نظرية النسبية

السؤال: ما هي النظرية النسبية؟


النسبية أو النظرية النسبية ، من أشهر نظريات الفيزياء الحديثة، التي طورت من قبل ألبرت أينشتاين في بداية القرن العشرين. وتوجد نظريتان للنسبية، الأولى هي النسبية الخاصة والثانية هي النسبية العامة، وكلاهما تعتمدان على مبدأ النسبية الذي وضعه جاليليو جاليلي في عام 1636م [1].
مصطلح "theory of relativity" أو "نظرية النسبية" أخذ من تعبير "relative theory"
( بالألمانية: Relativtheorie ) واستعمل من قبل ماكس بلانك عام 1906، بلانك الذي أكد على أن النظرية استخدمت مبدأ النسبية.
في قسم النقاش على نفس الورقة ألفريد بوخر استعمل للمرة الأولى تعبير theory of relativity (بالألمانيةRelativitätstheorie) [2][3]
أهمية النظرية والتغيرات التي أحدثتها
النظرية النسبية غيّرت الكثير من المفاهيم بما يتعلق بالمصطلحات الاساسية في الفيزياء: المكان والزمان والكتلة والطاقة. 
حيث احدثت نقلة نوعية في الفيزياء النظرية وعلم الفلك في القرن العشرين. عند نشرها لأول مرة، عدلت الأسس النظرية لميكانيكا نيوتن التي كانت قائمة منذ 200 عام.
لقد قامت نظرية النسبية بتحويل مفهوم الحركة لنيوتن، حيث نصت أن كل الحركة نسبية. ومفهوم الزمن تغير من كونه مطلق، إلى كونه نسبي وجعله بُعْدْ رابع يدمج مع الأبعاد الثلاثة المكانية فيما يعرف بالزمكان. وجعلت الزمان والمكان شيئاً موحداً بعد أن كان يتم التعامل معهما كشيئين مختلفين. وجعلت مفهوم الزمن يتوقف على سرعة الأجسام وشدة الجاذبية التي يتحرك فيها الجسم, وأصبح تقلص وتمدد الزمن مفهومًا أساسيًا لفهم الكون. وبذلك تغيرت كل الفيزياء الكلاسيكية حسب مفهوم نيوتن.
وأدت مفاهيم النظرية النسبية إلى ظهور علوم جديدة كليًا مثل: الفيزياء الفلكية وعلم الكون. بالإضافة لإستخدامها في تطبيقات حياتية كنظام الملاحة العالمي GPS.
النظرية النسبية الخاصة
النسبية الخاصة التي نشرها أينشتاين عام 1905م، جاءت للإجابة على صعوبات في خواص سرعة الضوء.
نتائج تجربة ميكلسون ومورلي، التي تم فيها فحص انتشار الضوء في اتجاهات مختلفة، ناقضت قانون السرعة النسبية الكلاسيكي.
حيث قانون السرعة النسبية الكلاسيكي يعتبر أنه لو كانت سيارة تسير بسرعة 99% من سرعة الضوء، فعلى أضواء السيارة أن تكون سرعتها ضعف سرعة الضوء تقريبًا.
تفسر النظرية النسبية هذا التناقض بأن سرعة الضوء ثابتة بلا علاقة بالسرعة النسبية.
ويرمز لسرعة الضوء في الفراغ عادة بالثابت c (سرعة الضوء بالفراغ وقيمتها هو 299,792,458 متر في الثانية).
هذا الافتراض بأن سرعة الضوء ثابتة، يظهر فرضيتان أساسيتان، بموجبهما يتم قياس سرعة الجسم المتحرك:
1. تباطؤ الزمن




Δ

t
′

=
γ
Δ
t
=



Δ
t


1
−

v

2



/


c

2








{\displaystyle \Delta t'=\gamma \Delta t={\frac {\Delta t}{\sqrt {1-v^{2}/c^{2}}}}\,}


حيث




Δ

t
′



{\displaystyle \Delta t'}

 فرق الزمن النسبي.




Δ
t


{\displaystyle \Delta t}

 فرق الزمن عند السكون.
2. تقلص الأطوال





L
′

=


L
γ


=
L



1
−

v

2



/


c

2






{\displaystyle L'={\frac {L}{\gamma }}=L\,{\sqrt {1-v^{2}/c^{2}}}}


حيث
L هو طول الجسم في حالة السكون.
L' هو الطول الظاهر للراصد.




v



{\displaystyle v\,}

 هي السرعة النسبية بين الراصد والجسم المتحرك.




c



{\displaystyle c\,}

 هي سرعة الضوء.
بحيث ان 



γ


{\displaystyle \gamma }

 (جاما) هو رمز معامل لورنتز ويساوي:




γ
≡


1

1
−

v

2



/


c

2








{\displaystyle \gamma \equiv {\frac {1}{\sqrt {1-v^{2}/c^{2}}}}\ }


أو




γ
≡


c


c

2


−

v

2





=


1

1
−

β

2







{\displaystyle \gamma \equiv {\frac {c}{\sqrt {c^{2}-v^{2}}}}={\frac {1}{\sqrt {1-\beta ^{2}}}}}






β
=


v
c




{\displaystyle \beta ={\frac {v}{c}}}

 مقسوم السرعة النسبية على سرعة الضوء,
v السرعة النسبية 
c هي سرعة الضوء الساقط.
النظرية بين الثنائية
نظرية النسبية كانت تمثيلاً لأكثر من نظرية فيزيائية جديدة. يوجد بعض التفسيرات لهذا.
أولًا: النسبية الخاصة نشرت في عام 1905 والصورة العامة للنسبية نشرت في عام 1906.
ثانيًا: النسبية الخاصة تطبق على الجسيمات الأولية وتفاعلاتها، في حين تطبق نظرية النسبية العامة على العالم الكوني والفيزياء الفلكية، بما في ذلك علم الفلك.
ثالثًا: النسبية الخاصة تم قبولها في المجتمع الفيزيائى في عام 1920. هذه النظرية أصبحت سريعًا أداة ضرورية وهامة للمنظرين وللتجريبيين في المجالات الجديدة: الفيزياء الذرية والفيزياء النووية وميكانيكا الكم. وفي المقابل، النسبية العامة لم تبدُ ذات أهمية كبيرة. لقد ظهر أن هناك القليل من الانطباق للتجريبيين لأن معظم التطبيقات كانت للجداول الفلكية. لقد بدت محدودة لعمل تصحيحات طفيفة فقط لتنبؤات نظرية الجاذبية لنيوتن. وكانت آثارها غير واضحة حتى عام 1930.
أخيرًا: رياضيات النسبية العامة كانت تبدو معقدة صعبة الفهم. بناء على ذلك، كان يعتقد أن عددًا قليلًا من الناس في العالم في هذا الوقت يمكنهم فهم النظرية بالتفصيل، ثم في حوالى عام 1960 حدث شيء حاسم في عودة الاهتمام الذي أدى إلى جعل النسبية العامة هي مركز الفيزياء والنسبية. تقنيات رياضية جديدة مطبقه لدراسة النسبية العامة بسطت العمليات الحسابية بشكل كبير. ومن هذا، تم عزل ملحوظة المفاهيم الفيزيائية من التعقيد الرياضى. وأيضًا، اكتشاف الظواهر الفلكية الغريبة التي كانت ذات صله بشكل حاسم بالنسبية العامة، ساعدت على تحفيز تلك العودة. الظواهر الفلكية تضمنت أشباه النجوم والنجوم النابضة واكتشاف مرشحين أول ثقب أسود.
انظر أيضا
مبدأ النسبية
إصرار الذاكرة
تأثير سانياك
إبطاء زمني
ابطاء زمني ثقالي
مصادر
ماهي نظرية النسبية - لانداو ورومر - دار مير - موسكو - 1974 م.
النسبية بين نيوتن وأنشتاين - تأليف د. طالب ناهي الخفاجي - 1978 م.
آينشتين والنظرية النسبية - د. محمد عبد الرحمن مرحبا - دارالقلم - بيروت - الطبعة الثامنة - شباط - 1981 م.
مراجع

مصادر خارجية

 at Curlie





*
تصنيف:ألبرت أينشتاين
تصنيف:فيزياء نظرية