Jump to content
Sign in to follow this  
elBiruni

رحلة معرفية...... إلى النظرية النسبية

Recommended Posts

السلام عليكم ورحمة الله وبركاته

ظهرت النسبية الخاصة عام 1905 م على يد البرت اينشتاين كبديل عن نظرية نيوتن في الزمان والمكان لتحل بشكل خاص مشاكل النظرية القديمة فيما يتعلق بالأمواج الكهرطيسية عامة, والضوء خاصة. وهي تدعى خاصة لأنها تعالج حالة افتراضية خاصة تهمل فيها تأثيرات الثقل التي ستتناولها فيما بعد النظرية العامة، العمل الذي قام به أيضا أينشتين عام 1915

في النصف الثاني من القرن 19 قدم جيمس كلارك ماكسويل (1831 - 1879) نظرية متكاملة عن الظواهر الكهرطيسية. لم تحوي هذه النظرية على متغيرات ميكانيكية كما في قانون التحريض الكهرطيسي

كان من الواضح أنه لا يأخذ بعين الاعتبار أية فكرة عن جسيمات مرافقة لهذه الأمواج وقد بيّن ماكسويل في هذه النظرية أن الضوء عبارة عن أمواج كهرومغناطيسية.

جميع الظواهر الموجية المعروفة آنذاك كانت عبارة عن تموج لوسط معين (الأمواج على سطح الماء, الأمواج الصوتية...). لذلك اعتقد الفيزيائيون أن الضوء يجب أن يكون تموج لوسط ما أطلقوا عليه اسم الأثير, وكان على هذا الأثير أن يملأ الكون بأكمله ليؤمن توصيل ضوء النجوم البعيدة, وأن يكون سهل الاجتياز (و إلا لكبح حركة الأرض حول الشمس), وعلى الضوء أن ينتشر به بسرعة c.

حاول العديد من الفيزيائيين ومن ضمنهم ماكسويل وضع نموذج ميكانيكي للأثير لكن النجاح لم يحالفهم في ذلك ،و مع الوقت ساد الاعتقاد بعدم قدرة الميكانيكا (علم حركة الأجسام) على تفسير الظواهر الكهرطيسية.

في الواقع عندما تتحرك الأرض في اتجاه ما بالنسبة للأثير وبسرعة v، ونرسل من الأرض إشارة ضوئية في نفس الاتجاه فستكون سرعة الإشارة بالنسبة للأثير c وبالنسبة للأرض c-v. أما إذا أ ُُُُرسلت الإشارة بالاتجاه المعاكس فستكون سرعتها بالنسبة للأرض c+v. ولما كانت الأرض تتحرك حول الشمس بسرعة 30 كيلومتر في الثانية على مسار دائري تقريبا، توقع الفيزيائيون بأن الأرض تتحرك بسرعة مماثلة تقريبا بالنسبة للأثير.

في نهاية القرن 19 أجريت تجارب عديدة لقياس التغيرات في سرعة الضوء بالنسبة للأرض والمعتقد أن تسببها حركة الأرض بالنسبة للأثير. لكن جميع النتائج جاءت سلبية حيث انتشر الضوء في جميع الاتجاهات بالنسبة للأرض بسرعة متساوية c. وكانت هذه النتيجة هي جوهر تجربة مايكلسون ومورلي

هناك عدة مسلمات (او فرضيات بنيت عليها النظرية النسبية لاينشتاين )

أولها ثبات سرعة الضوء بالنسبة لجميع المراقبين ولا تعتمد على سرعة مصدر الضوء فعلى عكس الاعتقاد السائد قديما والذى يقضى بأن قانون جمع السرعات يسرى على الضوء فتتغير سرعة الضوء على حسب سرعة منبع الضوء وهذا ما نسفته النسبية

فسرعة الضوء فى النسبية هى الثابت لفيزيائى الذى يربط كل معادلات النسبية ولا يمكن لأى جسم أن يتعداها

فهى أعلى سرعة فى الكون

وثانيها مبدأ النسبية Relativity Principle: لا توجد خصوصية أو اختلافات في القوانين الطبيعية بين مختلف الجمل العطالية. فكل ملاحظ في أي جملة عطالية يجب أن يكون على توافق مع مراقب في جملة عطالية أخرى بشأن وصف الواقع الفيزيائي. (تأخذ قوانين الفيزياء التعبير الرياضي نفسه في جميع جمل المقارنة الخارجية الغاليلية، أي أن جميع جمل المقارنة الغاليلية متساوية فيزيائيا.) ولا توجد جملة مقارنة مطلقة (أي لايوجد نظام في حالة الثبات المطلق). لذا لا يمكن عن طريق أية تجربة فيزيائية (ميكانيكية, بصرية...) تجرى ضمن جملة المقارنة تحديد إذا ما كانت هذه الجملة ساكنة بالنسبة لجملة أخرى أو تتحرك بحركة مستقيمة منتظمة. وتم توسيع هذا المبدأ ليشمل كل الأحداث الفيزيائية.

نستنتج من الفرضية الأولى والثانية نستنتج من الفرضية الاولى والثانية أن الضوء لا يحتاج إلى وسط مادى ينتقل خلاله (سواء أكان هذا الوسط الأثير أوغيره)

عامة غيرت النسبية مفاهيم عدة فى الكون فالكون فى النسبية يتكون من أربع أبعاد هى الطول والعرض والارتفاع

(الأبعاد المكانية ) والبعد الرابع وهو الزمن

فنحن عندما نقول أننا فى يوم كذا من شهر كذا فنحن لا نصف الا الأوضاع المكانية للأرض فى مدارها حول الشمس وعندما مثلا ننظر الى النجوم البعيدة فاننا لاننظر الى مكانها فقط بل ننظر فى زمنها أيضا ننظر فى الماضى السحيق فعندما يصدر الضوء عن نجم يبعد عنا مثلا 100 سنة ضوئية ويصل إلينا فإننا لا ننظر لمكان هذا النجم فقط وانما ننظر إلى حال هذا النجم منذ 100 عام أى ننظر الى زمانه أيضا

يتبع ........

Share this post


Link to post
Share on other sites

Create an account or sign in to comment

You need to be a member in order to leave a comment

Create an account

Sign up for a new account in our community. It's easy!

Register a new account

Sign in

Already have an account? Sign in here.

Sign In Now
Sign in to follow this  

×