آشنایی با نظریه نسبیت انیشتین

• توسط : محبوبه خاوری
• در : ۱۳۹۹-۰۷-۲۰
• در : دانستنیها

آلبرت انیشتین به خاطر چیزهای زیادی مشهور است اما بزرگترین موضوعی که بیش از همه چیز به شهرت وی منجر شد نظریه نسبیت او است که برای همیشه درک ما را از فضا و زمان تغییر داد. در این مقاله می خواهیم به آشنایی با نظریه نسبیت انیشتین بپردازیم.

نظریه نسبیت چیست؟

نظریه نسبیت بیشتر بر این مبنی استوار است که قوانین فیزیک در همه جا یکسان هستند و برای مثال این جا بر روی کره زمین یک سری قوانینی برای نور و جاذبه وجود دارد و همین قوانین بدون هیچ تفاوتی در گوشه دیگری از جهان که شاید میلیارد ها سال از نوری از فاصله دارد حاکم است.

جهانی بودن قوانین فیزیک بدین معنی است که زمان نسبی است و آن چه که برای ما یک میلیون سال طول کشیده است برای کسی که در موشک های پر سرعت پرواز می کند یا در حال سقوط در سیاه چاله است؛ ممکن است به قدر یک چشم به هم زدن باشد. همه چیز نسبی است!

نسبیت خاص

نظریه نسبیت انیشتین به نسبیت خاص و نسبیت عام تقسیم می شود. نسبیت خاص بر اساس ثابت بودن سرعت نور برای همه استوار است و ممکن است در ظاهر ساده به نظر برسد اما در حقیقت درک نتایج آن به راستی دشوار است.

بیشتر بخوانید : حقایق زندگی ماری کوری

انیشتین در سال ۱۹۰۵ پس از شواهد تجربی نشان داد كه سرعت نور در هنگام چرخش زمین به دور خورشید تغییر نمی کند. این نتیجه برای فیزیکدانان تعجب آور بود زیرا در اغلب مواقع این سرعت بستگی به این موضوع داشت که مشاهده کننده در چه مسیری حرکت می کند. انیشتین در این باره می گوید: همه ناظران سرعت نور را تا ۱۸۶۰۰۰ مایل در ثانیه اندازه گیری می کنند و این ارتباطی با سرعت و جهت حرکت ندارد.

بعد ها استفن رایت Stephen Wright در جواب انیشتین شوخی ای مطرح کرد و گفت: ” فرض کنید در یک سفینه فضایی نشسته اید که با سرعت نور حرکت می کند؛ حالا اگر چراغ های جلوی سفینه را روشن کنیم؛ چه اتفاقی برای نور آن می افتد؟”

پاسخ این است که چراغ های جلو به طور عادی روشن می شوند، اما فقط از دید شخصی که داخل سفینه فضایی نشسته است و نه از دید ناظر بیرونی. کسی که از بیرون شاهد این اتفاق است و نمی تواند نور چراغ ها را ببیند و روشن بودن آن را متوجه نمی شود اما برای شخصی که در سفینه قرار دارد این مشکل وجود ندارد زیرا نور همراه با خود سفینه در حال حرکت است.

پیش آمدن چنین سوال هایی طبیعی است و دلیل آن هم تصور جا افتاده ای است که ما صد ها سال از زمان و قوانین فیزیک – چیزهایی که زمان و مکان را در بند مقیاس های می آورند- داشته ایم. پس اگر قرار باشد سرعت نور همانطور که انیشتین گفت ثابت نگه داشته شود، زمان و مکان نمی توانند مطلق باشند. آنها باید ذهنی باشند.

با افزایش سرعت، زمان نیز کند تر می شود؛ برای مثال اگر دو خواهر دو قلو داشته باشیم که یکی را سوار یک فضاپیمای سریع السیر که سرعت نور دارد شود و به سمت ستاره ای دور دست پرواز کند و سپس به زمین بازگردد؛ وقتی که به زمین بیاید از خواهرش که روی زمین مانده است جوان تر خواهد بود.

جرم نیز به سرعت بستگی دارد. هرچه یک شی سریعتر حرکت کند؛ جرم آن نیز بیشتر می شود. در واقع، هیچ سفینه فضایی هرگز نمی تواند ۱۰۰٪ از سرعت نور را بدست آورد زیرا جرم آن تا بی نهایت رشد می کند.

بیشتر بخوانید : جهان چگونه به وجود آمد؟

این رابطه بین جرم و سرعت اغلب به عنوان رابطه ای بین جرم و انرژی بیان می شود:

 E = mc^{2
E = انرژی
m = جرم
c = سرعت نور}