مدخل الى النظرية النسبية الخاصة

ماهي نظرية النسبية الخاصة ؟

بشكل مختصر نقول ان نظرية النسبية الخاصة تنطبق على الجسيمات وتفاعلاتها، واصفة جميع الظواهر الفيزيائية باستثناء الجاذبية ، وتوضح نظرية النسبية الخاصة كيفية ارتباط المكان والزمان بالكائنات التي تتحرك بسرعة ثابتة في خط مستقيم ، وأحد جوانبها الأكثر شهرة هو
الأشياء التي تتحرك بسرعة الضوء.

تم تطوير نظرية النسبية الخاصة من قبل ألبرت آينشتاين في عام 1905، وتشكل جزءًا من أساس الفيزياء الحديثة.

بعد الانتهاء من عمله في النسبية الخاصة ، أمضى أينشتاين عقدا من الزمن يدور حول ما يمكن أن يحدث إذا تحدثنا عنالتسارع ! وشكَّل هذا الأساس لنسبيته العامة، التي نُشرت في عام 1915..

سأخصص هذه المقالة للنظرية النسبية الخاصة فقط , حيث أن النسبية العامة موضوع مختلف بعض الشيء ويستحق كل منهما مقالا خاصا به .

مسلمات النظرية النسبية الخاصّة :

بنيت النسبية الخاصة على مسلمتين فقط, فهمك لهذه المسلمتين يجعل منك قطعت نصف المسافة في فهم النظرية النسبية الخاصة ! أما عن النصف الآخر ، فهو عبارة عن النتائج المترتبة لهاتين المسلمتين ، لكننا سنتحدث هنا عن المدخل فقط .

المسلمة الأولى تسمى بـ : قانون النسبية "قوانين الفيزياء هي نفسها في جميع الأطر المرجعية القصورية"

( الاطار المرجعي هو أشبه بمرجع لوصف الأحداث ) أنت بذاتك تكون اطارا مرجعيا عندما تصف ارتطام كرة بالأرض أمامك ، لكن حركتك هي التي تحدد ما إذا كنت مرجعا قصوريا أم لا .

الاطار المرجعي القصوري يكون ساكنا أو متحركا بسرعة ثابتة، حيث أنه لا يشعر بالقصور الذاتي عليه .

أما لو مثلًا كنت في سيارة تسير بسرعة ثابتة ثم غيرت من سرعتها، فإنك ستشعر بالاضطراب نتيجة قصورك الذاتي

وهذا يجعلك اطارا مرجعيا غير قصوريا .

لكن ما المقصد من هذه المسلمة؟ المسلمة تقول بأن قوانين الفيزياء لن تتغير في الأطر المرجعية القصورية

فمثلًا لو كنت في طائرة تحلق بسرعة ثابتة، فان ارتطام كرة على أرضيتها سيكون نفسه على الأرض .

ان حاولت تطبيق قوانين المقذوفات على الطائرة فستصل الى نفس النتائج بتطبيقها على الأرض ، وطالما انك في اطار مرجعي قصوري، قوانين الفيزياء لن تنتهك .

المسلمة الثانية تقول: "سرعة الضوء ثابتة في جميع الأطر المرجعية القصورية"

هذه السرعة تبلغ تقريبا 300 مليون متر في الثانية الواحدة، وهي ثابت كوني .

قد لا تستوعب غرابة هذه المسلمة الا بعد هذا التخيل ( ان كنت تسير بسرعة ثابتة وظهر بجانبك شخص يسير بنفس السرعة, سيبدو ثابتا بالنسبة لك ! وهذا ما يحدث ان نظرت الى شخص يجلس بجانبك ! ولكن في الواقع ، كلاكما تتحركان حاليا بسرعات هائلة في الفضاء ، ولن تشعرا بذلك طالما ان سرعتيكما ثابتة ) 

لكن, الأمر مختلف عند سرعة الضوء ف لو كنت تتحرك بسرعة الضوء وحاولت اطلاق ليزر ، فانك لن تراه ساكنا!

سيسير ضوء الليزر بسرعة الضوء مهما كانت سرعتك ..

هل تضاعفت سرعة الليزر هنا؟ لا

بل طبقا للمسلمة الثانية ، سرعة الضوء ستبقى ثابتة في جميع الأطر المرجعية القصورية .

المصادر:
- https://www.space.com/36273-theory-special-relativity.html
- كتاب الفيزياء الحديثه لـ Kenneth S. Krane .


هذا المقال مشاركة من متابعتنا : سديم

 انقر هنا لعرض حسابنا على تويتر

انقر هنا لمشاهدة قناتنا على اليوتيوب