ما هي نظرية النسبية؟

من لا يعرف ألبرت أينشتاين؟ إنه عالم فيزياء من ألمانيا مشهور بالنتائج التي توصل إليها. حصل أينشتاين أيضًا على جائزة نوبل في الفيزياء. من أشهر نظرياته نظرية النسبية.

نشر أينشتاين هذه الفكرة على مرحلتين. نشر أولاً النظرية النسبية الخاصة في عام 1905. وبعد عشر سنوات ، تم نشر النظرية العامة للنسبية. أصبحت هذه النظرية واحدة من المبادئ التوجيهية للعلماء الآخرين في تطوير القنبلة الذرية ، على الرغم من أن أينشتاين لم يعتقد أبدًا أن نظريته يمكن استخدامها كسلاح.

لكن ما هو محتوى نظرية النسبية؟ كيف يتم تطبيقه في العالم الحقيقي بحيث يمكن استخدامه كقنبلة نووية؟ دعونا نناقش معا في هذه المقالة.

نظرية النسبية الخاصة

النظرية الأولى للنسبية الخاصة لأينشتاين لها افتراضان أو مفهومان: أولاً ، تنطبق قوانين الفيزياء على أي كائن في جميع الإطارات المرجعية يتحرك بسرعة ثابتة (القصور الذاتي) ضد الآخرين. أي أن شكل المعادلة الفيزيائية سيكون دائمًا هو نفسه على الرغم من أنه لوحظ في حالة متحركة.

ينص المفهوم الثاني على أن سرعة الضوء في الفراغ هي نفسها دائمًا لجميع المراقبين ولا تعتمد على حركة مصدر الضوء أو المراقب (مع سرعة الضوء ج = 3 × 108 م / ث).

(اقرأ أيضًا: 7 علماء عالميين حصلوا على اعتراف عالمي)

بناءً على هذين الافتراضين ، قال أينشتاين أنه لا يوجد جسم له كتلة يمكنه السفر أو مساوٍ لسرعة الضوء. تسبب نظرية النسبية تغيرات في تصورات الأشياء التي نمر بها كل يوم ، مثل نسبية السرعة ، وتمدد الوقت ، وانقباضات لورنتز ، ونسبية الكتلة والطاقة.

1. نسبية السرعة

إذا كانت هناك طائرة (المرجع O ') تتحرك بسرعة v بالنسبة إلى الأرض (المرجع O) وأطلقت الطائرة قنبلة (جسم) بسرعة معينة ، فإن سرعة القنبلة ليست هي نفسها عندما يراها الأشخاص على الأرض والأشخاص على متن الطائرة. السرعة النسبية لها المعادلة التالية.

صيغة السرعة النسبية

vx = سرعة الكائن بالنسبة إلى المراقب في حالة الراحة (م / ث)

v'x = سرعة الكائن بالنسبة إلى المراقب المتحرك (م / ث)

v = سرعة تحرك المراقب (O ') بالنسبة إلى المراقب عند السكون (O)

ج = سرعة الضوء (3 × 108 م / ث)

2. تمديد الوقت

تمدد أو تمدد الوقت هو الفرق في الفاصل الزمني الذي يلاحظه المراقب في حالة الراحة والفاصل الزمني الذي يلاحظه المراقب يتحرك بسرعة v. يمكن صياغة تمديد الوقت على النحو التالي.

صيغة توسيع الوقت

Δt = الفاصل الزمني الذي يلاحظه المراقب يتحرك بسرعة v

Δt0 = الفاصل الزمني الذي يلاحظه المراقب لا يزال

v = سرعة المراقب

3. تقلصات لورنتز

وفقًا لنظرية النسبية ، المكان والزمان ليسا ثابتين. لذلك ، سيتم ملاحظة جسم بطول L0 بحجم L بواسطة مراقب يتحرك بالتوازي معه بسرعة v. كلما زادت سرعة المراقب ، سيظهر الكائن أقصر من طوله الأصلي. يمكن صياغة تقلصات لورنتز على النحو التالي.

تقلصات لورنتز

L = طول الجسم الذي يلاحظه المراقب يتحرك بسرعة v

L0 = طول الجسم الذي يلاحظه المراقب في حالة السكون

v = سرعة المراقب

4. نسبية الكتلة والطاقة

تمامًا مثل المكان والزمان ، ستكون كتلة الجسم التي يلاحظها المراقب في حالة السكون مختلفة عن كتلة الجسم الذي يلاحظه المراقب يتحرك بسرعة v.

نسبية الكتلة والطاقة

m = كتلة الجسم التي يلاحظها المراقب يتحرك بسرعة v

m0 = كتلة الجسم التي يلاحظها المراقب في حالة السكون

v = سرعة المراقب

في الميكانيكا النسبية ، يمكن صياغة طاقة جسم كتلته m 0 (سكون) بسرعة v على النحو التالي.

مو الطاقة

يمكن الحصول على الطاقة الإجمالية لجسم ذي كتلة بالصيغة التالية.

E = E 0 + E k ، حيث E 0 هي طاقة راحة (E = m 0 c2)

بناءً على الوصف أعلاه ، الكائنات التي لها كتلة م لها طاقة:

E = mc2

هذه المعادلة هي واحدة من أكثر الصيغ شهرة حتى الآن. هذه الصيغة هي أيضًا أساس تطوير القنبلة النووية لأنه يفترض أن تكون الكتلة شكلاً مركّزًا من الطاقة ، بحيث يمكنها تغيير شكلها ، خاصةً مع تفاعل نووي متسلسل.

نظرية النسبية العامة

ترتبط النظرية العامة للنسبية بنظرية نيوتن في الجاذبية. قال نيوتن إن الجاذبية قوة غير مرئية تجذب الأشياء إلى بعضها البعض. لكن من خلال نظريته ، جادل أينشتاين بأن الجاذبية هي انحناء الزمكان الذي تسببه كتلة الجسم. هذا الانحناء له تأثير على الزمن: فكلما زادت الجاذبية ، كلما كان الزمن أبطأ في حركة انحناء الزمكان.