مبادئ فيزيائية

كيف تعمل النظرية النسبية الخاصة لاينشتاين 7

مما سبق نلاحظ ان النظرية النسبية جاءت بمفاهيم جديدة وافكار عجيبة فكنا في السابق نعرف ان السرعات نسبية فسرعة سيارة بالنسبة للسائق تختلف بالنسبة لسائق اخر في سيارة اخرى وهذا بالنسبة لنا امر نعيشه وندركه، وربما تكون قد قرأت في كتاب الفيزياء المسلية عن قائد الطائرة الذي استطاع ان يمسك رصاصة بيده وذلك لانه كان يتحرك بنفس سرعة الرصاصة فكانت ثابتة بالنسبة له، ولكن النظرية النسبية اتت لتقول لنا ان الزمن ايضا نسبي ويختلف من شخص لاخر في محاور اسناد مختلفة وكذلك الحال بالنسبة للطول فمسطرة طولها 30 سم تصبح اقل اذا تحركت بسرعة قريبة من سرعة الضوء وفي هذه الحلقة سوف نتحدث عن نسبية اللحظة.

نسبية اللحظة Simultaneous events

تخبرنا النظرية النسبية انه لا يوجد شيء اسمه نفس اللحظة simultaneity لحدثين مختلفين عندما يرصد من قبل مراقبين في محاور إسناد مختلفة.  بمعنى إذا سقط لوحا خشبيا بشكل أفقي على الأرض فإننا نرى ان طرفي اللوح قد وصلا إلى الأرض في نفس اللحظة ان الفارق الزمني بينهما يساوي صفر، ولكن بالنسبة لمراقب أخر في محاور إسناد أخرى تتحرك بالنسبة للوح بسرعة كبيرة فانه سيرصد وصول طرفي اللوح في زمنيين مختلفين ولهذا تقول النظرية النسبية ان مصطلح في نفس اللحظة هو أيضا نسبي وسوف نوضح هذا الأمر بشكل من التفصيل.

دعنا نفترض عزيزي القارئ ان هناك شخص اسمه احمد يقف في ساحة كبيرة وكان هناك مدفعين متماثلين في كل شيء يبعدان عن بعضهما البعض مسافة 100 متر وفوهاتهما متقابلتان. وفي نفس اللحظة أطلق المدفعين قذيفتين فاصطدمتا مع بعضهما البعض على بعد 50 متر أي في منتصف المسافة بين المدفعين حيث كان يقف احمد هناك. وبالطبع لا غرابة في ذلك لان كلا المدفعين متماثلين وان القذيفتين انطلقتا بنفس السرعة فحدث ما حدث كما رصده احمد وكما هو متوقع.

اعلانات جوجل

الآن لنفترض ان سعيد كان يتحرك على مزلاجه فائق السرعة في اتجاه احد المدفعين وعلى امتداد الخط الواصل بين بينهما، وعندما كان سعيد في منتصف المسافة بينهما أطلقت المدفعين قذيفتين. ماذا سوف يحدث في هذه الحالة؟

قذيفة المدفع التي كان يتحرك سعيد في اتجاهها سوف تصل له قبل ان تكون القذيفة الأخرى قد وصلت لأنها سوف تقطع مسافة اقصر من القذيفة الأخرى التي يتحرك سعيد مبتعدا عنها.

الآن لنستبدل المدفعين بمصباحين للضوء، فإذا كان احمد يرى ضوء المصباحين في نفس اللحظة. ولكن الأمر يختلف بالنسبة لسعيد فانه سوف يرى ضوء المصباح الذي يتجه إليه أولا ثم يرى ضوء المصباح الثاني بعد ذلك. والشكل التالي يوضح الأمر.

كيف تعمل النظرية النسبية الخاصة لاينشتين

عندما كان سعيد في منتصف المسافة بين المصباحين تم إضاءتهما فرصد هو ضوء المصباح الأيمن قبل ضوء المصباح الأيسر.

إذا افترضنا ان المصباحين يتصلان مصدر الطاقة مما يعني ان إغلاق المفتاح الكهربي سوف يشعل المصباحين في نفس الوقت بالنسبة للمراقب الثابت وهو احمد ولكن الأمر يختلف بالنسبة لسعيد الذي يتحرك بسرعة كبيرة في اتجاه المصباح الأيمن فسيقطع الضوء مسافة اقصر فيرى سعيد ضوء المصباح الأيمن ولكن ضوء المصباح الأيسر سوف يقطع مسافة اكبر لان سعيد مبتعد عنه فيراه بعد فترة وجيزة من الزمن ولكن ليس في نفس اللحظة وهذا بسبب ان سرعة الضوء ثابتة بالنسبة لجميع محاور الإسناد.

مثال توضيحي

لنستخدم مثالا أخرا لتوضيح الأمر وهي عبارة عن قطار طويل جدا ويتحرك بسرعة قصوى وكان مثبت في منتصفه تمام مصباح كهربي ويوجد على طرفي القطار باب الكتروني يفتح بمجرد وصول الضوء له.  فإذا كان احمد هو احد ركاب القطار وكان سعيد احد الواقفين على الطريق ويراقب القطار السريع.  هل سيرصد احمد وسعيد فتح بابي القطار الأمامي والخلفي في نفس اللحظة؟

لنستعين بالشكل التوضيحي أدناه حيث احمد هو المراقب O’ وسعيد هو المراقب O والموجود خارج القطار المتحرك لليمين بسرعة كبيرة v.

كيف تعمل النظرية النسبية الخاصة لاينشتين

اعلانات جوجل

عندما يضيء المصباح فان ضوءه سوف ينتشر في جميع الاتجاهات وبنفس السرعة cوعندها سيصل ضوء المصباح إلى الباب الأمامي والى الباب الخلفي في نفس اللحظة فيرى احمد (المراقب O’) ان البابين فتحا في نفس اللحظة.

ولكن هذا الأمر مختلف بالنسبة لسعيد (المراقب O) فيرى ان الباب الخلفي يفتح قبل الباب الأمامي والسبب في ذلك واضح في الشكل أعلاه حيث ان الباب الأمامي يتحرك مبتعدا عن نبضة الضوء في حين ان الباب الخلفي يتحرك مقتربا من نبضة الضوء وحيث ان سرعة الضوء ثابتة ولان الباب الخلفي يقترب من نبضة الضوء كما يرصدها لنا سعيد فانه سيرى ان الباب الخلفي يفتح قبل الباب الأمامي.

هذه هي نسبية اللحظة حيث يرصد مراقب في محور إسناد معين ان الأحداث تحدث في نفس اللحظة يرصدها مراقب أخر في محاور إسناد أخرى في زمنين مختلفين.

وفي الحلقة القادمة بإذن الله سوف نتحدث عن تكافؤ الكتلة والطاقة.

إلى اللقاء

د. حازم فلاح سكيك

كيف تعمل النظرية النسبية الخاصة لاينشتاين 1

اعلانات جوجل

كيف تعمل النظرية النسبية الخاصة لاينشتاين 2

كيف تعمل النظرية النسبية الخاصة لاينشتاين 3

كيف تعمل النظرية النسبية الخاصة لاينشتاين 4

كيف تعمل النظرية النسبية الخاصة لاينشتاين 5

اعلانات جوجل

كيف تعمل النظرية النسبية الخاصة لاينشتاين 6

كيف تعمل النظرية النسبية الخاصة لاينشتاين 8

اعلانات جوجل

كيف تعمل النظرية النسبية الخاصة لاينشتاين 9

كيف تعمل النظرية النسبية الخاصة لاينشتاين 10

كيف تعمل النظرية النسبية الخاصة لاينشتاين 11

كيف تعمل النظرية النسبية الخاصة لاينشتاين 12

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

مقالات ذات صلة

اترك تعليقاً

لن يتم نشر عنوان بريدك الإلكتروني.

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

زر الذهاب إلى الأعلى