جمعه 15 اسفند 1393 | به روز شده: 49 دقیقه قبل

HAMSHAHRIONLINE

The online version of the Iranian daily Hamshahri
ISSN 1735-6393
چهارشنبه 24 بهمن 1386 - 00:11:32 | کد مطلب: 44116 چاپ

مفاهیم: نسبیت چیست؟

دانش > دانش - همشهری آنلاین- ترجمه دکتر علی ملائکه
آلبرت اینشتین به خاطر بسیاری چیزها مشهور است، اما بزرگترین ثمره فکری او نظریه نسبیت است

این نظریه برای همیشه درک ما را از فضا و زمان تغییر داد.

نسبیت چیست؟ به طور خلاصه، نسبیت به معنای این است که قوانین فیزیک در همه جا یکسان هستند.ما در این جا در روی کره زمین از همان قوانین نور و  جاذبه تبعیت می‌‌کنیم که در هر گوشه‌ای از جهان حکفرماست.

جهانشمولی قوانین فیزیک به این معناست که "تاریخ محلی است" : ناظران متفاوت زمان و مکان رویدادهای مختلف را به طور متفاوت خواهند دید.

آنچه برای ما یک میلیون سال طول کشیده است، ممکن است از چشم کسی که با یک موشک با سرعت فوق‌العاده در حال حرکت است یا در حال سقوط به درون یک سیاهچاله است، تنها به اندازه پلک زدنی طول بکشد.

همه اینها نسبی هستند.

نسبیت خاص

نظریه نسبیت اینشتین به دو نظریه نسبیت خاص و نسبیت عام تقسیم می‌شود.

نظریه نسبیت خاص ابتدا ارائه شد و بر این اساس است که سرعت نور برای هرکسی ثابت است.  گرچه ممکن است این بیان ساده به نظر رسد، اما پیامدهای گسترده‌ای دارد.

اینشتین در سال 1905 پس از آنکه شواهد تجربی نشان داد که سرعت نور در چرخش کره زمین به دور خورشید تغییر نمی‌کند، به این نتیجه‌گیری رسید.

این نتیجه‌گیری برای فیزیک‌دانان غافلگیرکننده بود، زیرا سرعت اغلب چیزهای دیگر بسته به جهت حرکت ناظر دارد.

اگر شما ماشینی را به موازات یک خط آهن برانید، قطاری که به سوی شما حرکت می‌کند، دارای سرعت بسیار بیشتری به نظر خواهد رسید تا هنگامی که شما دور بزنید و هم‌جهت با قطار حرکت کنید.

اینشتین می‌گفت که برای همه ناظران سرعت نور 300 هزار کیلومتر در ثانیه است، بدون توجه به اینکه این ناظران با چه سرعتی و در چه جهتی در حال حرکت باشند.

این برداشت از سرعت نور یک کمدین را برانگیخت تا بپرسد : "اگر شما سوار بر یک سفینه فضایی باشید که با سرعت نور در حال حرکت است، و چراغ‌های جلوی سفینه را روشن کنید، آیا اتفاقی می‌‌‌افتد؟"

 پاسخ این است که چراغ‌های جلوی سفینه به طور طبیعی روشن می‌شود، اما تنها از دیدگاه فردی که درون سفینه است.

برای فردی که بیرون از سفینه به حرکت آن نگاه می‌کند، چراغ‌های آن به نظر روشن نمی‌رسد: نور از آنها خارج می‌شود، اما برای پرتوهای نور زمانی بی‌نهایت طول می‌کشد تا از سفینه جلو بیفتند.

این مشاهده‌های متناقض به خاطر این هستند که "خط‌کش‌ها و ساعت‌ها"- چیزهایی که مکان و زمان را مشخص می‌کنند- برای ناظران متفاوت یکسان نیستند.

اگر سرعت نور چنانچه اینشتین می‌گفت حدی ثابت داشته باشد، آنگاه مکان و زمان نمی‌‌توانند مطلق باشند: مکان و زمان باید سوبژکتیو یا وابسته به ناظر باشند.

برای مثال یک سفینه فضایی 50 متری که با سرعت 99.99 درصد سرعت نور حرکت می‌کند، از دیدگاه یک ناظر ثابت نیم متر طولانی‌تر به نظر خواهد رسید، اما از دید کسی که بر آن سوار است طولش تغییر نکرده است.

شاید عجیب و غریب‌‌تر این باشد که که زمان هر چه فرد سریع‌تر حرکت کند، کندتر می‌گذرد.
اگر یک نفر از زوج دوقلوی همسان سوار بر سفینه فضایی پرسرعتی شود و به سوی ستاره‌ای دوردست برود و سپس بازگردد، نسبت به برادر یا خواهرش که روی زمین باقی مانده است، جوانتر خواهد ماند.

جرم نیز به سرعت بستگی دارد. هر چه یک جسم با سرعت بیشتری حرکت کند، جرم آن بیشتر می‌شود. در واقع هیچ سفینه فضایی نمی‌تواند به 100 درصد سرعت نور برسد، چرا که جرم آن به نهایت میل خواهد کرد.

این رابطه میان جرم و سرعت اغلب به صورت رابطه جرم و انرژی بیان می‌شود: E=mc^2‍ که m نماینده جرم و c  نماینده سرعت نور است.

نسبیت عام

اینشتین تنها درک ما را از فضا و زمان به هم نریخت. او با وارد کردن شتاب به نظریه‌‌اش به تعمیم دادن آن پرداخت و دریافت که این کار شکل فضا و  زمان را معوج می‌کند.

برای درک این قضیه به این مثال توجه کنید: سفینه‌ای فضایی را تصور کنید که با روشن‌کردن موتورهای رانشی‌اش سرعتش را بالا می‌برد.

آنهایی که در این سفینه هستند به کف سفینه خواهند چسبید، درست همانطور که افراد روی کره زمین به آن چسبیده‌اند..

اینشتین ادعا کرد که نیرویی که ما جاذبه می‌نامیم، از نیرویی که بر افراد یک سفینه در حال شتاب گرفتن وارد می‌‌آید، غیرقابل تشخیص است.

این نظریه به خودی خود خیلی انقلابی نیست، اما هنگامی که اینشتین با ریاضیات پیچیده آن کار کرد (این کار 10 سال وقت او را گرفت)، کشف کرد که  فضا و زمان در نزدیک یک جسم دارای جرم زیاد قوس برمی‌دارند، و این قوس‌‌برداشتن است که ما آن را به صورت نیروی جاذبه درک می‌کنیم.

مشکل است که هندسه قوسی نسبیت عام را توصیف کرد، اما اگر فضا - زمان را مانند یک پارچه تصور کنیم، آنگاه یک جسم با جرم زیاد پارچه پیرامونش را طوری می‌کشد که هر چیزی که از کنار عبور می‌کند دیگر خط مستقیم را طی نخواهد کرد.

معادلات نسبیت عام شماری از پدیده‌ها را پیش‌بینی می‌کند، که وجود بسیاری از آنها تا به حال ثابت شده است:[ظاهراً اینشتین درست می‌گفت]

• خم‌شدن نور در اطراف اجسام دارای جرم زیاد (عدسی گرانشی).
• تغییر تدریجی مدار سیاره عطارد.
• کشش چارچوب (frame dragging) فضا - زمان در اطراف اجرام در حال چرخش.
• ضعیف‌شدن نوری که از کشش جاذبه‌ای می‌ گریزد (تغییر فرکانس نور به سوی بخش قرمز طیف ناشی از جاذبه)
• افزایش سرعت در دوره‌های چرخشی ستاره‌های دوگانه و ستاره‌ های تپنده (پالسارها).
• امواج گرانشی (امواجی در ساختار فضا - زمان).
• وجود سیاه‌چاله‌ها که هر چیزی از جمله نور را به دام می‌اندازند.

تاب برداشتن فضا - زمان در اطراف یک سیاهچاله از هر جای دیگری شدیدتر است.

 اگر آن یک نفر از دوقلوهایی که در بالا گفتیم در سفر فضایی‌‌اش به درون یک سیاهچاله سقوط کند، چنان کشیده می‌شود که به صورت اسپاگتی در خواهد آمد!!

خوشبختانه او بیش از چند ثانیه‌ای زنده نخواهد ماند.

اما جفت او در روی کره زمین هرگز پایان کار او را نخواهد دید- دیدن او که ذره ذره در طول عمر کیهان به سوی مرکز سیاهچاله حرکت می‌کند.

LiveScience, 11 Feb., 2008 

انتخاب سردبیر

برنامه‌های گالری‌ها و مراکز هنری تهران در واپسین روزهای سال ۹۳

همشهری‌ آنلاین: گالری‌ها و مراکز هنری تهران با برگزاری نمایشگاه‌های متعددی از هنرهای تجسمی که بیشتر آن‌ها، آخرین رویداد هنری‌شان در سال ۹۳ را برگزار می‌کنند، میزبان علاقه‌مندان به هنر در آخرین ماه سال هستند.

کتابشناسی ماه ویژه دی‌ منتشر شد

همشهری آنلاین: مدیریت جدید خانه کتاب با علم به این‌که برای جامعه کتاب‌دوست ایران، مطالعه کاغذی همچنان در اولویت قرار دارد، در کنار تقویت اطلاع‌رسانی الکترونیک، به چاپ و انتشار مجموعه کتابشناسی ماه همت گمارده است.

ارزش یورو در برابر دلار کاهش یافت

همشهری آنلاین: انتظار سرمایه گذاران و کارگزاران بازار ارز و سرمایه برای مشخص شدن سیاست‌های تازه بانک مرکزی اروپا باعث شد ارزش یورو در برابر دلار کاهش یابد.

افزایش اندک بهای طلا

همشهری آنلاین: هر اونس طلا (۳۱ گرم و ۱۰ سوت) در معاملات روز پنجشنبه چهاردهم اسفند در بازار فلزات گرانبهای لندن اندکی افزایش یافت.

عربستان خواستار جایگزینی صدام با بشار اسد شد!

همشهری آنلاین: وزیر امور خارجه عربستان سعودی در نشست خبری مشترک با جان کری همتای آمریکایی اش مرتکب اشتباه مضحکی شد.

کتابشناسی ۳۶ سال زهرا پژوهی در ایران؛ از کتاب آفرینش تا مصحف فاطمه (س)

همشهری آنلاین: به بهانه سالروز شهادت حضرت زهرای مرضیه(س) فهرستی کتابشناسانه از آثاری که از سال ۱۳۵۷ به این سو با موضوع شناخت حضرت فاطمه (س) در ایران منتشر شده‌ پیش روی مخاطبان ایبنا قرار می گیرد.

هواپیماهای مسافری مافوق صوت می‌آیند

همشهری آنلاین: هواپیماهای مسافربری مدرن موجود، کاملا راحت و قابل اعتمادند، اما تازه‌ترین پیشرفت‌های مهندسی، امکان چند برابر کردن سرعت آنها را فراهم کرده است. هواپیماهای مافوق صوت به واقعیت می‌پیوندند.

فعالیت مشترک وزارتخانه‌های امور خارجه و اطلاعات برای آزادی نیکبخت

همشهری آنلاین: معاون عربی و آفریقایی وزیر امور خارجه گفت: سربازان گمنام امام زمان با یک سلسله عملیات پیچیده و دشوار در منطقه‌ای خاص از کشور یمن مقتدرانه دیپلمات کشورمان را آزاد کردند.

مهلت ثبت‌نام پرداخت جریمه سربازی تمدید شد

همشهری آنلاین: جانشین رییس سازمان وظیفه عمومی ناجا از تمدید مهلت ثبت نام برای طرح پرداخت جریمه به جای انجام خدمت سربازی برای مشمولان دارای هشت سال غیبت و بیشتر از آن خبرداد.

گزارش نشست خبری وزیر اطلاعات با خبرنگاران

هشهری آنلاین: وزیر اطلاعات با بیان اینکه دستگاه‌ اطلاعاتی ایران کوچکترین‌ باجی به باج‌خواهان نمی‌دهد و با روش‌های پیچیده اطلاعاتی از منافع و مصالح جمهوری اسلامی ایران دفاع می‌کند، گفت: با کمترین هزینه دیپلمات ایرانی ربوده‌شده در یمن آزاد شد.

مستور و مست؛ آلبوم تازه همایون شجریان

همشهری‌آنلاین: آلبوم موسیقی «مستور و مست» به آهنگسازی «ژانو باغومیان» و خوانندگی «همایون شجریان» از سوی مؤسسه «هنر پارسه» به زودی منتشر می‌شود.

موسیقی ایران وام‌دار کولی‌هاست

همشهری آنلاین: کیهان کلهر موسیقی ایران را وام‌دار کولی‌ها و نوازندگان دوره‌گردی دانست که در طول زمان‌های دراز آواهای آن را حفظ کرده‌اند.

بارسلونا مقتدرانه به فینال جام حذفی رسید

همشهری آنلاین: بارسلونا با برتری برابر ویارئال مقتدرانه به فینال جام حذفی اسپانیا راه یافت.

دیپلمات ایرانی ربوده شده در یمن آزاد شد

همشهری آنلاین: نوراحمد نیکبخت، دیپلمات ایرانی ربوده شده در یمن صبح روز پنجشنبه ۱۴ اسفند، آزاد شد و به ایران بازگشت.

اربعین شهید الله دادی و شهدای فصل زمستان استان یزد برگزار شد

همشهری آنلاین: اربعین شهید الله دادی و شهدای فصل زمستان استان یزد روز پنجشنبه با حضور شهین دخت مولاوردی معاون امور زنان خانواده رییس جمهوری در مسجد حظیره یزد برگزار شد.

قوانین جزایی اسلام پاسخگوی نیازهای جامعه است

همشهری آنلاین: رئیس قوه قضائیه با انتقاد از برخی که مدعی هستند قوانین جزایی اسلام پاسخگوی نیازهای روز جامعه نیست، گفت: مسائل قضایی مانند سایر موضوعات و معارف دینی نیاز به اجتهاد علمی دارد.

ویپلش

همشهری آنلاین: ویپلش فیلم غیرمنتظره‌ای است، نه‌فقط به‌خاطر کم‌سن‌وسال‌بودن سازنده‌اش، بلکه به‌خاطر سادگی و روانی مثال‌زدنی‌اش.

دیدار رییس مجلس با خانواده مرحوم صادق طباطبایی

همشهری آنلاین: رییس مجلس شورای اسلامی برای عرض تسلیت با حضور در منزل دکتر سید صادق طباطبایی با خانواده آن مرحوم دیدار کرد.