تويت
النظرية النسبية.
(جزء ١ / ٢): مقدمة.
قبل الدخول إلى مفاهيم النظرية النسبية، يحب تعريف مفهوم الأبعاد المكانية والزمنية حيث أن كثيراً ما تُعرف النظرية النسبية على أنها نظرية البعد الرابع. فما هي هذه الأبعاد الأربعة؟ وكيف نستخدمها؟ ومن هو أينشتاين، العالم الأول الذي أكد على وجود وضرورة إستخدام البعد الرابع (الزمن) بالاضافة إلى الأبعاد الثلاثة التي إعتمد عليها جميع العلماء من قبله؟
تطور مفهوم الأبعاد مع تطور الإنسان في فهم الحياة. ففي الزمن الأول كان الإنسان يتعامل مع بعد واحد في حياته جاء من حاجته للبحث عن طعامه، فكان يستخدم رمحه لإصطياد فريسته وبالتالي كان يقذف رمحه في إتجاه الفريسة حيث ينطلق الرمح –تقريباً– في خط مستقيم وحركة الرمح هنا تكون –نظرياً– في بعد واحد (x). ومن ثم إحتاج الإنسان ليزرع الأرض وبالتالي إحتاج إلى التعامل مع مساحة من الأرض تحدد بالطول والعرض وهذا يعد إستخدام بعدين هما (x) و(y) لأنه بدونهما لا يستطيع تقدير مساحة الأرض المزروعة. وعندما إحتاج الإنسان للبناء أخذ يفكر ويحسب في البعد الثالث وهو الإرتفاع، وهذه هي الأبعاد الثلاثة (x) و(y) و(z)، والتي كانت الأساس في حسابات الإنسان الهندسية. وحتى مطلع القرن العشرين إعتبرها الإنسان كافية لحل كل المسائل التي تقابله على سطح الكرة الأرضية. وحتى يومنا هذا نعتمد على الابعاد الثلاثة في تنقلاتنا وسفرنا وحساباتنا.
أينشتاين هو العالم الوحيد الذي فكر في بُعد رابع (الزمن)، وقال أن الكون الذي نعيشه ذو أربعة أبعاد وهي الطول والعرض والإرتفاع والزمن، وأدخل البعد الرابع في جميع حساباته. يستطيع الإنسان تخيل البعد الواحد والبعدين ويمكن رسمهما، البعد الثالث يحتاج منه إلى قدرات تخيلية إضافية، ولكن من الصعب التفكير والتخيل بالأبعاد الأربعة معاً، وخصوصاً أن البعد الرابع –وهو الزمن– لايمكن رؤيته، ولكننا نعيشه وندركه كمسلّمة من مسلمات الوجود. فإذا إعتبرنا أن هندسة الكون تعتمد على أربعة أبعاد، فإن حساباتها ستكون غاية في التعقيد ونتائجها غير متوقعة وهذا ما فعله أينشتاين في نظريته النسبية.
إن المقاييس من مساحات وأحجام وكتل، وتحديد المكان والزمن والسرعة هي مقاييس معروفة في نظر الفيزياء الكلاسيكية (فيزياء جاليلو ونيوتن). فكلنا نقيس المسافات والزمن بنفس الطريقة والكيفية ولا يختلف في ذلك إثنان إذا كانت مقاييسهما معايرة بدقة، وهذا يعني أننا سلمنا بأن هذه المقاييس مطلقة! ولكن هذا يخالف النظرية النسبية التي تقوم على أنه لا وجود لشيء مطلق في كل هذه الأشياء، إنما هي نسبية. فالدقيقة (٦٠ ثانية) التي نقيسها بساعاتنا يمكن أن يقيسها آخر على انها أقل أو أكثر، وكذلك المتر العياري طوله متر بالنسبة للشخص الذي يحمله ولكن بانسبة لآخر يتحرك بسرعة كبيرة بالنسبة له يجد المتر ٨٠ سم مثلاً، وكلما زادت سرعته كلما قل طول المتر ليصبح طول المتر صفر إذا تحرك الشخص بسرعة الضوء (بالرغم من أن هناك إستحالة حتى الآن في الوصول لسرعة الضوء). وهذا لا يعود لخطأ في القياسات بين الشخصين أو خلل في آلات الرصد التي يستخدمونها، فكل منهما يكون صحيحاً ولكن بالنسبة له، ولهذا سميت بالنظرية النسبية! والكثير من الأمور المسلم بها في حياتنا والتي نعتبرها مطلقة تصبح نسبية في عالم النسبية.
بمفهوم أينشتاين والتعامل مع الزمن على أنه بعد من الأبعاد يصبح كل شيء نسبياً. فمثلاً، نعرف أن الكتلة هي كمية المادة الموجودة في حجم معين. مثل كتلة الماء في حجم سنتيمتر مكعب هي واحد جرام، وكتلة الماء هذه ثابتة ولكن وزنها هو الذي يتغير تغيراً طفيفاً نتيجة لتأثير الجاذبية عليها! فيقل الوزن قليلاً في المرتفعات ويزيد في المنخفضات نتيجة لتغير تأثير الجاذبية حسب بعدنا أو قربنا من مركز الأرض، وهذا التغير يكون في حدود جرام واحد فقط. ولكن أينشتاين يبين أن الكتلة تتخلى عن تأثير الجاذبية وتتغير في حدود أكبر بكثير قد تصل إلى الآلاف، ولا علاقة لتغير الكتلة بالجاذبية. إن ثبوت المقاييس والأبعاد عند أينشتاين في الكون لا وجود له حسب نظريته النسبية.
#علوم #العلم #النسبية #نظرية_النسبية #اينشتاين
(جزء ١ / ٢): مقدمة.
قبل الدخول إلى مفاهيم النظرية النسبية، يحب تعريف مفهوم الأبعاد المكانية والزمنية حيث أن كثيراً ما تُعرف النظرية النسبية على أنها نظرية البعد الرابع. فما هي هذه الأبعاد الأربعة؟ وكيف نستخدمها؟ ومن هو أينشتاين، العالم الأول الذي أكد على وجود وضرورة إستخدام البعد الرابع (الزمن) بالاضافة إلى الأبعاد الثلاثة التي إعتمد عليها جميع العلماء من قبله؟
تطور مفهوم الأبعاد مع تطور الإنسان في فهم الحياة. ففي الزمن الأول كان الإنسان يتعامل مع بعد واحد في حياته جاء من حاجته للبحث عن طعامه، فكان يستخدم رمحه لإصطياد فريسته وبالتالي كان يقذف رمحه في إتجاه الفريسة حيث ينطلق الرمح –تقريباً– في خط مستقيم وحركة الرمح هنا تكون –نظرياً– في بعد واحد (x). ومن ثم إحتاج الإنسان ليزرع الأرض وبالتالي إحتاج إلى التعامل مع مساحة من الأرض تحدد بالطول والعرض وهذا يعد إستخدام بعدين هما (x) و(y) لأنه بدونهما لا يستطيع تقدير مساحة الأرض المزروعة. وعندما إحتاج الإنسان للبناء أخذ يفكر ويحسب في البعد الثالث وهو الإرتفاع، وهذه هي الأبعاد الثلاثة (x) و(y) و(z)، والتي كانت الأساس في حسابات الإنسان الهندسية. وحتى مطلع القرن العشرين إعتبرها الإنسان كافية لحل كل المسائل التي تقابله على سطح الكرة الأرضية. وحتى يومنا هذا نعتمد على الابعاد الثلاثة في تنقلاتنا وسفرنا وحساباتنا.
أينشتاين هو العالم الوحيد الذي فكر في بُعد رابع (الزمن)، وقال أن الكون الذي نعيشه ذو أربعة أبعاد وهي الطول والعرض والإرتفاع والزمن، وأدخل البعد الرابع في جميع حساباته. يستطيع الإنسان تخيل البعد الواحد والبعدين ويمكن رسمهما، البعد الثالث يحتاج منه إلى قدرات تخيلية إضافية، ولكن من الصعب التفكير والتخيل بالأبعاد الأربعة معاً، وخصوصاً أن البعد الرابع –وهو الزمن– لايمكن رؤيته، ولكننا نعيشه وندركه كمسلّمة من مسلمات الوجود. فإذا إعتبرنا أن هندسة الكون تعتمد على أربعة أبعاد، فإن حساباتها ستكون غاية في التعقيد ونتائجها غير متوقعة وهذا ما فعله أينشتاين في نظريته النسبية.
إن المقاييس من مساحات وأحجام وكتل، وتحديد المكان والزمن والسرعة هي مقاييس معروفة في نظر الفيزياء الكلاسيكية (فيزياء جاليلو ونيوتن). فكلنا نقيس المسافات والزمن بنفس الطريقة والكيفية ولا يختلف في ذلك إثنان إذا كانت مقاييسهما معايرة بدقة، وهذا يعني أننا سلمنا بأن هذه المقاييس مطلقة! ولكن هذا يخالف النظرية النسبية التي تقوم على أنه لا وجود لشيء مطلق في كل هذه الأشياء، إنما هي نسبية. فالدقيقة (٦٠ ثانية) التي نقيسها بساعاتنا يمكن أن يقيسها آخر على انها أقل أو أكثر، وكذلك المتر العياري طوله متر بالنسبة للشخص الذي يحمله ولكن بانسبة لآخر يتحرك بسرعة كبيرة بالنسبة له يجد المتر ٨٠ سم مثلاً، وكلما زادت سرعته كلما قل طول المتر ليصبح طول المتر صفر إذا تحرك الشخص بسرعة الضوء (بالرغم من أن هناك إستحالة حتى الآن في الوصول لسرعة الضوء). وهذا لا يعود لخطأ في القياسات بين الشخصين أو خلل في آلات الرصد التي يستخدمونها، فكل منهما يكون صحيحاً ولكن بالنسبة له، ولهذا سميت بالنظرية النسبية! والكثير من الأمور المسلم بها في حياتنا والتي نعتبرها مطلقة تصبح نسبية في عالم النسبية.
بمفهوم أينشتاين والتعامل مع الزمن على أنه بعد من الأبعاد يصبح كل شيء نسبياً. فمثلاً، نعرف أن الكتلة هي كمية المادة الموجودة في حجم معين. مثل كتلة الماء في حجم سنتيمتر مكعب هي واحد جرام، وكتلة الماء هذه ثابتة ولكن وزنها هو الذي يتغير تغيراً طفيفاً نتيجة لتأثير الجاذبية عليها! فيقل الوزن قليلاً في المرتفعات ويزيد في المنخفضات نتيجة لتغير تأثير الجاذبية حسب بعدنا أو قربنا من مركز الأرض، وهذا التغير يكون في حدود جرام واحد فقط. ولكن أينشتاين يبين أن الكتلة تتخلى عن تأثير الجاذبية وتتغير في حدود أكبر بكثير قد تصل إلى الآلاف، ولا علاقة لتغير الكتلة بالجاذبية. إن ثبوت المقاييس والأبعاد عند أينشتاين في الكون لا وجود له حسب نظريته النسبية.
#علوم #العلم #النسبية #نظرية_النسبية #اينشتاين