النظرية النسبية الخاصة (Theory of Special Relativity)
مقدمة:
عندما ظهرت الميكانيكا النيوتونية نجحت في أن تصف حركة الأجسام ذات السرعات التي لا تصل إلى سرعة الضوء، فسرعة الضوء 300.000 كم في الثانية
بينما سرعة الطائرة النفاثة لا تتعدى 0.5 كم في الثانية. وقد فشلت الميكانيكا النيوتونية عندما استخدمت للأجسام التي تسير بسرعة عالية تقترب من سرعة الضوء.
فمثلاً لا تضع الميكانيكا النيوتونية حداً لأعلى سرعة يمكن أن يكتسبها الجسم كما أنه ليس فيها ما يمنع من أن تصل سرعة الجسم إلى سرعة الضوء
إلا أن التجربة قد أثبتت أن سرعة أي جسيم تظل دائماً أقل من سرعة الضوء مهما وصلت القدرة على تعجيل الجسيم .
في عام 1905 وضع ألبرت آينشتاين النظرية النسبية التي استطاعت أن تزيل تلك المتناقضات و الصعاب التي نشأت عن قصور نظرية الميكانيكا الكلاسيكية
وذلك باستخدام فروض بسيطة و صحيحة. وتعتبر هذه النظرية واحدة من أعظم الإنجازات العلمية التي تمت في القرن العشرين ، فابستخدامها يمكن وصف
حركة الأجسام عندما تتحرك بسرعات تبدأ من الصفر وتصل إلى سرعة الضوء.
مبادىء النظرية النسبية:
تعتمد النظرية النسبية الخاصة على مبدأين أساسيين هما:
المبدأ الأول : القوانين الفيزيائية في جميع الأطر المرجعية الساكنة (Inertial reference frame)
واحدة لا تتغير (الإطار المرجعي الساكن هو ماينطبق عليه قانون نيوتن الأول للحركة، أي أنه هو النظام الذي لا تؤثر عليه أي قوة،
فأي نظام يسير بسرعة منتظمة بالنسبة لنظام آخر ساكن يعتبر أيضاً نظاماً ساكناً). إلا أن ذلك لا يعني أن القيم المقاسة للكميات الفيزيائية
تكون متساوية بالنسبة للأشخاص في الأطر المرجعية المختلفة بل قد تختلف في أغلب الأحيان على الرغم من أن القوانين الفيزيائية واحدة لجميع الأطر المرجعية.
المبدأ الثاني: سرعة الضوء في الفراغ مقدار ثابت دائماً في أي اتجاه وفي جميع الأطر المرجعية الساكنة ولا يتوقف على سرعة مصدر الضوء أو سرعة المشاهد
كما أنها تمثل الحد الأعلى للسرعة وهي تساوي س=3*10^8 م/ث ويمكن للجسيمات عديمة الكتلة مثل النيوترينو أن تكتسب تلك السرعة أما الجسيمات
الآخرى التي لها كتلة مثل النيوترون فإنها لا تستطيع أن تصل إلى سرعة الضوء مهما تم تعجيلها.
مقدمة:
عندما ظهرت الميكانيكا النيوتونية نجحت في أن تصف حركة الأجسام ذات السرعات التي لا تصل إلى سرعة الضوء، فسرعة الضوء 300.000 كم في الثانية
بينما سرعة الطائرة النفاثة لا تتعدى 0.5 كم في الثانية. وقد فشلت الميكانيكا النيوتونية عندما استخدمت للأجسام التي تسير بسرعة عالية تقترب من سرعة الضوء.
فمثلاً لا تضع الميكانيكا النيوتونية حداً لأعلى سرعة يمكن أن يكتسبها الجسم كما أنه ليس فيها ما يمنع من أن تصل سرعة الجسم إلى سرعة الضوء
إلا أن التجربة قد أثبتت أن سرعة أي جسيم تظل دائماً أقل من سرعة الضوء مهما وصلت القدرة على تعجيل الجسيم .
في عام 1905 وضع ألبرت آينشتاين النظرية النسبية التي استطاعت أن تزيل تلك المتناقضات و الصعاب التي نشأت عن قصور نظرية الميكانيكا الكلاسيكية
وذلك باستخدام فروض بسيطة و صحيحة. وتعتبر هذه النظرية واحدة من أعظم الإنجازات العلمية التي تمت في القرن العشرين ، فابستخدامها يمكن وصف
حركة الأجسام عندما تتحرك بسرعات تبدأ من الصفر وتصل إلى سرعة الضوء.
مبادىء النظرية النسبية:
تعتمد النظرية النسبية الخاصة على مبدأين أساسيين هما:
المبدأ الأول : القوانين الفيزيائية في جميع الأطر المرجعية الساكنة (Inertial reference frame)
واحدة لا تتغير (الإطار المرجعي الساكن هو ماينطبق عليه قانون نيوتن الأول للحركة، أي أنه هو النظام الذي لا تؤثر عليه أي قوة،
فأي نظام يسير بسرعة منتظمة بالنسبة لنظام آخر ساكن يعتبر أيضاً نظاماً ساكناً). إلا أن ذلك لا يعني أن القيم المقاسة للكميات الفيزيائية
تكون متساوية بالنسبة للأشخاص في الأطر المرجعية المختلفة بل قد تختلف في أغلب الأحيان على الرغم من أن القوانين الفيزيائية واحدة لجميع الأطر المرجعية.
المبدأ الثاني: سرعة الضوء في الفراغ مقدار ثابت دائماً في أي اتجاه وفي جميع الأطر المرجعية الساكنة ولا يتوقف على سرعة مصدر الضوء أو سرعة المشاهد
كما أنها تمثل الحد الأعلى للسرعة وهي تساوي س=3*10^8 م/ث ويمكن للجسيمات عديمة الكتلة مثل النيوترينو أن تكتسب تلك السرعة أما الجسيمات
الآخرى التي لها كتلة مثل النيوترون فإنها لا تستطيع أن تصل إلى سرعة الضوء مهما تم تعجيلها.