع شئ متحرك في الوجود، وهو المطلق الوحيد في كون كله نسبي. اي ان سرعته ثابتة بغض النظر عن حركة وسرعة مصدره الكوني . اي ان سرعة الضوء تبقى ثابتة حتى لو انطلق من مصدر متحرك يسير بسرعة كبيرة جدا . فلا تضاف سرعة ذلك الجرم المتحرك الى سرعة الضوء عند قياسه من قبل مراقب خارجي . وقد تبث بالتجربة العملية ان سرعة الضوء ثابتة إن كان مصدره ثابتا ام متحركا .
تبلغ سرعة الضوء بحدود 300 الف كم/ ثانية . وهي معادلة لسرعة الموجات الكهرومغناطيسية والتيار الكهربائي في الأسلاك .
قال انيشتاين يمكن تحويل كتلة المادة الى طاقة وبالعكس .
تجربة تفجير القنبلة الذرية في هيروشيما وناجازاكي هي من توصلت الى اكتشاف أن الأنشطار النووي يولد طاقة هائلة نتيجة تحول كتلة اليورانيوم المشع الى طاقة حرارية واشعاعية بتفجير نواة ذرات اليورانيوم. وقد تمكن انيشتاين من احتساب الطاقة بمعادلته الشهيرة وهي : الطاقة = الكتلة مضروبة بمربع سرعة الضوء . والتفجير النووي اثبت صحة نظرية و حسابات معادلة انيشتاين حول تحويل الكتلة الى طاقة .
الإنفجار العظيم (البك بانغ) هو اول عملية تحويل للكتلة الكونية الى طاقة هائلة من الحرارة والضوء والغبار الذري و الإشعاعات الكهرومغناطيسية . ففي كل ثانية تتحول اربعة ملايين طن من كتلة الشمس الغازية الى طاقة حرارية وضوئية وإشعاعية تتبدد في الفضاء المحيط بالمجموعة الشمسية وكواكبها، ولولا تلك الحرارة والضوء الصادرة من الشمس الى سطح الأرض لما وجدت عليها الحياة باي شكل كان .
معنى النسبية
الكون ملئ بالنجوم والأجرام المندفعة بسرع كبيرة في ارجاء الكون، وليس في الفضاء اي جسم ساكن، وكل مكان ننظر اليه في الكون نسبة الى جرم آخر يكون غير مستقر ومتحرك فكل مكان في الفراغ الكوني هو نسبي المكان ولا وجود في الكون لجسم ساكن او مطلق السكون. واذا رصدنا حركة اي جرم فضائي من سطح الأرض، فيكون الراصد (على الأرض) والمرصود (في الفضاء) في حركة دائمة. والمسافة بينهما تقاس بمقياس سرعة الضوء . وبذلك نستنتج أن لا جرم ينطلق بالفضاء مهما كان يكون اسرع من الضوء .
السفر بسرعة الضوء
انطلاق صاروخ في الفضاء بسرعة تقترب من سرعة الضوء وينظر له من مراقب على الأرض يحدث به تباطئ بالزمن وزيادة بالكتلة . نضرب مثالا بذلك : لو ودع (ص) اخاه التوأم (س) على الأرض وانطلق بسرعة بصاروخ ذات سرعة تقترب من سرعة الضوء ، وبقى في الفضاء شهرا واحدا ، ثم عاد الى الأرض، لوجد ان اخاه( س) قد تقدم به العمر واصبح عمره ربما تسعين سنة وهو لم يفارقه سوى شهرا واحد بالفضاء . ... (ارقام السنين ليست حقيقة بل لتقريب الفكرة) .
يتصرف الضوء بحالة موجية في معظم الحالات وله طول موجة . وفي تجارب أخرى وجد أنه يتصرف وكأنه جزئ(فوتون) . وبتحليل شعاع الضوء بالموشور الزجاجي يتحلل الضوء الأبيض الى مكوناته الأساسية في طيف من سبعة الوان (قوس قزح) من البنفسجي الى الأحمر، وكل لون له طول موجي خاص به .
علاقة الكتلة بالسرعة في نسبية أنيشتاين : تزداد الكتلة بزيادة سرعة إنطلاقها .
علاقة الزمن بالسرعة : يتناقص الزمن مع ازدياد السرعة، وإذا وصلت السرعة لجسم ما الى سرعة الضوء تماما، توقف الزمن واصبح صفرا .
من نظريات انشتاين في النسبية : الكتلة والطاقة صورتان لشئ واحد . ويمكن تحويل اي منهما الى الآخرى.
الكتلة هي كمية المادة الموجودة في الجسم .
الكتلة : هي الطاقة الكامنة في المادة والتي يمكن تحويلها الى طاقة وبالعكس .
الكتلة فيزيائيا ليست هي الوزن ، لأن الوزن يختلف بإختلاف مكان وجوده نسبة الى مركز جاذبية الأرض وقوة الجاذبية . اذ كان وزن الإنسان على الأرض يساوي 60 كغم ، سيصبح وزن نفس الشخص على سطح القمر 10 كغم . لأن جاذبية القمر تعادل سدس قوة جاذبية الأرض . والوزن يعتمد على قوة الجاذبية ، وليس على كمية المادة فيه .
نسبية المكان والحركة في نظرية أنيشتاين :
في النظرية النسبية لتحديد موضع جسم في مكان ما في الفضاء . يجب أن ينسب لموضع جسم آخر، وكذلك الحركة او السرعة. يجب ان تقاس نسبة الى سرعة أخرى. ولهذا دعيت بالنسبية .
الأرض تدور بسرعة 1000 ميل/ثانية ، لكننا لا نشعر بحركتها لأننا نتحرك فوقها بنفس سرعتها. فنحن بالنسبة للأرض ثابتين . سنشعر بحركة الأرض لو قلت من سرعتها فجاءة أو ازدادت سرعتها فجاءة . وذلك بسبب القصور الذاتي . كما لو كنا جالسين في سيارة متحركة و وقفت فجاءة، او ثابتين في سيارة متوقفة وانطلقت بسرعة فجاءة .
الزمن البعد الرابع :
في الفيزياء الكلاسيكية نقيس المسافات بثلاثة ابعاد الطول والعرض والأرتفاع . اما في الفضاء الكوني فهذه الابعاد لا تنفع في قياس المسافات ، ولهذا نستخدم الزمن والسرعة كمقياس للبعد الرابع . ولتقريب الفكرة نستخدم الزمن ايضا لقياس المسافات بين المدن والدول، فنقول المسافة بين مدينة ص ومدينة س تعادل ثمان ساعات بالسيارة المنطلقة بسرعة 100كم بالساعة. و تعادل نفس المسافة ساعة واحدة بالطائرة المنطلقة بسرعة 1000 كم/ساعة. هنا دخل عنصري السرعة والزمن كمقياس للمسافة بين المدينتين وكذلك يستخدم سرعة الضوء كمقياس للبعد بين الأجرام السماوية في الفضاء، فنقول ان النجم س يبعد عن النجم ص 50 سنة ضوئية ، وهي المسافة التي يقطعها الضوء بسرعة 300 الف كم/ثا بفترة 50 سنة ارضية .
لقد غير انيشتاين الكثير من مفاهيم علم الفيزياء الكلاسيكية لنيوتن ، واصبحت نظريته في النسبية العامة والخاصة من اشهر علوم الفيزياء الحديثة .





التعليق والتصويت على الموضوع في الموقع الرئيسي


اخر الافلام

.. مشروع قانون بريطاني يسعى لخلق جيل خال من التدخين


.. خدمة جديدة من غوغل للعثور على الهاتف وإن كان مغلقاً




.. طفل فلسطيني يجمع قطرات المياه من خزان متنقل في غزة ليرتوي


.. الثاني عربياً والأول سورياً.. وفاة رائد الفضاء محمد فارس




.. معهد في كاليفورنيا يجمع أكبر كاميرا فلكية في العالم