نسبیت

نسبیت با یک پرسش معمولی آغاز می شود: هرگاه ما نسبت به یکدیگر در حال حرکت باشیم، فیزیک شما به فیزیک من چگونه مربوط می شود؟ گالیله پاسخ می دهد، اگر سرعت نسبی یکسان باشد، دقیقاً قوانین مکانیک یکسانی را می یابیم.
چهارشنبه، 3 مهر 1392
تخمین زمان مطالعه:
موارد بیشتر برای شما
نسبیت
نسبیت

نویسنده: ویلیام کروپر
مترجم: احمد خواجه نصیر طوسی



 
نسبیت با یک پرسش معمولی آغاز می شود: هرگاه ما نسبت به یکدیگر در حال حرکت باشیم، فیزیک شما به فیزیک من چگونه مربوط می شود؟ گالیله پاسخ می دهد، اگر سرعت نسبی یکسان باشد، دقیقاً قوانین مکانیک یکسانی را می یابیم. نیوتون همان چیز را می گوید اما به تفصیل بیشتر با ارجاع همه حرکتهای- شما، من و هر کس دیگر- به چارچوب مرجع مطلق در فضا و زمان. نظریه پردازان قرن نوزدهم چارچوب مطلق نیوتون را جایگاه مناسبی یافتند برای برقراری یک ملأ فرضی که آن را اِتِر می نامیدند، ملأای که نور و دیگر امواج الکترمغناطیسی را منتشر می کند.
فیزیک اِتِر در میان دانشمندان دوره ویکتوریا مجاهدت برجسته ای بود، اما نقصهای مهلکی داشت- از یک لحاظ، فیزیکدانانی که اِتِر را پذیرفته بودند، هرگز نتوانستند با یک مدل استاندارد برای ساختار مکانیکی اِتِر توافق داشته باشند. همچنین مفهوم حرکت در یک اتر با تکیه بر چارچوب مرجع مطلق نیوتون سؤال انگیز و قابل تردید بود. در سالهای 1880 یک سری آزمایشهایی به منظور تشخیص حرکت زمین نسبت به یک «دریای اِتِر» به وسیله آلبرت مایکلسون و ادوارد مورلی انجام شد که به ناکامی چشمگیری انجامید. واقعیت سرسختانه ای که همیشه مشاهده می شود، این بود که سرعت نور در فضای خالی، صرف نظر از سرعت و جهت چشمه نور، یکسان است.
یک مأمور تحقیق اداره ثبت اختراع در شهر بِرن سویس به نام البرت اینشتین در سال 1905 مقاله ای منتشرکرد که مسئله اتر را به سادگی با نادیده گرفتن آن، حل می کرد. اینشتین دو اصل تجربی غیرقابل انکار را مسلّم فرض کرد: ثابت بودن سرعت نور و تعمیمی از اصل نسبیت گالیله برای شمول پدیده های الکترومغناطیسی و اپتیکی. با شروع این دو اصل، و بدون توسل به مفهوم اِتِر، او ثابت کرد برای ناظرانی که با سرعتهای ثابت (متفاوتی) نسبت به یکدیگر حرکت می کنند، اندازه های طول و زمان متفاوت است، و شاید هرچه سرعت به سرعت نور نزدیکتر باشد، این تفاوت شدیدتر خواهد بود. مثلاً اگر ناظر ساکنی مراقب ساعتی باشد که با سرعت زیاد حرکت می کند می بیند که این ساعت کُندتر از وقتی تیک تیک میکند که ناظری با ساعت در حرکت باشد. علاوه بر این «تأخیر یا اتساع زمان»، اینشتین در مقاله سال 1905 خود اصرار می ورزد که بُعد طول ساعت، یا هر چیز دیگر در جهت حرکت برای ناظر ساکن، منقبض می شود.
اینشتین در سال 1905 نظریه نسبیت «خاص» خود را با دو محدودیت مطرح کرد: این نظریه بر سیستمهای لَختی (intertial) متمرکز بود، سیستمهایی که با سرعتهای نسبی ثابت در حرکت بودند، و گرچه این نظریه با معادلات ماکسول برای میدان الکترومغناطیسی سازگار بود، حوزه آن نظریه بزرگ دیگری از گذشته، یعنی نظریه نیوتونی را شامل نمی شد. اینشتین به زودی دریافت که یک نظریه «عام» نسیت می باید هم آثار گرانشی و هم سیستمهای غیر لخت، یعنی سیستمهایی را که نسبت به یکدیگر شتاب دارند، مشخص کند. نخستین مرحله در آن جهت که بعداً «اصل هم ارزی» نامیده شد، تأکیدی بود بر «بهترین اندیشه» اینشتین که شتاب و گرانش عمیقاً به یکدیگر مربوطند: جایی که شتاب وجود دارد ‌آثار گرانشی مصنوعی که از واقعی آن غیرقابل تمیز است، وجود دارد.
اینشتین همچنان که با اصل هم ارزی با عنوان رهنمون کارش پیش می رفت، به این آگاهی دست یافت که فضا و زمان به طور خاصی در سیستمهای شتابدار پیچیده شده اند؛ فرمولهای اقلیدسی از جمله محاسبه نسبت محیط- به- قطر در دایره به عنوان π اندکی با خطا همراه است. این موضوع سررشته ای حیاتی به او داد که نظریه عام نسبیت می باید بر اساس هندسه غیراقلیدسی باشد. اتفاقاً، یک نظریه کامل فضاهای غیراقلیدسی، که در سالهای 1850 به وسیله بِرنهارد ریمان(1) بسط یافته بود. درست ابزارهای ریاضی برای اینشتین فراهم آورد تا یک بنای نظریه ای که هندسه و گرانش را به هم متصل می کرد، بسازد. در همان زمان، او یک معادله عامّی از حرکت را یافت که آن نیز به شیوه ریمانی با هندسه مشخص می شد. شعار او، فیزیک به صورت هندسه، را بسیاری از جانشینانش ادامه دادند.

پی نوشت ها :

1.Bernhard Riemann

منبع: کروپر، ویلیام ه؛ (1390)، فیزیکدانان بزرگ از گالیله تا هاوکینگ، ترجمه احمد خواجه نصیر طوسی، تهران؛ انتشارات فاطمی، چاپ سوم.

 

 

ارسال نظر
با تشکر، نظر شما پس از بررسی و تایید در سایت قرار خواهد گرفت.
متاسفانه در برقراری ارتباط خطایی رخ داده. لطفاً دوباره تلاش کنید.
مقالات مرتبط
موارد بیشتر برای شما
از روایتِ ضعف تا اقدامِ قدرت؛ دکترین قرآنی-علویِ مدیریتِ روایت در جنگِ ترکیبی
از روایتِ ضعف تا اقدامِ قدرت؛ دکترین قرآنی-علویِ مدیریتِ روایت در جنگِ ترکیبی
روایت قدرت و انسجام ملی؛ تحلیل راهبردی پیام رهبر انقلاب در مسیر ایران قوی
روایت قدرت و انسجام ملی؛ تحلیل راهبردی پیام رهبر انقلاب در مسیر ایران قوی
پزشکیان نرخ سوم بنزین را اعلام کرد
play_arrow
پزشکیان نرخ سوم بنزین را اعلام کرد
شادی زنان والیبال ایران پس از تاریخ‌سازی و صعود به جمع چهار تیم برتر آسیا
play_arrow
شادی زنان والیبال ایران پس از تاریخ‌سازی و صعود به جمع چهار تیم برتر آسیا
کپسول گاز چطور کار می‌کند؟
play_arrow
کپسول گاز چطور کار می‌کند؟
نماینده مجلس: سپاه از سال ۶۶ برای بسته شدن تنگهٔ هرمز برنامه داشت
play_arrow
نماینده مجلس: سپاه از سال ۶۶ برای بسته شدن تنگهٔ هرمز برنامه داشت
افشاگر پنتاگون: نتانیاهو در خطر است؛ اسرائیل سابقه ترور رهبران خود را دارد
play_arrow
افشاگر پنتاگون: نتانیاهو در خطر است؛ اسرائیل سابقه ترور رهبران خود را دارد
گفتگوی الجزیره انگلیسی با مهدی طارمی
play_arrow
گفتگوی الجزیره انگلیسی با مهدی طارمی
روایت رهبر شهید انقلاب از شجاعت حاج قاسم در قلب محاصره دشمن
play_arrow
روایت رهبر شهید انقلاب از شجاعت حاج قاسم در قلب محاصره دشمن
گزارش فاکس‌نیوز درباره پرونده ایران که ترامپ را خشمگین کرد
play_arrow
گزارش فاکس‌نیوز درباره پرونده ایران که ترامپ را خشمگین کرد
شیعه جعفری ام / استوری ولادت امام صادق علیه السلام
play_arrow
شیعه جعفری ام / استوری ولادت امام صادق علیه السلام
شکست در تست اولیه پهپادهای ۳۵ میلیون دلاری کره جنوبی!
play_arrow
شکست در تست اولیه پهپادهای ۳۵ میلیون دلاری کره جنوبی!
حمله تند مجری آمریکایی به ترامپ
play_arrow
حمله تند مجری آمریکایی به ترامپ
ورود آقای قاضی به ماجرای دکل‌های مخابراتی و نگرانی‌های مردم
play_arrow
ورود آقای قاضی به ماجرای دکل‌های مخابراتی و نگرانی‌های مردم
دو کودک فلسطینی در محاصره آتش؛ تلاش برای زنده ماندن
play_arrow
دو کودک فلسطینی در محاصره آتش؛ تلاش برای زنده ماندن