5 النقاط
عدد الإجابات: 18
عدد الزيارات: 8153
شرح مبسط لنظرية النسبية العامة لانشتاين
Remaining characters:180
يجري إرسال الإجابة. الرجاء الانتظار...
منقول للفائده
تعتبر النسبية العامة
General Relativity
ان الزمن يمثل احد الابعاد الاساسية في الكون، مثل الطول والعرض والعمق. لذا يقال دوماً أن اينشتاين أضاف البعد الرابع (الزمن) الى الكون. ويسمى هذا الامر "مُركّب الزمان – المكان"، الذي يشار اليه اختصاراً بمصطلح "الزمكان".
حاجج اينشتاين بأن الجاذبية لها القدرة على التأثير في مركب الزمكان، وانها "تشده" باتجاهها. ولأن الضوء الكوني يسير في خط مستقيم في الكون، فإن الجاذبية تشده وتلويه. المعروف ان اينشتاين اعتبر ان الضوء وسرعته هما اساس احتساب الزمان في الكون، وان الوقت يسير بسرعة تساوي سرعة الضوء. ولذا، فان الجاذبية تشد الضوء، مما يعني انها تمارس تأثيراً على الوقت، فتبطئه او تغيير من سريانه. ولهذا اشتهرت مقولة "ان الوقت نسبي" باعتبارها من اساسيات ما نادى به اينشتاين.
وفي العام 1919، أجريت محاولة اولى لقياس قدرة الجاذبية على لوي خطوط الضوء، وبواسطة احتساب فارق مواقع لنجوم بين الليل والنهار اثناء الكسوف الشمسي. وجاءت تلك التجربة لتثبت ان موقع النجوم، بالنسبة لأي من يراقبها في الأرض، تتأثر بالشمس. اذ تملك الشمس جاذبية كبيرة، لذا فإنها تشد اليها الضوء الصادر من النجوم، اثناء سيره الى الأرض. أما في الليل، فان من يراقب النجوم من الارض يكون غير متعرض لاثر جاذبية الشمس، او بالأحرى يكون الأثر في الاتجاه الآخر. لذا، يظهر فارق حسابي في تحديد مواقع النجوم من الأرض بين الليل والنهار. وبالطبع، لا يمكن رؤية النجوم نهاراً، بأثر من ضياء الشمس. ولذا، استغل العلماء حدوث كسوف شمسي كامل في العام 1919، لمراقبة النجوم نهاراً. اعتبرت تلك النظرية من اقوى الاثباتات على نظرية اينشتاين. وفيما بعد، تبين ان الادوات التي استخدمها العلماء آنذاك لا تتمتع بالدقة الكافية، خصوصاً عند مقارنتها بالأدوات الحديثة. ومع ذلك، فإن الحسابات الأكثر دقة عن اثر الجاذبية على الضوء ايدت نظرية اينشتاين.
وفي العام1962، اجريت تجربة لقياس اثر الجاذبية الأرضية على الوقت. فإذا كانت حسابات اينشتاين صحيحة، فان جاذبية الارض تمارس تأثيراً اقوى على الضوء القريب منها، وبالتالي فإنها تبطئه وتخفض ايقاع الزمن. وضعت ساعتان فائقتا الدقة في اسفل واعلى برج عال. وتبين ان الساعة في الأسفل اعطت مقياساً للوقت ابطأ من الساعة في الأعلى. وأكدت التجربة صحة نظرية النسبية العامة عند اينشتاين.
2- شرح نظرية النسبية الخاصة
- ترتكز نظرية النسبية الخاصة
Special Relativity
، التي تشرح حركة الأجسام في السرعات العالية والقريبة من سرعة الضوء, الى مقولتين في العلاقة بين المسافة والزمان، اضافة الى تشديدها على ان سرعة الضوء تبقى ثابتة، بغض النظر عن موقع الشخص الذي يراقبها في الكون.
وبقول آخر، فإن النسبية الخاصة ترى ان قوانين الطبيعة لا تتأثر بحركة الشخص الذي يرصدها.
1- نسبية المسافة
رأى اينشتاين ان "الاشياء التي تتحرك في سرعة فائقة تبدو وكأنها تتقلص باتجاه سهم السرعة، بالنسبة الى المراقب الثابت". لنفترض ان شخصاً يقف في محطة قطار هائلة الابعاد. يدخل قطار طويل جداً المحطة بسرعة ثلث سرعة الضوء. بالنسبة الى ذلك الشخص، سيرى القطار وكأنه "صغر" بمقدار الثلث. فمثلاً، اذا حمل راكب في القطار بطارية يد واطلق شعاع ضوء باتجاه مقدمة القطار. يسير الضوء في سرعة ثابتة، بالنسبة للراكب، مما يمكنه من قياس طول القطار، باحتساب الوقت اللازم لضوء البطارية للوصول الى مقدم القطار. والسبب في ذلك، ان الراكب يتحرك بسرعة تساوي سرعة القطار. واما بالنسبة الى المراقب الواقف في المحطة، فكلما تزايدت سرعة القطار، كلما قل الوقت اللازم لضوء البطارية للوصول الى مقدم القطار، اي ان طول القطار سيصبح اقل (القطار يتقلص). وعند تساوي سرعة الضوء مع سرعة القطار، فإن طول القطار يصبح صفراً، اي ان القطار يتلاشى!
ب - نسبية الزمان
رأى اينشتاين ان "الزمان يزداد قصراً مع السرعة، اي ان ايقاعه يصبح اسرع. ويتباطأ الزمان كلما قلت السرعة". ولعل هذه المقولة اكثر المقولات اثارة للجدل في نظرية النسبية، واكثرها اهمية ايضاً.
وفي العودة الى القطار الاسطوري الوارد آنفاً. لنفرض ان الراكب يوجه الضوء من بطارية الى مرآة في أرض القطار، ليرتد منها الى لوح زجاجي على مسافة معينة من الراكب. لا تؤثر الزيادة في سرعة القطار على الوقت اللازم ليصل الضوء الى المرأة وينعكس على اللوح. ويختلف الأمر بالنسبة لمن يراقب تلك الأشياء نفسها من الخارج، سواء كان واقفاً او متحركاً بسرعة بطيئة بالنسبة الى سرعة القطار. وبالنسبة الى المراقب الواقف او البطيء، فإن الوقت اللازم للضوء ليعبر الى المرأة ثم الى اللوح، سيبدو أطول باستمرار، بمعنى ان وتيرة الوقت تصبح اكثر بطأ بالنسبة الى من يسير بسرعة بطيئة.
واضافة الى ذلك، وضع اينشتاين قانون تبادل الكتلة والطاقة، الذي تُعبّر عنه المعادلة الأكثر شهرة في التاريخ
E= KMC2
، التي تعني ان الطاقة التي يمثلها جسم متحرك تساوي كتلته مضروبة بمربع سرعته، مضروبين برقم ثابت. ويعني ذلك ان الطاقة التي تكتسبها الأجسام في الحركة، تنضاف الى كتلتها، التي تزيد كلما تزايدت سرعتها، وبالتالي تحتاج الى طاقة اكبر لتزيد من حركتها وهكذا دواليك. وتصبح الطاقة المطلوبة لاستمرارها في الحركة السريعة، هائلة كلما اقتربت من سرعة الضوء. والحال انها لا تبلغ سرعة الضوء ابداً، لأن كتلتها تصبح لامتناهية. وبالخلاصة، فإن كل الاشياء محكومة بأن تسير بسرعة اقل من سرعة الضوء.
هل الوقت نسبي، كما نظّر اينشتاين؟ هل الوقت يختلف عند التحرك بسرعات كبيرة، كتلك التي تقارب الضوء؟ لم يقبل علماء الكمومية ان هذا الأمر يمثل قاعدة ثابتة. ورأوا ان ثمة أحوالاً لا يتأثر الزمن فيها لا بالمسافات ولا بالسرعات. ومن الممكن تحريك الاشياء البعيدة من بعضها بعضاً بسنوات ضوئية، من دون ان تخضع لنسبية الوقت، اي انها تتحرك في الوقت نفسه، وبغض النظر عن السرعة! لم يقبل اينشتاين هذا المفهوم تحديداً، الذي يسمى احياناً بمفهوم التشابك
Entagelement
، ولذا وقعت القطيعة بينه وبين علماء الكمومية
نقل عن دار الحياة
مواضيع ذات صلة
قبل الشرح عليك الاطلاع على الحقائق التالية
A New Limit on Photon Mass
A new limit on photon mass, less than 10-51 grams or 7 x 10-19 electron volts, has been established by an experiment in which light is aimed at a sensitive torsion balance; if light had mass, the rotating balance would suffer an additional tiny torque. This represents a 20-fold improvement over previous limits on photon mass.
Photon mass is expected to be zero by most physicists, but this is an assumption which must be checked experimentally. A nonzero mass would make trouble for special relativity, Maxwell's equations, and for Coulomb's inverse-square law for electrical attraction.
The work was carried out by Jun Luo and his colleagues at Huazhong University of Science and Technology in Wuhan, China (junluo@mail.hust.edu.cn, 86-27-8755-6653). They have also carried out a measurement of the universal gravitational constant G (Luo et al., Physical Review D, 15 February 1999) and are currently measuring the force of gravity at the sub-millimeter range (a departure from Newton's inverse-square law might suggest the existence of extra spatial dimensions) and are studying the Casimir force, a quantum effect in which nearby parallel plates are drawn together. (Luo et al., Physical Review Letters, 28 February 2003)
نظرية معقدة .............لكن كتاب (انشتاين و النسبية ) لمصطفى محمود فيه شرح وافى و مبسط جداا
عندما تشعر بالبرد تنفخ على يديك حتى تدفئهما
وعندما يكون كأس الشاي ساخنا تنفخ عليه ايضا ولكن لتجعله يبرد هذه المرة
هذه هي النسبية يا صديقي بكل بساطة وتسطيح ايضا
² E=mc ليست معادلة اينشتين ولم يكن أول من استنبط هذه المعادلة وإنما بدأت على يد العالم الفرنسي هنري بيونكير ثن استنبطت مرة أخرى على يد مينكويسكي وأخيرا اينشتين
اظن ان الشرح بالعربى سيكون اجمل ومن اهم المراجع العربية التى بسطت نظرية النسبية لاينشتين كتاب اينشتين والنسبية للدكتور مصطفى محمود وهذه مقاله من داخل الكتاب الاكثر من رائع والذى انصح بقرائته لكل الباحثين عن النسبية
http://dmostafamahmoud.blogspot.com/2010/10/blog-post_9868.html
ماشاء الله عليك اخ عرار .. والله كفيت ووفيت .. اجابتك مختصرة وشاملة ومفيدة
² E=mcليست معادلة اينشتين ولم يكن أول من استنبط هذه المعادلة وإنما بدأت على يد العالم الفرنسي هنري بيونكير ثن استنبطت مرة أخرى على يد مينكويسكي وأخيرا اينشتين
لقد فهم اينشتاين ثبات سرعة الضوء بشكل خاطئ, في تصوره الراصدين داخل وخارج القطار, فسقطت النسبية الخاصة بسهولة منذ بضعة اشهر.
أما تكور الزمكان المجاور وخزعبلات البعد الرابع فلا زالت تخرب الفكر البشري.
والأسوء أن هناك من الذين تأثروا بالمشعوذين أصبحوا يروا الكون في عشرة أبعاد أخرى. لكن ربما نقبل أن تصلنا قوي الجاذبية بعد ثماني دقائق, لكن هذا ما سبقه إليه الآلاف من الباحثين, وحديثا تبين أن قوي الجاذبية أسرع من ذلك.
ربما أن الإنسان يكلفه جهدا توفير الطعام إلى بيته, من عمل وتسوق, ولكن الغريب عندما يكلف الإنسان رمي الزبالة جهدا اكبر والتعب الشديد. أي أن يتكلف الإنسان برمي الزبالة أكثر من جلب الطعام, وهذا ما يمكن قولة في عملية دحض النظرية النسبية العامة والأوتار الفائقة. كذلك تشبه الصعوبة الكبيرة اللازمة لإزالة الخزعبلات من عقول الناس.
قبل الشرح عليك الاطلاع على الحقائق التالية
Scientists break speed of light
June 4, 2000 NEC Research Institute in Princeton
Jonathan Leake, Science Editor, Times Newspapers Ltd
SCIENTISTS claim they have broken the ultimate speed barrier:
the speed of light. In research carried out in the United States,
particle physicists have shown that light pulses can be accelerated
to up to 300 times their normal velocity of 186,000 miles per second.
The implications, like the speed, are mind-boggling. On one
interpretation it means that light will arrive at its destination almost
before it has started its journey. In effect, it is leaping forward in
time.
Exact details of the findings remain confidential because they
have been submitted to Nature, the international scientific journal,
for review prior to possible publication.
The work was carried out by Dr Lijun Wang, of the NEC research
institute in Princeton, who transmitted a pulse of light towards a
chamber filled with specially treated caesium gas.
Before the pulse had fully entered the chamber it had gone right
through it and travelled a further 60ft across the laboratory. In
effect it existed in two places at once, a phenomenon that Wang
explains by saying it travelled 300 times faster than light.
The research is already causing controversy among physicists.
What bothers them is that if light could travel forward in time it could
carry information. This would breach one of the basic principles in
physics - causality, which says that a cause must come before an
effect. It would also shatter Einstein's theory of relativity since it
depends in part on the speed of light being unbreachable.
This weekend Wang said he could not give details but confirmed:
"Our light pulses did indeed travel faster than the accepted speed
of light. I hope it will give us a much better understanding of the
nature of light and how it behaves."
Dr Raymond Chiao, professor of physics at the University of
California at Berkeley, who is familiar with Wang's work, said he
was impressedby the findings. "This is a fascinating experiment,"
he said.
In Italy, another group of physicists has also succeeded in
breaking the light speed barrier. In a newly published paper,
physicists at the Italian National Research Council described how
they propagated microwaves at 25% above normal light speed.
The group speculates that it could be possible to transmit
information faster than light.
Dr Guenter Nimtz, of Cologne University, an expert in the field,
agrees. He believes that information can be sent faster than light
and last week gave a paper describing how it could be done to a
conference in Edinburgh. He believes, however, that this will not
breach the principle of causality because the time taken to interpret
the signal would fritter away all the savings.
"The most likely application for this is not in time travel but in
speeding up the way signals move through computer circuits,"
he said.
Wang's experiment is the latest and possibly the most important
evidence that the physical world may not operate according to any
of the accepted conventions.
In the new world that modern science is beginning to perceive,
sub-atomic particles can apparently exist in two places at the
same time - making no distinction between space and time.
Separate experiments carried out by Chiao illustrate this. He
showed that in certain circumstances photons - the particles of
which light is made - could apparently jump between two points
separated by a barrier in what appears to be zero time. The
process, known as tunnelling, has been used to make some of
the most sensitive electron microscopes.
The implications of Wang's experiments will arouse fierce
debate. Many will question whether his work can be interpreted
as proving that light can exceed its normal speed - suggesting
that another mechanism may be at work.
Neil Turok, professor of mathematical physics at Cambridge
University, said he awaited the details with interest, but added:
"I doubt this will change our view of the fundamental laws of
physics."
Wang emphasises that his experiments are relevant only to
light and may not apply to other physical entities. But scientists
are beginning to accept that man may eventually exploit some of
these characteristics for inter-stellar space travel.
FORBIDDEN LOGIC IN EINSTEINIANA
The essential difference between the twin at rest and the travelling
twin is that the latter experiences accelaration during the journey.
So in his infamous 1918 paper Einstein had no choice but to claim that
the greater youthfulness of the travelling twin is due to
acceleration. However:
http://homepage.ntlworld.com/academ/whatswrongwithrelativity.html
G. BURNISTON BROWN: "There is, in principle, no need for acceleration.
Twin A can get his velocity V before synchronizing his clock with that
of twin B as he passes. He need not turn round: he could be passed by
C who has a velocity V in the opposite direction, and who adjusts his
clock to that of A as he passes. When C later passes B they can
compare clock readings. As far as the theoretical experiment is
concerned, C's clock can be considered to be A's clock returning
without acceleration since, by hypothesis, all the clocks have the
same rate when at rest together and change with motion in the same way
independently of direction. [fn. I am indebted to Lord Halsbury for
pointing this out to me.]"
That is, even without acceleration, the travelling twin ages slower
than the twin at rest. However, without acceleration, Einstein's 1905
light postulate entails RECIPROCAL time dilation and the twin at rest
must age slower than the travelling twin.
Clearly we have REDUCTIO AD ABSURDUM showing that Einstein's 1905
light postulate is false.
Pentcho Valev wrote:
PREMISE: By increasing the perimeter of a rotating disc while keeping
the linear speed of the periphery constant, one converts clocks fixed
on the periphery into VIRTUALLY INERTIAL clocks (the "gravitational
field" they experience is reduced to zero).
CONCLUSION: In accordance with Einstein's 1905 light postulate, a
clock at rest situated outside the disc, close to the periphery, will
be seen running SLOWER than the virtually inertial clocks passing it.
Another prediction based on Einstein's 1905 light postulate is that
the clock at rest will be seen running FASTER than the virtually
inertial clocks passing it
( http://www2.bartleby.com/173/23.html ).
Clearly we have REDUCTIO AD ABSURDUM showing that Einstein's 1905
light postulate is false.
There is a consequence of Einstein's 1905 light postulate which, if
suitably applied, converts the famous clock (twin) paradox into an
obvious absurdity. Here is the consequence:
If a single inertial clock covers the distance between two other
inertial clocks (immobile relative to one another), then the single
clock runs slower than the two other clocks.
In the clock paradox scenario the travelling clock commutes between
the clock at rest and the final destination where another clock at
rest can be placed. So, according to Einstein's 1905 light postulate,
the travelling clock runs slower than the clock at rest.
However, in essentially the same scenario, the clock at rest commutes
between two travelling clocks - e.g. placed at the front end and the
back end of a very long rocket. Therefore, according to Einstein's
1905 light postulate, the clock at rest runs slower than the
travelling clock.
Clearly we have REDUCTIO AD ABSURDUM showing that Einstein's 1905
light postulate is false.
منتدى موقع الفيزياء الحديثة والرياضيات
النسبية العامة
احنا نروح القسم ، واوعدكم ان هناك القسم هايجيب لكل واحد حقه
لمن لا يعلم ...
لقد تم تحفيز الفوتونات لكي تصل سرعتها إلى ثلاث مائة مرة أكثر من سرعة الضوء وكذلك تم قياس كتلة الفوتون وتبين أن كتلته ليست صفرية فأي نظرية اعتمدت على سرعة الضوء او الكتلة الصفرية تكون خاطئة
أن فوتونات الضوء لها سرعات متفاوتة, على سبيل المثال فان فوتونات طيف الأشعة التحت حمراء لها سرعة أكثر من سرعة الضوء المرئي, وفوتونات الأشعة فوق البنفسجية سرعات اقل من سرعة الضوء, والسؤال هل أن سرعة الضوء الذي نراها مقدسة, او المرئي مقدسة. لماذا نعتمد على ثبات سرعة الضوء المرئي, ولا نعتمد على السرعات الأعلى منها, هل لأننا لا نراها, او لان مايكلسون واينشتاين ومورلي لم يكونوا يعلمون عنها شيئا.
هذه الحقائق أصبحت معروفة والتجربة تثبت ذلك.
قد يهمك أيضًا
عدد الإجابات: 7
عدد الزيارات: 805
عدد الإجابات: 6
عدد الزيارات: 544
عدد الإجابات: 3
عدد الزيارات: 4783
عدد الإجابات: 5
عدد الزيارات: 2575
عدد الإجابات: 1
عدد الزيارات: 363
عدد الإجابات: 11
عدد الزيارات: 521
عدد الإجابات: 4
عدد الزيارات: 875
عدد الإجابات: 3
عدد الزيارات: 4263
|
|
