إعداد :: زيد أحمد ::
النظرية النسبية من منا لا يعرفها أو سمع بها وهي واحدة من النظريات العلمية الأكثر شهرة في القرن العشرين هذه النظرية التي غيرت مفاهيمنا للزمان والمكان و الجاذبية تلك النظرية التي تتحدث عن السرعات القريبة من سرعة الضوء وعن تمدد الزمن وتقلص الطول هل خطر في بالك يوماً أنها تستخدم في حياتنا العملية وأنك تستعين بها في بعض الأحيان.
وضع ألبرت آينشتاين نظريته النسبية عام 1905 وتركز النظرية على أن قوانين الفيزياء هي نفسها في كل مكان، وتشرح النظرية لنا سلوك الأجسام في فضاء الزمان والمكان أو ما يسمى الزمكان وقد أستخدمت النظرية للتنبؤ عن كل شئ إبتداءاً من الثقوب السوداء إلى إنحناء نسيج الزمكان بسبب الجاذبية وأيضا أستخدمت للتنبؤ بسلوك كوكب عطارد في مداره.
بالنسبة للنظرية فإنها بسيطة لكن بشكل مخادع فهي ترتكز على ثلاث نقاط:
1- عدم وجود إطار مرجعي مطلق
2- سرعة الضوء ثابة في جميع الأطر المرجعية
3- لا يمكن لشئ أن يسير بسرعة أكبر من سرعة الضوء
ومن الآثار المترتبة على النظرية النسبية ما يعرف بتمدد الزمن وتقلص الطول والزيادة في الكتلة عندما يقيسها مراقب إذا سار الجسم بسرعة قريبة من سرعة الضوء!
الآن بعد أن تعرفنا قليلاً على النظرية النسبية وهذه الكميات الهائلة التي تحتويها النظرية ربما يتساءل البعض ماهي استخداماتها في حياتنا العملية , حسنا إليكم هذه الثمانية أمثلة للنظرية النسبية في حياتنا التي ربما نستخدم بعضها يوميا :
1- نظام تحديد المواقع العالمي (GPS):
من أجل أن يعمل نظام المواقع والملاحة في سيارتك بأكبر قدر ممكن من الفاعلية يجب أن تأخذ الأقمار الصناعية تأثيرات النسبية في عين الإعتبار، على الرغم أن الأقمار الصناعية تتحرك بسرعة لا تكاد تكون قريبة من سرعة الضوء إلا إنها تسير بسرعة كبيرة نسبياً بالنسبة لسرعتنا، هذه الأقمار تقوم بإرسال إشارات إلى المحطات على الأرض، هذه المحطات ( نظام تحديد المواقع في السيارة ) كلها تعاني من تسارع أعلى من الأقمار الصناعية في المدار بسبب الجاذبية.
تستخدم الأقمار الصناعية ساعات دقيقة جدا تصل أجزاء من البليون من الثانية (نانو ثانية)، ونظراً لأن كل الأقمار الصناعية ترتفع فوق الأرض بمقدار 20300 كم وتتحرك حوالي 10000 كم/ساعة يحدث هنالك تمدد للوقت يصل إلى 4 ميكروثانية كل يوم و أضف إلى ذلك تأثير الجاذبية ليرتفع الرقم إلى 7 ميكروثانية.
2- الكهرومغناطيسية :
المغناطيسية هي إحدى آثار النظرية النسبية، وإذا كنت تستخدم الكهرباء فالشكر يعود للنظرية النسبية التي جعلت المولدات الكهربائية تعمل. فإذا أخذت حلقة من الأسلاك ونقلتها داخل مجال مغناطيسي يمكنك توليد تيار كهربائي فالجسيمات المشحونة في السلك تتأثر بالمجال المغناطيسي الأمر الذي يجعلها تتحرك مولدة التيار الكهربائي.
الآن تصور السلك في حالة راحة والمغناطيس هو الذي يتحرك في هذه الحالة الجسيمات المشحونة داخل السلك لا تتحرك لذلك ينبغي على المجال المغناطيسي أن لا يؤثر عليها ولكن يحدث العكس هنا فالتيار ما زال يتدفق وهذا يدل على عدم وجود إطار مرجعي متميز.
3- اللون الاصفر للذهب:
الذهب هو ذرة ثقيلة وبالتالي فإن الإلكترونات الداخلية له تتحرك بسرعة كافية لظهور الأثر النسبي في الكتلة والتي تزداد بدورها، وأيضاً الإلكترونات التي تدور حول النواة تأخذ مساراً أقصرنتيجة الإنكماش في الطول الذي يحدث للإكترونات مع زيادة في الزخم، وتحمل الإلكترونات في المدارات الداخلية طاقة تكون أقرب إلى طاقة الإلكترونات الخارجية والأطوال الموجية التي تمتص وتنعكس تكون أطول وتقع ضمن حدود الضوء المرئي وتحديداً ضمن مجال اللون الأزرق.
الآن بإمتصاص اللون الأزرق تنعكس بقية الألوان الأساسية (الأحمر، الأصفر، البرتقالي) وهذه الألوان هي التي تعطي للذهب لونه الأصفر.
4- الذهب لا يصدأ بسهولة:
تأثير النظرية النسبية على إلكترونات الذهب تجعله لا يصدأ بسهولة ولا يتفاعل مع أي شيء بسهولة أيضاً. فالذهب له إلكترون واحد فقط في مداره الخارجي كالليثيوم والكالسيوم لكنه على عكس هذان العنصران لا يتفاعل بسهولة بل بدلاً من ذلك فإن الإلكترونات في الذهب أثقل مما ينبغي وتكون جميعا أقرب إلى النواة وهذا يعني أن الإلكترون الوحيد في المدار الخارجي من غير المرجح أن يتفاعل مع أي شيء بل يحبذ أن يكون مع الإلكترونات القريبة من النواة.
5- الزئبق السائل:
على شاكلة الذهب الزئبق هو أيضا ذرة ثقيلة وإلكتروناته تكون قريبة من النواة بسبب سرعتها التي يترتب عليها زيادة في الكتلة، لكن الروابط بين ذرات الزئبق ضعيفة لذلك تجد الزئبق يذوب في درجات حرارة منخفضة وعادة عندما نراه يكون في حالة السيولة.
6- تلفازك القديم:
قبل بضع سنوان كانت معظم أجهزة التلفزيون تمتلك شاشات لها أنابيب أشعة مهبطية وتعمل هذه الأنابيب بقذف الإلكترونات على سطح مغطى بالفسفور يكون معه مغناطيس كبير وكل إلكترون يضيء بكسل من الشاشة عند يضرب في الجزء الخلفي منها، والإلكترونات تقذف بسرعة تصل إلى 30% من سرعة الضوء وهذا يجعل الآثار النسبية ملحوظة لذلك عندما يقوم المصنعون بصناعة هذه الشاشات والمغانط التي ترافقها يجب عليهم اخذ هذه الملحوظة بعين الإعتبار.
7- الضوء:
لو كان إسحاق نيوتن على حق بوجود إطار مرجعي مطلق ثابت لا يتحرك فعلينا عند إذن تقديم تفسير مختلف للضوء. يقول البروفيسور مور من كلية بومونا " في هذا الوضع ليست المغناطيسة وحدها غير موجودة ولكن الضوء أيضا يصبح غير موجود أيضاً، لأن النسبية تقتضي أنّ التغيرات في المجال المغناطيسي تسير بسرعة محدودة وليس بشكل آني" و أضاف مور " لو أن النسبية لم تطبق هنا فإن التغيرات في المجالات الكهربائية ستحال بشكل آني بدلا من اللجوء إلى الموجات الكهرومغناطيسية عندها لن يكون للضوء والمغناطيسة أية ضرورة".
8- المحطات النووية والسوبرنوفا:
النسبية هي أحد الأسباب التي تجعل عملية التحويل بين الكتلة والطاقة متبادلة وهي طريقة عمل المحطات النووية وهنالك تأثير آخر مهم هو إنفجارات السوبرنوفا التي تشير إلى وفاة النجوم الضخمة. والسوبرنوفا موجودة بسسب تغلب التأثيرات النسبية على الآثار الكمومية بما فيه الكفاية في قلب النجم الضخم وهذا يؤدي إلى إنهيار النجم تحت تأثير وزنه حتي يصبح أصغر وأقوى.
المصدر :
http://www.livescience.com/48922-theory-of-relativity-in-real-life.html
النظرية النسبية من منا لا يعرفها أو سمع بها وهي واحدة من النظريات العلمية الأكثر شهرة في القرن العشرين هذه النظرية التي غيرت مفاهيمنا للزمان والمكان و الجاذبية تلك النظرية التي تتحدث عن السرعات القريبة من سرعة الضوء وعن تمدد الزمن وتقلص الطول هل خطر في بالك يوماً أنها تستخدم في حياتنا العملية وأنك تستعين بها في بعض الأحيان.
وضع ألبرت آينشتاين نظريته النسبية عام 1905 وتركز النظرية على أن قوانين الفيزياء هي نفسها في كل مكان، وتشرح النظرية لنا سلوك الأجسام في فضاء الزمان والمكان أو ما يسمى الزمكان وقد أستخدمت النظرية للتنبؤ عن كل شئ إبتداءاً من الثقوب السوداء إلى إنحناء نسيج الزمكان بسبب الجاذبية وأيضا أستخدمت للتنبؤ بسلوك كوكب عطارد في مداره.
بالنسبة للنظرية فإنها بسيطة لكن بشكل مخادع فهي ترتكز على ثلاث نقاط:
1- عدم وجود إطار مرجعي مطلق
2- سرعة الضوء ثابة في جميع الأطر المرجعية
3- لا يمكن لشئ أن يسير بسرعة أكبر من سرعة الضوء
ومن الآثار المترتبة على النظرية النسبية ما يعرف بتمدد الزمن وتقلص الطول والزيادة في الكتلة عندما يقيسها مراقب إذا سار الجسم بسرعة قريبة من سرعة الضوء!
الآن بعد أن تعرفنا قليلاً على النظرية النسبية وهذه الكميات الهائلة التي تحتويها النظرية ربما يتساءل البعض ماهي استخداماتها في حياتنا العملية , حسنا إليكم هذه الثمانية أمثلة للنظرية النسبية في حياتنا التي ربما نستخدم بعضها يوميا :
1- نظام تحديد المواقع العالمي (GPS):
من أجل أن يعمل نظام المواقع والملاحة في سيارتك بأكبر قدر ممكن من الفاعلية يجب أن تأخذ الأقمار الصناعية تأثيرات النسبية في عين الإعتبار، على الرغم أن الأقمار الصناعية تتحرك بسرعة لا تكاد تكون قريبة من سرعة الضوء إلا إنها تسير بسرعة كبيرة نسبياً بالنسبة لسرعتنا، هذه الأقمار تقوم بإرسال إشارات إلى المحطات على الأرض، هذه المحطات ( نظام تحديد المواقع في السيارة ) كلها تعاني من تسارع أعلى من الأقمار الصناعية في المدار بسبب الجاذبية.
تستخدم الأقمار الصناعية ساعات دقيقة جدا تصل أجزاء من البليون من الثانية (نانو ثانية)، ونظراً لأن كل الأقمار الصناعية ترتفع فوق الأرض بمقدار 20300 كم وتتحرك حوالي 10000 كم/ساعة يحدث هنالك تمدد للوقت يصل إلى 4 ميكروثانية كل يوم و أضف إلى ذلك تأثير الجاذبية ليرتفع الرقم إلى 7 ميكروثانية.
2- الكهرومغناطيسية :
المغناطيسية هي إحدى آثار النظرية النسبية، وإذا كنت تستخدم الكهرباء فالشكر يعود للنظرية النسبية التي جعلت المولدات الكهربائية تعمل. فإذا أخذت حلقة من الأسلاك ونقلتها داخل مجال مغناطيسي يمكنك توليد تيار كهربائي فالجسيمات المشحونة في السلك تتأثر بالمجال المغناطيسي الأمر الذي يجعلها تتحرك مولدة التيار الكهربائي.
الآن تصور السلك في حالة راحة والمغناطيس هو الذي يتحرك في هذه الحالة الجسيمات المشحونة داخل السلك لا تتحرك لذلك ينبغي على المجال المغناطيسي أن لا يؤثر عليها ولكن يحدث العكس هنا فالتيار ما زال يتدفق وهذا يدل على عدم وجود إطار مرجعي متميز.
3- اللون الاصفر للذهب:
الذهب هو ذرة ثقيلة وبالتالي فإن الإلكترونات الداخلية له تتحرك بسرعة كافية لظهور الأثر النسبي في الكتلة والتي تزداد بدورها، وأيضاً الإلكترونات التي تدور حول النواة تأخذ مساراً أقصرنتيجة الإنكماش في الطول الذي يحدث للإكترونات مع زيادة في الزخم، وتحمل الإلكترونات في المدارات الداخلية طاقة تكون أقرب إلى طاقة الإلكترونات الخارجية والأطوال الموجية التي تمتص وتنعكس تكون أطول وتقع ضمن حدود الضوء المرئي وتحديداً ضمن مجال اللون الأزرق.
الآن بإمتصاص اللون الأزرق تنعكس بقية الألوان الأساسية (الأحمر، الأصفر، البرتقالي) وهذه الألوان هي التي تعطي للذهب لونه الأصفر.
4- الذهب لا يصدأ بسهولة:
تأثير النظرية النسبية على إلكترونات الذهب تجعله لا يصدأ بسهولة ولا يتفاعل مع أي شيء بسهولة أيضاً. فالذهب له إلكترون واحد فقط في مداره الخارجي كالليثيوم والكالسيوم لكنه على عكس هذان العنصران لا يتفاعل بسهولة بل بدلاً من ذلك فإن الإلكترونات في الذهب أثقل مما ينبغي وتكون جميعا أقرب إلى النواة وهذا يعني أن الإلكترون الوحيد في المدار الخارجي من غير المرجح أن يتفاعل مع أي شيء بل يحبذ أن يكون مع الإلكترونات القريبة من النواة.
5- الزئبق السائل:
على شاكلة الذهب الزئبق هو أيضا ذرة ثقيلة وإلكتروناته تكون قريبة من النواة بسبب سرعتها التي يترتب عليها زيادة في الكتلة، لكن الروابط بين ذرات الزئبق ضعيفة لذلك تجد الزئبق يذوب في درجات حرارة منخفضة وعادة عندما نراه يكون في حالة السيولة.
6- تلفازك القديم:
قبل بضع سنوان كانت معظم أجهزة التلفزيون تمتلك شاشات لها أنابيب أشعة مهبطية وتعمل هذه الأنابيب بقذف الإلكترونات على سطح مغطى بالفسفور يكون معه مغناطيس كبير وكل إلكترون يضيء بكسل من الشاشة عند يضرب في الجزء الخلفي منها، والإلكترونات تقذف بسرعة تصل إلى 30% من سرعة الضوء وهذا يجعل الآثار النسبية ملحوظة لذلك عندما يقوم المصنعون بصناعة هذه الشاشات والمغانط التي ترافقها يجب عليهم اخذ هذه الملحوظة بعين الإعتبار.
7- الضوء:
لو كان إسحاق نيوتن على حق بوجود إطار مرجعي مطلق ثابت لا يتحرك فعلينا عند إذن تقديم تفسير مختلف للضوء. يقول البروفيسور مور من كلية بومونا " في هذا الوضع ليست المغناطيسة وحدها غير موجودة ولكن الضوء أيضا يصبح غير موجود أيضاً، لأن النسبية تقتضي أنّ التغيرات في المجال المغناطيسي تسير بسرعة محدودة وليس بشكل آني" و أضاف مور " لو أن النسبية لم تطبق هنا فإن التغيرات في المجالات الكهربائية ستحال بشكل آني بدلا من اللجوء إلى الموجات الكهرومغناطيسية عندها لن يكون للضوء والمغناطيسة أية ضرورة".
8- المحطات النووية والسوبرنوفا:
النسبية هي أحد الأسباب التي تجعل عملية التحويل بين الكتلة والطاقة متبادلة وهي طريقة عمل المحطات النووية وهنالك تأثير آخر مهم هو إنفجارات السوبرنوفا التي تشير إلى وفاة النجوم الضخمة. والسوبرنوفا موجودة بسسب تغلب التأثيرات النسبية على الآثار الكمومية بما فيه الكفاية في قلب النجم الضخم وهذا يؤدي إلى إنهيار النجم تحت تأثير وزنه حتي يصبح أصغر وأقوى.
المصدر :
http://www.livescience.com/48922-theory-of-relativity-in-real-life.html