شارك
الرئيسية
1 دقيقةما هي تحويلات لورنتز؟
هي تحويلات رياضية تستخدم عند دراسة العلاقة بين إطارين مرجعين مختلفين يتحركان بسرعة ثابتة ويتناسبان مع بعضهما بعضاً. وسميت التحويلات هذه تيمناً بالفيزيائي الهولندي هندريك لورنتز.
مَن ابتكر تحويلات لورنتز؟
بدأ اشتقاق تحويلات لورنتز بواسطة العالم الألماني ولدمار فويت في عام 1887، ثم اعتمدها وعدّلها الفيزيائي الهولندي هندريك أنتون لورنتز في عام 1904، وحدّثها الفيزيائي الفرنسي هنري بوانكاريه في عام 1906، واستخدمها أينشتاين لاحقاً في النظرية النسبية.
ما الدافع لاختراع تحويلات لورنتز؟
تم البحث عن تحويلات لورنتز كوسيلة لدراسة الأجسام التي تتحرك بسرعة قريبة من سرعة الضوء، وذلك بسبب عدم قدرة الفيزياء النيوتونية الكلاسيكية في دراستها.
لماذا تعد تحويلات لورنتز أفضل من تحويلات غاليليو؟
تستخدم تحويلات لورنتز فيما يخص النسبية الخاصة وديناميكيات النسبية، وذلك لأن تحويلات غاليليو تفقد دقتها عندما تتحرك الأجسام بالعالم بسرعات أقرب إلى سرعة الضوء، لكن تحويلات لورنتز قادرة على دراسة الأجسام عندما تتحرك بهذه السرعات، بالإضافة إلى أن الوقت نسبي في تحويلات لورنتز بينما يعتبر مطلقاً في التحويلات الغاليلية.
ما الثوابت في تحولات لورنتز؟
تعد القيم الثابتة في نظام القصور الذاتي أيضاً ثوابت في تحويلات لورنتز، ومنها صافي الشحنة الكهربائية للجسم، ما يعني أن قيمتها هي نفسها في جميع أنظمة القصور الذاتي، أي الإلكترون له نفس الشحنة في جميع أنظمة القصور الذاتي فهو ثابت لورنتز.
بالإضافة لذلك تعتبر قوانين نيوتن ومعادلات ماكسويل ثابتة أيضاً في تحويلات لورنتز.
ما خصائص تحويلات لورنتز؟
تتميز تحويلات لورنتز بالخصائص التالية:
- تربط إحداثيات المكان والزمان لنظامين يتحركان بسرعة ثابتة بالنسبة لبعضهما بعضاً.
- تصف الظواهر التي تقترب سرعتها من سرعة الضوء.
- تعبّر عن مفاهيم النسبية التي تقول إن المكان والزمان ليسا مُطلَقَين.
- تعتمد الأبعاد (الطول) والزمن والكتلة على الحركة النسبية للمراقب.
- تعد سرعة الضوء في الفراغ ثابتة ومستقلة عن حركة الراصد أو المصدر.
- هناك إطاران مرجعيان لهذه التحويلات وهما: إطارات في القصور الذاتي والأجسام المتحركة بسرعة ثابتة.
كيف يمكن فهم دور تحويلات لورنتز في الفيزياء؟
من الممكن توضيح تحويلات لورنتز من خلال المثال الافتراضي التالي، تخيل موقفاً تختفي به الشمس عن الوجود بلحظة معينة، وفي هذه اللحظة بالذات بالنسبة لقانون نيوتن في الجاذبية، فإن الأرض ستصبح مظلمة في تلك اللحظة بالذات، لكن الواقع سيكون مختلفاً فهناك مدة تبلغ نحو 8 دقائق يستغرقها الضوء في الوصول إلى الأرض، لذا هناك حاجة لإجراء تحويلات بحسب الإطار المرجعي ومنها تحويلات لورنتز التي تحافظ على الفاصل الزمني بين الحدثين.