شرح نظرية النسبية

• ذات صلة
• شرح همزة الوصل وهمزة القطع
• أنواع المثلثات من حيث الأضلاع

النظرية النسبية

تعد النظرية النسبية عبارة عن نظريات فيزيائية واسعة النطاق وضعها العالم الفيزيائي الألماني ألبرت آينشتاين، وقد تمكن من خلالها من الإطاحة بالعديد من النظريات والافتراضات الكامنة وراء النظريات الفيزيائية السابقة، كما أنه أعاد من خلالها تعريف المفاهيم الخاصة بالفضاء والزمان والمادة والجاذبية والطاقة، وتعد النظرية النسبية إلى جانب ميكانيكا الكم من النظريات الأساسية للفيزياء الحديثة، وقد وفرت النظرية النسبية الأساس لفهم العمليات الكونية وهندسة الكون بأكمله، وقد قسم آينشتاين تلك النظرية إلى النظرية النسبية العامة والنظرية النسبية الخاصة، وسنأتي على تفصيل كل منهما في هذا المقال.^[١]

أقسام النظرية النسبية

وضع العالم آينشتاين قسمين للنظرية النسبية؛ عام وخاص، وفيما يأتي تفصيل لكل منهما:

• النظرية النسبية الخاصة: ولوضع تلك النظرية فكر آينشتاين في كيفية رؤية الأجسام المتحركة بالنسبة لمراقب متحرك بطريقة مختلفة عن رؤيتها بالنسبة لمراقب ثابت، وقد رصد من خلالها الأجسام المتحركة بسرعة ثابتة، فعلى سبيل المثال؛ عند رؤيتك لمركبة متحركة وأنت في وضع سكون ستدرك بأن الجسم الذي أمامك متحرك وينتقل من مكان إلى آخر، أما إذا كنت داخل مركبة متحركة بسرعة ثابتة ورأيت جسمًا متحركًا في تلك المركبة بنفس السرعة، فإنك لن تدرك حركة ذلك الجسم وستعده جسمًا ساكنًا، وقد وضع بذلك فرضيته الأولى فيما يتعلق بالنظرية النسبية الخاصة، واستثنى من ذلك سرعة الضوء التي تعد ثابتة بالنسبة لجميع المراقبين بغض النظر عن سرعتهم الثابتة تجاه مصدر الضوء أو بعيدًا عنه، وبذلك كانت تلك فرضيته الثانية فيما يتعلق بالنظرية النسبية الخاصة.^[٢]
• النظرية النسبية العامة: وهي نظرية أكثر دقة فيما يتعلق بالنسبية، فقد دمجت النسبية العامة سرعة الحركة مع التسارع على عكس النظرية الخاصة التي بحثت في حركة الأجسام النسبية بسرعة ثابتة، فقد لاحظ آينشتاين أن سقوط الأجسام في مجال الجاذبية الأرضية يؤدي إلى تسارع مستمر؛ والذي يعني تغير السرعة بمعدل ثابت، وبعد ذلك أدرك أنه من المستحيل للمراقب أن يميز بين السقوط الحر للأجسام في مجال الجاذبية الأرضية، وبين التسارع المنتظم للصواريخ، وقد تمكن من خلالها من دراسة الثقوب السوداء وإمكانية السفر عبر الزمن، وقد استغرقت دراسة تلك النظرية سبع سنوات من العمل من قبل العالم آينشتاين.^[٢][٣]

أمثلة على النظرية النسبية

يوجد العديد من الأمثلة على النظرية النسبية والتي يمكنك رؤيتها في حياتك اليومية، بالإضافة إلى العديد من التقنيات التي نستخدمها اليوم، وفيما يأتي أبرز تلك الأمثلة:^[٤]

• نظام تحديد المواقع العالمي: فلكي يعمل نظام الملاحة GPS الموجود في سيارتك بدقة، يجب على الأقمار الصناعية الأخذ بعين الاعتبار التأثيرات النسبية لحركة المركبات، فبالرغم من أن حركة الأقمار الصناعية ليست قريبة من سرعة الضوء إلا أنها تسير بسرعة كبيرة، إذ ترسل إشارات إلى المحطات الأرضية على الأرض، وللحصول على الدقة المطلوبة، تستخدم الاقمار الصناعية ساعات دقيقة تصل دقتها إلى بضع بلايين من أجزاء الثانية، فنظرًا لأن الأقمار الصناعية واقعة على ارتفاع يبلغ حوالي 20,300 كيلومتر فوق سطح الأرض، ويتحرك بسرعة 10000 كم في الساعة، فإنه يوجد تمدد زمني نسبي يعالج حوالي 4 ميكروثانية في كل يوم، وبالتالي فإذا لم تُحتسب تلك الآثار النسبية، فإن نظام تحديد المواقع الذي يخبرك بأنك على بعد 0.8 كيلو متر من محطة الوقود، سيكون على بعد 8 كيلومتر بعد يوم واحد فقط.
• عدم تآكل الذهب بسهولة: فالتأثير النسبي على إلكترونات الذهب يعد أحد الأسباب التي تجعله لا يتآكل أو يتفاعل مع عناصر أخرى بسهولة، إذ إنه يحتوي على إلكترون واحد في مداره الخارجي، لكنه غير تفاعلي كالكالسيوم أو الليثيوم، كما أنه ونظرًا لأن الإلكترونات الموجودة في الذهب ثقيلة وقريبة من نواة الذرة، فبالتالي من غير المحتمل أن يتفاعل الإلكترون الخارجي مع أي عنصر آخر على الإطلاق.
• شاشة التلفاز القديم: فقبل بضع سنوات، كانت شاشات التلفاز تستخدم أنبوب أشعة المهبط الذي يعمل من خلال إطلاق الإلكترونات على سطح من الفسفور الذي يحتوي على مغناطيس كبير الحجم، وبالتالي فإن كل إلكترون يصنع بكسلًا مضاءً عندما يضرب الجزء الخلفي من الشاشة، إذ إن تلك الإلكترونات أطلقت لجعل الصورة تتحرك بسرعة تصل إلى حوالي 30% من سرعة الضوء، وبالتالي فإن التأثير النسبي لسرعة الإلكترون ملحوظًا، لذلك توجب عليهم مراعاة تلك النقطة عند صنع المغناطيس الخاص بتلك الشاشات.

المراجع

1. ↑ "Relativity", britannica, Retrieved 26-4-2020. Edited.
2. ^ ^{أ ب} "Albert Einstein and the Theory of Relativity", pas, Retrieved 26-4-2020. Edited.
3. ↑ "Special and General Relativity", pitt, Retrieved 26-4-2020. Edited.
4. ↑ "8 Ways You Can See Einstein's Theory of Relativity in Real Life", livescience, Retrieved 26-4-2020. Edited.