كيف تؤثر النظرية النسبية لاينشتين على حياتنا اليومية

يمتلك الذهب خواص مميزة من ناحية اللون فهو اصفر لامع. يبدو جميل المظهر ومبهج وسوف يدهشك الامر عندما تعلم ان المظهر البراق للذهب هو بسبب تأثيرات النظرية النسبية. عندما تقوم بحساب التردد (او الطول الموجي والذي يعني اللون ايضا) للضوء المبنعث من الذهب بدون الاخذ في الحسبان النظرية النسبية فانك سوف تحصل على تردد اللون الفضي وليس الاصفر. على اي حال فان اللون الحقيقي للذهب يميل نحو الاحمر من الطيف الكهرومغناطيسي.

يمكن توضيح هذا التناقض عندما نقوم بفحص واختبار كيف تتحرك الالكترونات في الذهب حول مداراتها المختلفة. هناك 79 الكترون في ذرة الذهب و79 بروتون في النواة. في المدارات الالكترونية القريبة من النواة (والتي نعطي لها اسم المدار رقم 1s) تمتلك الالكترونات سرعة كبيرة جدا! انها تترحك بسرعة تصل إلى نصف سرعة الضوء لتتجنب قوة السحب الناتجة عليها من بروتونات النواة الموجبة وهذه السرعة تتسبب في الكثير من التأثيرات النسبية.

لان الالكترونات تتحرك بسرعة عالية فان المدارات المنفصلة تبدو اقرب على ما هي في الحقيقة. لكي ينتقل الالكترون إلى مدار طاقة اعلى فانه يمتص ضوء بطول موجي محدد. في الذهب يحتاج الالكترون إلى ضوء في مدى الاطوال الموجية للاشعة فوق البنفسجية. على اي حال عندما نأخذ التأثيرات النسبية في الحسبان فانه يبدو ان المدارات اصبحت اقرب من بعضها البعض وان الذهب في الواقع يمتص الضوء عند اطوال موجية اكبر حيث يكون في منطقة اللون الازرق من الطيف الكهرومغناطيسي.

يمتص الذهب الضوء الازرق وينعكس عنه اللون الاحمر فقط والنتيجة يظهر لنا الذهب بلونه الاصفر الخلاب.

الكهرومغناطيسية Electromagnets

فقط بعض المواد تمتلك خاصية مغناطيسية طبيعية مثل الحديد على سبيل المثال. الا انه يمكن تحويل اي معدن إلى مغناطيس بتحويله إلى ملف من سلك وتمرير تيار كهربي خلاله. تمتلك المعادن المتكهربة خواص غريبة: انها تؤثر فقط على الاجسام المتحركة ولا تأثير لها على الاجسام الساكنة. انه المغناطيس الكهربي وشكرا للنسبية الخاصة التي جعلت هذا ممكننا!

ان التيار الكهربي ما هو الا تدفق حر لالكترونات تتحرك في مادة المعدن وهذه الالكترونات محاطة بشبكة من البروتونات المستقرة. اذا كان الجسم المشحون ساكنا لا يتحرك بجوار سلك يمر فيه تيار كهربي (المغناطيس الكهربي) فان لا شيء من المتوقع ان يحدث. بالرغم من حركة الالكترونات بالنسبة للجسم المشحون وذلك لان المحصلة الاجمالية للشحنات تساوي صفر لان كثافة البروتونات والالكترونات في السلك متساوية، وبالتالي فان السلك المعدني الذي يمر فيه تيار وهو ساكن بالنسبة للجسم لا يوجد له اي تأثير مغناطيسي يذكر.

على اي حال اذا تحرك الجسم المشحون بجوار السلك ولنفترض انه يتحرك في اتجاه حركة الالكترونات فان هنا النسبية الخاصة تخبرنا بان المسافات بين الالكترونات سوف تزداد بينما المسافات بين البروتونات تقل نتيجة للحركة النسبية بين الجسم المشحون والبروتونات داخل السلك المعدني وهذا ما يعرف بظاهرة. هذا يعني ان كثافة البروتونات الان تصبح اكبر من كثافة الالكترونات ويبدو السلك المعدني الان موجب الشحنةمما يتسبب في جذب الجسم او التنافر معه.

أجهزة التلفزيون القديمة

ربما لم تعد اجهزة التلفزيون القديمة مستخدمة حاليا الا انها المعدات داخله لا زالت تعد من الاجهزة التي تستخدم بكثرة حتى في يومنا هذا. ان التلفزيون القديم قبل اختراع شاشات البلازما تمتلك قطعة اساسية لعمله وهي انبوبة اشعة المهبط cathode ray tube والتي تعرف بالاختصار CRT. تعمل انبوبة اشعة المهبط من خلال تسريع حزمة الالكترونات وتوجيهها إلى شاشة العرض المغطاة بطبقة من الفوسفور التي تعطي وميض كلما سقطت عليها الالكترونات. لكن ليس الامر ببساطة اطلاق حزمة من الالكترونات على الشاشة. ان الامر اكثر تعقيدا وهو في توجيه الالكترونات سالبة الشحنة إلى النقطة الصحيحة على شاشة التلفزيون باستخدام المغناطيس (المجال المغناطيسي) حتى تظهر الصورة واضحة ودقيقة.

هذه الالكترونات تتحرك بسرعة تصل تقريبا إلى ثلث سرعة الضوء. هذا يعني ان المهندسين المصممين عليهم ان يأخذوا في عين الاعتبار ظاهرة الانكماش الطولي عند تصميم المغناطيسيات التي تعمل على توجيه الالكترونات لترسم الصور على الشاشة. بدون الاخذ في عين الاعتبار مقدار الانكماش الطولي فان الالكترونات سوف ترسم صورة مشوهة للمشهد. ومن هنا نلاحظ كيف ان النظرية النسبية لها تطبيقات ايضا في اجهزة التلفزيون وشاشات عرض الكمبيوتر القديمة وكل الاجهزة التي تعتمد على انبوبة اشعة المهبط.