• دیدکلی:
• چند مثال ساده:
• نسبیت خاص و مکانیک کلاسیک :'>نسبیت خاص و مکانیک کلاسیک :
• نظریه نسبیت عام :
• مباحث مرتبط با عنوان:

دیدکلی:

در دهه اول قرن بیستم انقلابی در فلسفه علوم طبیعی پیش آمد که بسیاری آن را از حیث عمق معنا و درهم ریزی احکام موجود پذیرفته شده ، نسبت به انقلاب کوپرنیکی-گالیله‌ای ،برتر به شمار می آورند. در این فاصله زمانی دو نظریه بسیار مهمی پا به عرصه رقابت نهادند ، نظریه نسبیت و کوانتمی که نسبت به کارهای دانشمندان پیشین از جمله ماکسول ، سارین ، کلوین و کلازیوس به نحو چشمگیری متفاوت بودند. این نظریه های جدید با میکانیک نیوتونی نیز در بعضی از اصول و فرضهای بنیادی اختلاف شدیدی داشتند.

این نظریه علاوه بر اینکه در برگیرنده پیچیدگیهای ریاضی است، تصور ذهنی و فهم آن ، بسیار دشوار است. البته شایان ذکر است که اینیشتین در مقاله 1905 خود که برای اولین بار به نسبیت خاص خود پرداخت از معادلات ریاضی ساده استفاده کرد اما در مقاله 1919 که به نسبیت عام پرداخت ، بر خلاف مقاله پیشین از فرمولهای پیجیده ریاضی استفاده کرد. نسبیت از ریشه نسبی گرفته شده است ، یعنی هر کدام از واحدهای فیزیکی شناخته شده برای توصیف پدیدههای طبیعی ، نسبی هستند. به عبارت دیگر می توان گفت که بر اساس نسبیت جرم ، سرعت ، شتاب و حتی زمان که برای ما تعریف می شوند ، نسبی هستند.

چند مثال ساده:

• در میکانیک کلاسیک (نیوتنی) ، نیروی وزن هر جسم در کره زمین را مقدار نیرویی که از طرف زمین بر آن جسم وارد می شود و آن را با شتاب g به سمت خود می کشاند، تعریف کرده اند. اگر از شخصی بپرسید که وزنتان چقدر است ؟ او احتمالا می گوید : در کجا ؟ وزن شخص در آسانسوری که با شتاب به سمت پایین می رود در مقایسه با هنگامی که آن آسانسور با همان شتاب به سمت بالا می رود ، فرق می کند.

• مجید و فرهاد دو دوست هستند که سوار بر اتومبیل پراید ، با سرعت ثابت V در حال حرکت هستند و مقصد آنها ، منزل احمد است. در این هنگام احمد از پشت بام منزلشان ، اتومبیل مجید را مشاهده میکند. وی در آنجا ، با انجام محاسباتی توسط دستگاهش ، سرعت مجید و فرهاد را V بدست می آورد (معادل سرعت اتومبیل). در این لحظه ، اتومبیل پدر احمد ، با سرعت ثابت P از کنار اتومبیل مجید می گذرد ، در آن لحظه عبور ، دستگاه تعبئه شده در اتومبیل پدر احمد ، سرعت مجید و فرهاد را U=V+P نشان می دهد.
  
  لحظه به لحظه در حین عبور ، احمد با مجید تماس می گیرد و از او میپرسد که سرعت فرهاد را اندازه گیری کند. مجید با شنیدن سخنان احمد ، تعجب می‌کند و می‌گوید :" این دیگر چه سوال بیخودی است. میبینی که فرهاد در کنار من ساکن نشسته است ، پس باید سرعت او صفر باشد". احمد گوشی را می بندد و به پدرش زنگ می زند و از او می پرسد که دستگاه محاسبه گر تو ، سرعت مجید و فرهاد را چقدر محاسبه کرده است ؟ پدر می گوید : "سرعت مجید و فرهاد U=V+P است".
  
  احمد در این هنگام با خود فکر می کند که چگونه فردی در درون اتومبیل با سرعت ثابت ، بنشیند در حالی که خود او دارای سه سرعت کاملاً متفاوتی باشد. احمد با مبنای سینماتیک آشنایی زیادی ندارد. پس سرعت هم نسبی است.

نسبیت خاص و مکانیک کلاسیک :'>

نسبیت خاص و مکانیک کلاسیک:

• اصل نسبیت در تمام رویداد های طبیعی صحیح و صادق است .

• سرعت نور در خلا ، در هر چارچوب لختی که اندازه گیری می شود با صرفه نظر از حرکت منبع نور ، معادل c است. اصل موضوع دوم نسبیت ، در واقع اندیشه مکانیک نیوتنی و سینماتیک گالیله ای را زیر پا می گذارد.

• طبق اصول سینماتیک ، اگر دو جسم متحرک با سرعت ثابت ، در حال حرکت به سمت یکدیگر باشند ، سرعت هر یک از آن ها در نقطه بر خورد ، برابر با مجموع سرعتشان است. اما در نسبیت اینیشتین این گونه نیست. اگر در نقطهای نوری را گسیل کنیم ، ناظر ساکن و ناظر متحرک که با سرعت vدر حال حرکت به سمت منبع است ، سرعت نور را C محاسبه میکنند . این دو اصل سه نتیجه حیرت آوری به همراه دارد که عبارتند از:

• اتساع زمان:
  مطابق مکانیک نیوتنی ، زمان مطلق است ، یعنی زمان در تمام نقاط جهان و بدون وابستگی به شرایط حاکم بر محیط ، به طور یکنواخت جریان دارد. اما اینیشتین خلاف آن را معتقد است ، و در واقع اینجاست که اسحاق نیوتن و اینیشتین از هم جدا می شوند. اینیشتین برای اثبات گفته‌های خود در مورد عدم مطلق بودن زمان ، به اصل موضوعی دوم خود پناه می برد. که خلاصه این داستان بدین شرح است که یکی از دو قلوها تصمیم میگیرد که با یک فضاپیما که با سرعت نزدیک به سرعت نور حرکت می کند ، به یک سیاره دور برود. این مسافرت 70 سال زمینی طول میکشد. هنگامی که او بر می گردد میبیند که برادرش به سن 90 سالگی رسیده ودر حالی که او 29 سال بیشتر سن ندارد.

• پارادوکس دو قلوها:
  اتساع زمان در نظریه نسبیت ما را به پارادوکس دو قلو ها میکشاند ، این پارادوکس بیش از 50 سال بعد از انتشار نظریه نسبیت انیشتین ، مورد بحث میان دانشمندان بوده است.

• انقباض جرالد-لورنتس:
  اتساع زمان که یکی از مهمترین نتایج نظریه نسبیت است ، موجب شد که انقباض لورنتس-جرالد ، قدم به صحنه رقابت بگذارد. ناظر o در چارچوب ساکن لختی قرار دارد و میخواهد طول لولهای را محاسبه کند. روش اندازه گیری او ، اینگونه است که یک شی را با سرعت ثابت v ، از یک سر لوله پرتاب می کند و با ثبت مدت زمانی که آن شیء به آن سر لوله میرسد ، و با استفاده از فومولهای سینماتیک ، طول لوله را می یابد. او طول لوله را L محاسبه میکند. ( L=t .v) ناظر Z واقع در چارچوب متحرک لختی نیز می خواهد طول همان لوله را محاسبه کند.
  
  او برای محاسبه طول لوله از شیوه ی ناظر O استفاده می کند و طول لوله را `L می یابد(`L`=t` .v ). طبق نتایج قبلی نسبیت ( اتساع زمان ) ، به این نتیجه رسیدیم که زمان در چارچوب متحرک نسبت به چارچوب ساکن ، کندتر می گذرد . پس t` > t بنابراین L` > L ، که نشان دهنده انقباض طول لوله در چارچوب متحرک است. درک چنین واقعیتی بسیار دشوار و سخت است. اما لورنتس علت آن را تغییر در نیروی الکترومغناطیسی اتمها در سرعتهای بالا می داند. اما متاسفانه تا کنون دانشمندان موفق نشده اند که انقباض لورنتس-جرالد را در حد آزمایش عملی کنند

نظریه نسبیت عام:

اینیشتین در سال 1919 ، با ترمیم و تعمیم نسبیت خود ، نسبیت عام را مطرح کرد. نسبیت عام برخلاف نسبیت خاص ، در برگیرنده معادلات و پیچیدگی های ریاضی بود. یکی از پیش بینیهای این نظریه آن بود که ساعتها در میدان گرانشی بسیار قوی ، کندتر کار می کنند و همچنین نور در میدان گرانشی بسیا قوی ، در مسیر مستقیم خود منحرف می شوند. این نظریه توانست به بسیاری از معماهای کیهان شناسی در مورد سیاهچاله ، عمر کرات و سیارات ، انرژی ستاره‌ها و کهکشانها ، چگالی جهان و ... پاسخ دهد .

مباحث مرتبط با عنوان:

• انقلاب کوپرنیکی-گالیله‌ای
• زمان مطلق
• جرم نسبی
• سرعت نسبی
• شتاب نسبی
• منشا انرژی ستاره‌ها
• نسبیت خاص
• نسبیت عام