النسبية .. الفيزياء

تقليص
X
 
  • تصفية - فلترة
  • الوقت
  • عرض
إلغاء تحديد الكل
مشاركات جديدة

  • النسبية .. الفيزياء

    النسبية .. الفيزياء

    النسبية

    في عام ۱۹۰٥ ، قدم اينشتين نظريته النسبية التي اشتهرت فيما بعد ، وفسر بواسطتها نتائج التجارب التي قام بها میکلسون ومورلي سنة ۱۸۸۷ ، والتي توخوا من خلالها معرفة ما اذا كانت سرعة الضوء مرتبطة باتجاه تحركه بالنسبة لحركة دوران الارض . ذلك انهما كانا قد قارنا بين سرعتي حزمتين ضوئيتين ، احداهما موازية لدوران الارض والثانية متعامدة معه ، فتبين لهما أن السرعتين متساويتان وان سرعة الضوء ليست بالتالي مرتبطة بسرعة منبعه أي أنها ، بمعنى اخر ، سرعة مطلقة لا تخضع لسرعة الشخص المراقب لها . كان ذلك أروع استنتاج تم تحقيقه .

    والجدير بالذكر أن القاعدة المعتمدة في ربط السرعات بعضها ببعض تتلخص بجمعها او بطرحها وفقا للمعادلة التالية ع اب = ع ا + ع ب
    حيث تمثل ع اب سرعة أ بالنسبة لسرعة ب وتمثل كل من ع ا و ع ب سرعتي كل من أ وب على حدة . اما الاختيار بين الجمع والطرح فانه عائد لكون السرعتين بنفس الاتجاه او باتجاهين مختلفين .
    ومع ذلك ، اذا حاول رائد فضاء قياس سرعة حزمة ضوئية قادمة باتجاه عربته التي تسير بسرعة ٩٠ % من سرعة الضوء ، وجد انها مساوية لسرعة الضوء نفسه وليس لمجموع سرعته وسرعة الضوء كما تقتضي المعادلة السابقة . فالمعادلة التي قدمها اينشتين في ربط سرعة أ بسرعة ب ليست بجمع ع أ مع ع ب وانما كالاتي :
    ع اب = ( ع أ + ع ب ) / ( ۱ + ع أ ع ب / ح ٢ )

    ( اختبار میکلسون - مورلي لاثبات الفرق بين سرعتي الضوء في المسارين م - ب ، م - أ )

    ( لا تنطبق القاعدة التقليدية في حساب السرعات على الاجسام التي تسير بسرعات قريبة من سرعة الضوء )

    معادلة اذا استبدلنا فيها سرعة ب بسرعة الضوء ح وجدنا ان ع اب = ح . تعتبر هذه المعادلة قانونا عاما في حساب السرعات ، وقد تم من خلالها تفسير نتائج تجارب ميكلسون ومورلي . ومع ذلك ، فانها تتحول الى مجرد جمع للسرعات اذا كانت قيمة هذه الاخيرة صغيرة بالنسبة لسرعة الضوء نفسه . وحتى ولو بلغت ٢٠٠٠٠٠ كلم بالساعة ، فان الفرق في تطبيق المعادلتين في حساب ع أب لا يتعدى واحدا بالمئة .

    شكلت هذه المعادلة الاساس الذي بنيت عليه نظرية النسبية الخاصة . وقد سميت خاصة لانها لا تطبق الا على الاجسام المتحركة التي تبقى سرعتها ثابتة ، بعكس النظرية النسبية العامة التي تطبق على الاجسام المتسارعة أيضا .
    ولهذه النظرية نتائج عديدة بعيدة المدى .

    النتيجة الاولى هي أنه اذا سارت العربة ب بسرعة ع اب بالنسبة للعربة أ ، فان طولها ، كما يراه الرائد الموجود في العربة الاخرى سوف يكون كالاتي : ل ا ب = ل ب جذر ١ - ع٢ب / ح ٢ حيث يمثل ل ب طول العربة ب في حالة الركود . يسمى هذا التقلص في طول العربة تقلص لورنز - فيتز جيرالد ، ويمكن اهماله في حالات السرعات البطيئة ، وقيمته لا تتعدى ١٠-١٢ سم اذا بقيت السرعة اقل من ٨٠٠ كلم بالساعة أما اذا بلغت سرعة الجسم ٩٠ ٪ من سرعة الضوء فان التقلص يصبح ساعتئذ مساويا لنصف الطول الاساسي .
    ولا بد من الاشارة الى أن الرائد الموجود داخل سفينته لن يلاحظ أي اختلاف في طولها لانه يسير بنفس السرعة التي تسير بها . ولا يلاحظ هذا الاختلاف في الطول الا المراقبون الذين يتحركون بالنسبة لبعضهم البعض .

    والنتيجة الثانية التي نشأت من نظرية النسبية الخاصة هي ازدياد الكتلة مع السرعة وفقا للمعادلة ك = ك ٥/ جذر ١ - ع٢ / ح ٢ حيث يمثل ك٥ كتلة الجسم في حالة ركوده و ك كتلته اذا كانت سرعته ع .

    ومن الواضح جدا ان اهمال هذه الزيادة أمر ممكن في حالة السرعات الاعتيادية . الا أنه اذا بلغت السرعة ٩٩% من سرعة الضوء ، فان الكتلة تصبح سبعة اضعاف قيمتها الاساسية تقريبا .

    وأكبر أثر لازدياد الكتلة هذا هو العلاقة الموجودة بين الطاقة والكتلة التي تنتج عنه مباشرة . فقد برهن اينشتين ان الطاقة الناتجة عن كتلة ك تساوي ق = ك ح۲ ، أي ان الكتلة ، في نهاية المطاف ، شكل من أشكال الطاقة . وعندما تتلاشى فانها تتحول أيضا الى طاقة .

    ( البرهان الفلكي للنسبية العامة : تسبب الشمس التواء في مسار الضوء ينتج عنه انزياح ظاهري في موقع النجم )

    ( المدار الاهليجي للالكترون الذي يفترض وجود كتلة ثابتة الى اليسار )

    وهناك نتيجة أخرى من نتائج النسبية الخاصة تظهر عندما يتحرك راصدان بسرعة ثابتة ، كل بالنسبة للاخر ، فيشعر كل منهما ببطء في سير ساعة الاخر .

    وليس لهذا الامر أثر كبير في المفهوم الآني للاحداث . فنحن لا ندرك الحدث الذي يحصل في الشمس الا بعد ثماني دقائق من حصوله ، وهي المدة التي يحتاجها الضوء لاجتياز المسافة بين الشمس والارض . وكذلك الحدث الذي يحصل في المشتري ، لا نشعر به الا بعد مضي ٤٣ دقيقة . والحدث نفسه لا يظهر أنيا بالنسبة لكل من الراصدين ، وقد رأى أنشتين ان تعيين حدث يتطلب اخذ كل من الزمن والمسافة بعين الاعتبار وعلى قدم المساواة . ومع ذلك ، فقد نصح بوجوب دراسة الفضاء بالاستعانة بأربعة أبعاد ، ثلاثة للمسافات وواحد للزمن ، مشكلا بذلك الكون ذا الاربعة أبعاد .

    وعندما نشر اینشتین نظريته النسبية العامة عام ١٩١٦ ، بنى جميع معلوماته على وجود كون ذي اربعة ابعاد ، ووجد ان الهندسة الاقليدية ليست صالحة لدراسة كون كهذا ، فالخط المستقيم يتبع عادة انحناء الارض ، وهذا أمر كاف في القياسات الارضية . أما في الفضاء ، فالخط المستقيم يتحدد بواسطة الاشعة الضوئية التي تخضع لقوانين الجذب والتي تجعل من الكون كونا ( منحنيا ) ترتبط درجة انحنائه بالكتل التي يحتويها وقد تم تأكيد نظرية انحناء الضوء بعد ذلك بواسطة الملاحظات الفلكية .

    اضغط على الصورة لعرض أكبر. 

الإسم:	CamScanner 22-11-2024 16.26 (1)_1.jpg 
مشاهدات:	2 
الحجم:	92.1 كيلوبايت 
الهوية:	247737 اضغط على الصورة لعرض أكبر. 

الإسم:	CamScanner 22-11-2024 16.27_1.jpg 
مشاهدات:	2 
الحجم:	102.3 كيلوبايت 
الهوية:	247738 اضغط على الصورة لعرض أكبر. 

الإسم:	CamScanner 22-11-2024 16.27 (1)_1.jpg 
مشاهدات:	2 
الحجم:	83.6 كيلوبايت 
الهوية:	247739 اضغط على الصورة لعرض أكبر. 

الإسم:	CamScanner 22-11-2024 16.28_1.jpg 
مشاهدات:	2 
الحجم:	73.9 كيلوبايت 
الهوية:	247740

  • #2
    Relativity .. Physics

    Relativity

    In 1905, Einstein presented his theory of relativity, which later became famous, and through it he explained the results of the experiments conducted by Michelson and Morley in 1887, through which they sought to know whether the speed of light was related to the direction of its movement relative to the rotation of the Earth. This is because they had compared the speeds of two light beams, one parallel to the rotation of the Earth and the second perpendicular to it, and it became clear to them that the two speeds were equal and that the speed of light was not therefore related to the speed of its source, that is, in other words, an absolute speed that is not subject to the speed of the person observing it. This was the most wonderful conclusion achieved.

    It is worth noting that the rule adopted in linking speeds to each other is summarized by adding or subtracting them according to the following equation A B = A A + A B
    Where A B represents the speed of A relative to the speed of B, and A A and A B represent the speeds of A and B separately. The choice between addition and subtraction depends on whether the two speeds are in the same direction or in different directions. However, if an astronaut tries to measure the speed of a light beam coming towards his vehicle that is moving at 90% of the speed of light, he finds that it is equal to the speed of light itself and not to the sum of his speed and the speed of light as required by the previous equation. The equation that Einstein presented to relate the speed of A to the speed of B is not the addition of A with B, but rather as follows: A B = (A + B) / (1 + A A B / H 2)

    (Michelson-Morley test to prove the difference between the speeds of light in the two paths M-B, M-A)

    (The traditional rule for calculating speeds does not apply to objects moving at speeds close to the speed of light)

    An equation in which we replace the speed of B with the speed of light H, we find that A B = H. This equation is considered a general law in calculating speeds, and the results of Michelson and Morley's experiments were interpreted through it. However, it turns into a mere sum of speeds if the value of the latter is small relative to the speed of light itself. Even if it reached 200,000 km per hour, the difference in applying the two equations in calculating A B does not exceed one percent.

    This equation formed the basis on which the theory of special relativity was built. It was called special because it only applies to moving objects whose speed remains constant, unlike the theory of general relativity, which also applies to accelerating objects.

    This theory has many far-reaching consequences.

    The first result is that if car B moves at a speed of AB relative to car A, its length, as seen by the pilot in the other car, will be as follows: L A B = L B root 1 - H2B / H2 where L B represents the length of car B at rest. This contraction in the length of the car is called the Lorenz-FitzGerald contraction, and can be neglected at slow speeds, and its value does not exceed 10-12 cm if the speed remains less than 800 km per hour. However, if the speed of the body reaches 90% of the speed of light, the contraction then becomes equal to half the original length. It should be noted that the pilot inside his ship will not notice any difference in its length because he is moving at the same speed as it. This difference in length is only noticed by observers who are moving relative to each other. The second result that emerged from the theory of special relativity is the increase of mass with velocity according to the equation m = m5/root 1 - v2/h2 where m5 represents the mass of the body in a state of stasis and k its mass if its velocity is v.

    It is very clear that this increase can be neglected in the case of normal velocities. However, if the velocity reaches 99% of the speed of light, the mass becomes approximately seven times its original value.

    The greatest effect of this increase in mass is the relationship between energy and mass that results directly from it. Einstein proved that the energy resulting from a mass m is equal to F = mh2, meaning that mass is, in the end, a form of energy. When it disappears, it is also transformed into energy.

    (Astronomical proof of general relativity: The sun causes a distortion in the path of light, which results in an apparent shift in the position of the star)

    (The elliptical orbit of the electron, which assumes a fixed mass to the left)

    Another result of special relativity is that when two observers move at a constant speed relative to each other, each feels the other's clock slowing down.

    This has little effect on the instantaneous concept of events. We do not perceive an event on the sun until eight minutes after it occurs, which is the time it takes light to travel from the sun to the earth. Similarly, we do not perceive an event on Jupiter until 43 minutes have passed. The event itself does not appear instantaneous to both observers, and Einstein believed that determining an event requires taking both time and distance into account on an equal footing. However, he advised that space should be studied using four dimensions, three for distance and one for time, thus forming a four-dimensional universe.

    When Einstein published his general theory of relativity in 1916, he based all his information on the existence of a four-dimensional universe, and he found that Euclidean geometry is not suitable for studying such a universe, as a straight line usually follows the curvature of the earth, and this is sufficient for terrestrial measurements. In space, the straight line is determined by light rays that are subject to the laws of gravity, which make the universe a (curved) universe, the degree of its curvature being related to the masses it contains. The theory of the curvature of light was later confirmed by astronomical observations.

    تعليق

    يعمل...
    X