page contents
محاضرات النظرية النسبية الخاصة

محاضرة 10 آلبرت أينشتاين والنظرية النسبية

تكافؤ الكتلة والطاقة Mass Energy Equivalence

إن لنتائج النظرية النسبية الأثر البالغ في تغيير مفاهيم العلماء تجاه الكون والقوانين الفيزيائية فإلغاء فكرة وجود الأثير فتح المجال للعديد من التساؤلات عن الظواهر الفيزيائية العديدة مثل الكهرومغناطيسية وكيف ينتقل الضوء وموجات الراديو والتلفزيون.  وتقول النظرية النسبية إن هذه الظواهر ومنها الضوء هي ليست مجرد ظواهر وحسب بل هي أشياء مادية لها كتلة كما إن الطاقة أيضا كتلة ويمكن تحويل الكتلة إلى طاقة والطاقة إلى كتلة.. وهذا يدفعنا إلى القول إن ساق الحديد تزداد كتلته عندما يتمغنط كما إن المعلومات التي تسجل على القرص الصلب (Hard Disk) تزيد كتلته لأن هذه المعلومات تسجل عليه من خلال تغيرات في المجالات المغناطيسية، والبطارية التي تستخدم في المصباح الكهربي أو الراديو لتشغيله تقل كتلتها باستخدام الطاقة الكيميائية المختزنة بها.. كما إن العالم اينشتين بمعادلته الشهيرة E=mc2 يقول إن للضوء كتلة.. فقد كان اينشتين غير قادر على إعطاء تفسير كيف ينتقل الضوء من مكان إلى آخر إلا بأن يعزو أن للضوء كتلة ووزن.




إن لقانون تكافؤ الكتلة والطاقة له الأثر الكبير في عصرنا الحالي فهو الذي أدى إلى أن مقدار ضئيل جداً من المادة يمكن أن يعطي كمية هائلة من الطاقة حيث أن الكتلة عندما نضربها في مربع السرعة ستنتج مقداراً كبيراً من الطاقة.. مهما كانت الكتلة صغيرة.. وكان أول إثبات عملي لقانون تكافؤ الكتلة والطاقة هو تفجير أول قنبلة ذرية في عام 1945.  توصل العالم اينشتين إلى هذا القانون عن طريق تفكيره في إن كتلة الجسم تزداد بزيادة سرعته. وبناء على ذلك فإن طاقة الجسم يجب أن تزداد بازدياد سرعته حسب المعادلة التالية: 

تكافؤ الكتلة والطاقة Mass Energy Equivalence

وبناء على ذلك فإذا أردنا حساب الكتلة التي يزدادها ساق من الحديد بالمغنطة فإننا الطاقة المغناطيسية التي اكتسبها ساق الحديد وهو مقدار ضئيل على مربع السرعة وتكون الكتلة مقداراً صغيراً جداً كما هو الحال في حساب كتلة الضوء المنبعث من مصباح كهربي نتيجة لتحويل الطاقة الكيميائية إلى كهربية لإنارة المصباح وهذه الطاقة صغيرة جداً وعليه تكون كتلة الضوء المحسوبة من خلال المعادلة السابقة صغيرا جداً.. ولكن الأمر مختلف تماما في حالة التعامل مع الأجسام الفلكية فعلى سبيل المثال نجد أن الضوء الناتج عن الشمس يعادل كتلة مقدارها 4 مليون طن في الثانية الواحدة!! ارجع إلى المقال العلمي حول بعنوان رحلة في أعماق الشمس..

ملاحظة

بتطبيق قانون اينشتين لتكافؤ الكتلة والطاقة قد يبعث على تساؤل في غاية الأهمية ماذا لو كان لدينا 1 كيلو جرام من الفحم وقمنا بحرقه للتدفئة في فصل الشتاء فإذا عوضنا في المعادلة فإن الطاقة الناتجة تعادل 90000000000000000 جول وهي طاقة هائلة ولكن لا نكاد نشعر بالدفء .. ولكن هنا يجب توضيح ان احتراق الفحم ما هي إلا عملية كيميائية تغير من ترتيب جزيئات الفحم ولا تغير من كتلته والذي يحدث في عملية الاحتراق هو اتحاد غاز الأكسجين بالفحم وينتج عن هذا الاتحاد انطلاق طاقة على شكل حرارة. وبالتالي لا مجال لهذه التجربة البسيطة أية علاقة بقانون تكافؤ الطاقة والكتلة.. حيث أن العمليات التي يطبق عليها القانون تسمى التفاعلات النووية.. وقد أثبتت التجارب النووية إن التفاعلات النووية تعطي طاقة تعادل آلاف الملاين من الطاقة التي قد تعطينا أيها عملية الاحتراق.  سنتعرض لهذا الموضوع من خلال المقالات العلمية التي تنشر ضمن هذا الموقع…..

 

اشتقاق العلاقة E=mc2

تكافؤ الكتلة والطاقة Mass Energy Equivalence

تكافؤ الكتلة والطاقة Mass Energy Equivalence

تكافؤ الكتلة والطاقة Mass Energy Equivalence

تكافؤ الكتلة والطاقة Mass Energy Equivalence

تكافؤ الكتلة والطاقة Mass Energy Equivalence

تكافؤ الكتلة والطاقة Mass Energy Equivalence




الوسوم

الدكتور حازم فلاح سكيك

د. حازم فلاح سكيك استاذ الفيزياء المشارك في قسم الفيزياء في جامعة الازهر – غزة | مؤسس شبكة الفيزياء التعليمية | واكاديمية الفيزياء للتعليم الالكتروني | ومنتدى الفيزياء التعليمي

اترك تعليقاً

لن يتم نشر عنوان بريدك الإلكتروني. الحقول الإلزامية مشار إليها بـ *

هذا الموقع يستخدم Akismet للحدّ من التعليقات المزعجة والغير مرغوبة. تعرّف على كيفية معالجة بيانات تعليقك.

إغلاق