نظرية النسبية الخاصة Special Theory of Relativity

2 دقائق

ما هي نظرية النسبية الخاصة؟

هي نظرية علمية تحاول تفسير كيفية تأثير السرعة على الكتلة والزمان والمكان، وتستخدم النظرية سرعة الضوء لتحديد العلاقة بين الطاقة والمادة، وتحولاتها المختلفة، إذ يمكن لكمية صغيرة من المادة أن تتحول لكمية كبيرة من الطاقة، وتنص النظرية النسبية الخاصة على أن الطاقة تساوي حاصل ضرب الكتلة بمربع سرعة الجاذبية E = mc ^ 2.

مَن ابتكر النظرية النسبية الخاصة؟

قام عالم الفيزياء النظرية الألماني الأميركي ألبرت أينشتاين بوضع النظرية النسبية الخاصة لأول مرة في عام 1905، وبعد عامين من نشرها، وضع نظرية النسبية العامة.

كيف يتم استخدام نظرية النسبية في عالم اليوم؟

يتم تطبيق النظرية النسبية في الساعات الذرية، إذ يتم تعديلها بشكل روتيني لتعويض تأثيرات النسبية الخاصة والعامة، وتؤدي اختلافات السرعة النسبية بين الأقمار الصناعية والأرض إلى تمدد زمني يؤدي إلى إبطاء ساعات نظام تحديد المواقع ما يتطلب تعديلها أيضاً، وتدرس النظرية النسبية المسافات الفلكية والسرعات الفائقة الثابتة دون اعتبار تأثيرات الجاذبية.

لماذا تعتبر نظرية النسبية العامة مهمة في الفيزياء؟

تشرح النظرية النسبية سلوك الأجسام في المكان والزمان، ويمكن استخدامها للتنبؤ بأشياء مثل وجود الثقوب السوداء، وانحناء الضوء بسبب الجاذبية وسلوك الكواكب واختلاف مداراتها.

ما الفرق بين النظرية النسبية العامة والخاصة؟

يمكن تقسيم النظرية النسبية إلى عامة وخاصة تبعاً للفروق التالية:

  • توفر النسبية الخاصة معادلة لدراسة الأحداث المادية والقوانين المختلفة لكل إطار مرجعي بحالة القصور الذاتي.
  • لا يمكنها وصف ما يحدث إذا كانت الأجسام تتسارع.
  • لا تعالج النسبية العامة الجاذبية.
  • تعالج النسبية العامة مشكلة تسارع الحركة والجاذبية.

ما مسلّمات النظرية النسبية الخاصة؟

تفترض النظرية النسبية الخاصة ما يلي:

  • قوانين الفيزياء هي نفسها في جميع الأطر المرجعية.
  • سرعة الضوء ثابتة ومستقلة عن الحركة النسبية للمصدر.

لماذا تسمى النظرية النسبية الخاصة؟

تدعى النظرية النسبية بقسمها الأول "خاصة" لأنها تطبق مبدأ النسبية فقط على إطارات القصور الذاتي، ومن بعدها طور أينشتاين النسبية العامة لتطبيق المبدأ بشكل عام حتى دون وجوده بحالة القصور الذاتي، ولتشمل الجاذبية.

كيف يمكن فهم النظرية النسبية بمثال بسيط؟

يمكننا فهم النظرية النسبية من خلال تخيل الحالة التالي:

  • يوجد شخصان على متن قطار يلعبان كرة الطاولة.
  • القطار يسير في اتجاه الشمال بسرعة 40 كم/ ساعة.
  • عندما تُضرب الكرة بين اللاعبين من كل طرف تظهر الكرة للاعب الأول وهي تتحرك شمالاً بسرعة نحو 2 متر/ ثانية، ومن بعدها تتحرك جنوباً بسرعة 2 متر/ ثانية، بينما يحصل العكس بالنسبة للاعب الثاني.
    فالنسبية تدرس الظواهر وتأخذ بعين الاعتبار اختلاف الظاهرة بالنسبة لعدة نقاط مرجعية، فاللاعب الأول نقطة مرجعية، والثاني كذلك لكن تختلف الجملة المدروسة بالاتجاه تبعاً لكل منهما.