جدید ترین عناوین خبری امروز
مجله علمی کیهان‌شناس

توجه: کلمه عبور به آدرس ایمیل شما ارسال خواهد شد.

نظریه نسبیت خاص اینشتین

نظریه نسبیت خاص

نظریه نسبیت خاص نشان می‌دهد که فضا و زمان برای اجسامی که با سرعت ثابت در خط راست حرکت می‌کنند مفهومی در هم‌تنیده است. و یکی از جنبه‌های جذاب و مورد توجه آن حرکت جسم با سرعت نور است.

پیش از آلبرت اینشتن بیشتر ستاره‌شناسان جهان را با قوانین سه‌گانه‌ی نیوتن به این ترتیب می‌شناختند:

  • جسمی در حرکت با سرعت ثابت و یا ساکن به حرکت با سرعت ثابت یا حالت سکون خود ادامه می‌دهد مگر آنکه نیروی خارجی بر آن وارد شود.
  • نیرو متناسب است با نسبت تغییرات اندازه حرکت بر زمان؛ و یا برای مقدار ثابتی از جرم، نیرو برابر است با جرم ضرب در شتاب حرکت.
  • برای هر کنش، واکنشی برابر با آن و در خلاف جهت وجود دارد.

اما در سال ۱۸۶۵ جیمز کلارک ماکسول نشان داد نور موجی است که ویژگی‌های هر دو میدان الکتریکی و مغناطیسی را دربردارد. سرعت حرکت آن نیز مقدار ثابتی است.

دانشمندان معتقد بودند که نور برای انتشار در فضا نیاز به محیط دارد، آنها بستر انتشار نور را اتر نامیدند. ۲۰ سال بعد دو دانشمند با نام‌های میکلسون و مورلی تصمیم گرفتند تا سرعت نور در نقاط مختلف زمین را اندازه‌گیری کنند تا تاثیر اتر بر آن مشخص شود. نتیجه‌ی این آزمایش دور از انتظار بود. سرعت نور در همه‌جای زمین یکسان است و با حرکت زمین رابطه‌ای ندارد! این یعنی ناسازگاری نور با مکانیک کلاسیک.

در ادامه نوبت به اینشتن رسید تا با یک مثال روزمره مفاهیم موجود را مجبور به بازنگری کند. در واقع او با مقایسه‌ دیدگاه شخصی که در یک قطار است و شخص دیگری که در ایستگاه قطار ساکن است، نظریه نسبیت خاص را ارائه کرد. او قطار را دقیقا میان دو درخت در حال حرکت تصور کرد. اگر رعد و برق هر دو درخت را در یک لحظه بسوزاند، ناظر درون قطار خواهد دید که یکی از درخت‌ها زودتر از دیگری مورد اصابت صاعقه قرار گرفته است. اما فرد ساکن در ایستگاه قطار این دو رویداد را همزمان می‌بیند!

سیاه‌چاله چیست؟

بر اساس این ایده‌ی اینشتن، همزمان بودن دو رویداد نسبی است؛ یعنی اگر دو اتفاق برای ناظری همزمان باشند ممکن برای ناظر دیگری با اختلاف زمانی رخ بدهند. این موضوع فرضیه‌ی بعدی را در ذهن اینشتن کاشت که زمان با توجه به نوع حرکت جسم تغییر می‌کند و حتی فاصله نیز طبق اصل انقباض طول یک کمیت نسبی است.

آلبرت اینشتین در سال 1905 نظریه نسبیت خاص خود را جهانی کرد
آلبرت اینشتین در سال ۱۹۰۵ نظریه نسبیت خاص خود را جهانی کرد

معادله‌ی معروف نظریه نسبیت خاص

یکی از مشهورترین معادلات ریاضیاتی نظریه‌ی E=mc2 در نسبیت خاص است که نشان می‌دهد جرم و انرژی دو جنبه‌ی متفاوت از یک چیزند و به سادگی نسبت یه هم جابجا می‌شوند. جرم هر جسم می‌تواند انرژی محصور شده در آن را به ما نشان دهد و این انرژی زمانی نمود بیرونی می‌یابد که جرم آن تماما به انرژی تبدیل شود. ( همان فرایندی که در انفجار بمب‌های هسته‌ای رخ می‌دهد)

این معادله همچنین ثابت می‌کند که جرم هر جسم با بیشتر شدن سرعت آن افزایش می‌یابد و این موضوع محدودیت سرعتی را برای تمام جهان مطرح می‌کند. به این ترتیب سرعت نور (c) بیشترین سرعتی است که هر جسم می‌تواند در خلا داشته باشد.
هنگامی که یک جسم حرکت میکند، جرم آن نیز افزایش می‌یابد. اگر جسمی با سرعت بالا نزدیک به سرعت نور در حال حرکت باشد، جرم آن نیز زیاد شده و به بی‌نهایت میل می‌کند؛ در نتیجه به مقدار بی‌نهایتی انرژی نیز نیاز خواهد داشت که بتواند این جرم را حرکت دهد. تنها دلیلی که به نور اجازه می‌دهد سرعت c را تجربه کند، بی‌جرم بودن ذرات کوانتومی سازنده‌ی آن یعنی فوتون‌ها است.

نتیجه‌ی شگفت‌انگیز دیگری که اینشتن به دست آورد این بود که زمان نسبت به هر ناظر تغییر می‌کند. یک جسم در حال حرکت اتساع زمان را تجربه می‌کند. به این معنی که گذر زمان برای او آهسته‌تر از حالت سکونش اتفاق می‌افتد. با این حساب شخصی که در حال حرکت باشد دیرتر از کسی که ساکن است پیر می‌شود!

نظریه همه‌چیز چیست؟


یک مسافر ۱۵ ساله را تصور کنید که با سرعت ۹۹/۵ برابر سرعت نور به مدت ۵ سال سفر می‌کند. هنگامی که او به زمین برگردد ۲۰ ساله است اما برادر دوقلویش ۶۵ سال خواهد داشت.

نسبیت خاص را می‌توان از بزرگترین تحولات در دانسته‌های ما از جهان به شمار آورد که امروزه تبدیل به ابزار ثابتی برای تحقیقات علمی شده است.

منبع: SPACE

 دسته‌ها:
avatar
  Subscribe  
Notify of

رصد و اکتشافات فضایی

عبور سیارک
عبور سیارک بزرگی در روز ۱۰ آگوست از نزدیکی زمین
99
نظریه‌های توطئه‌ی ماه
مهم‌ترین نظریه‌های توطئه‌ی ماه و بررسی آن‌ها
136
ماموریت فرود بر روی ماه
ماموریت فرود بر روی ماه «آپولو۱۱» نشان داد که موجودات فرازمینی فراتر از داستان‌های علمی‌تخیلی هستند
148
تمدن‌های فرازمینی
تمدن‌های فرازمینی از چه راه‌هایی می‌توانند با ما ارتباط برقرار کنند؟
106
دو سیاره شبیه به زمین در اطراف ستاره‌ای در نزدیکی ما یافت شد
دو سیاره شبیه به زمین در اطراف ستاره‌ای در نزدیکی ما یافت شد
159

ذرات بنیادی

اولین تصویر درهم‌تنیدگی کوانتومی
دانشمندان از اولین تصویر درهم‌تنیدگی کوانتومی پرده‌برداری کردند
206
ذرات بنیادی چه چیزهایی هستند؟
ذرات بنیادی چه چیزهایی هستند؟
96
فیزیکدانان با به دام انداختن ۱۰ جفت فوتون، رکورد جدیدی را ثبت کردند
فیزیکدانان با به دام انداختن ۱۰ جفت فوتون، رکورد جدیدی را ثبت کردند
109
آیا نیروی پنجم جدیدی در طبیعت یافت شده است؟
آیا نیروی پنجم جدیدی در طبیعت یافت شده است؟
51
نگاهی به آزمایشات فیزیک پیرامون یافتن ذره‌ی روح
نگاهی به آزمایشات فیزیک پیرامون یافتن ذره‌ی روح
173