ما هي النسبية وما اشهر معادلاتها؟

1 إجابة واحدة

النسبية، هي نظريات فيزيائية واسعة النطاق شكّلها الفيزيائي الألماني ألبرت أينشتاين. مع نظرياته عن النسبية الخاصة (1905) والنسبية العامة (1915)، قلب آينشتاين العديد من الافتراضات الكامنة وراء النظريات الفيزيائية السابقة، وأعاد تعريفها في المفاهيم الأساسية للفضاء، والوقت، والمادة، والطاقة، والجاذبية. إلى جانب ميكانيكا الكم، تعتبر النسبية أساسية للفيزياء الحديثة.  على وجه الخصوص، توفر النسبية الأساس لفهم العمليات الكونية وهندسة الكون نفسه.

تقتصر “النسبية الخاصة” على الأشياء التي تتحرك فيما يتعلق بأطر مرجعية بالقصور الذاتي – أي في حالة حركة موحدة لشيئين مع بعضهما البعض بحيث لا يمكن للمراقب، من خلال التجارب الميكانيكية البحتة، أن يميز أحدها عن الآخر.  بدءًا من سلوك الضوء (وجميع الإشعاع الكهرومغناطيسي الآخر)، تستخلص نظرية النسبية الخاصة استنتاجات تتعارض مع التجربة اليومية ولكن تؤكدها التجارب تمامًا. كشفت النسبية الخاصة أن سرعة الضوء هي حد يمكن الاقتراب منه ولكن لا يمكن الوصول إليه بواسطة أي شيء مادي؛ هذا هو أصل المعادلة الأكثر شهرة في العلم، E = mc2؛ وقد أدى إلى نتائج محيرة أخرى، مثل “مفارقة التوأم”.

تُعنى “النسبية العامة” بالجاذبية، إحدى القوى الأساسية في الكون. (أما القوى الأخرى هي الكهرباء والمغناطيسية، التي تم توحيدها كالكهرومغناطيسية والقوة القوية والقوة الضعيفة). تحدد الجاذبية السلوك الماكروسكوبي، وبالتالي فإن النسبية العامة تصف الظواهر الفيزيائية واسعة النطاق مثل ديناميكيات الكواكب وولادة وموت  النجوم، الثقوب السوداء، وتطور الكون.

أثرت النسبية الخاصة والعامة بشكلٍ كبير على العلوم الفيزيائية والوجود البشري، وبشكلٍ كبير أيضًا في تطبيقات الطاقة النووية والأسلحة النووية. بالإضافة إلى ذلك، قدمت النسبية وإعادة التفكير في الفئات الأساسية للفضاء والزمان أساسًا لبعض التفسيرات الفلسفية والاجتماعية والفنية التي أثرت على الثقافة البشرية بطرق مختلفة.

من أهم معادلات النسبية، مايلي:

1.

حيث: (c)يعبر عن سرعة الضوء، (m)كتلة الجسم، (E)الطاقة.

تعد من أشهر معادلات أينشتاين، توضح أن الكتلة والطاقة مترابطان إن لم نقل متكافئان.

توصــل أينشتــاين لهــذه المعادلــة عــام 1905 و نشرهــا فــي مقــال عنــونه: “هــل يرتبــط القصــور الــذاتي للجسم(الكتلة في الفيزياء الكلاسيكية) بمحتواه من الطاقة؟”. إلا أنه لم يكن يعلم إلى أي حد ستساهم معادلته في تغيير العالم.

وقد أدت تلك المعادلة فيما بعد إلى اكتشاف الطاقة النووية، وأول ما استُغلت في صناعة القنبلة الذرية التي أُلقيت على مدينة هيروشيما.

2.

حيث: (h)يمثل ثابت بلانك، (V) سرعة الفوتون، (W) العمل المنجز وهو يمثل الحد الأدنى من الطاقة المطلوبة لتحرير الإلكترون من سطح المعدن، (E) هي الطاقة الحركية القصوى للإلكترون.

وجد أينشتاين من خلال هذه المعادلة أن طاقة الفوتون تساوي الطاقة اللازمة لتحرير الإلكترون مضافًا إليها الطاقة الحركية للإلكترون المنبعث.

وتُعطى الطاقة الحركية للإلكترون بالعلاقة:

(m) تمثل كتلة الإلكترون المحرر، (v) هي سرعة هذا الإلكترون.

بتطبيق نظرية أينشتاين النسبية، والعلاقة بين طاقة القوة الدافعة للجسميات، نصل إلى العلاقة التالية في التأثير الكهروضوئي:

حيث إنّ (c) هي سرعة الضوء في الفراغ، و (p) تمثل القوة الدافعة للجسميات

3.

تُوصف النظرية النسبية العامة من خلال هذه المعادلة البسيطة.

تُقدم نظرية النسبية العامة لأينشتاين من خلال هذه المعادلة، درسًا آخر وهو أن المكان والزمن ينحنيان على بعضهما البعض، فهما غير قابلين للفصل أبداً ويُمكن بالتالي تشويه الزمن نتيجة وجود الأجسام فائقة الكتلة، ولذلك لا نتحدث عن انحناء المكان فقط وإنما عن انحناء الزمكان (spacetime).

الطرف الأيسر من المعادلة يصف انحناء الزمكان الذي نستقبل تأثيره على أنه قوة الجاذبية، والأمر مشابه للرمز F في الطرف الأيسر من المعادلة. يصف الرمز Tμv الموجود في الطرف الأيمن من المعادلة كل شيء موجود ونعرفه حول الكتلة والطاقة وكمية الحركة والضغط المتوزعين في الكون.

أكمل القراءة

هل لديك إجابة على "ما هي النسبية وما اشهر معادلاتها؟"؟