شنبه 8 آذر 1393 | به روز شده: 25 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

پرندگان فلزی مهاجر در تهران

همشهری آنلاین: یک هنرمند مجسمه‌ساز مجموعه‌ای شامل پرنده‌های مهاجر فلزی را در فضای باز فرهنگسرای نیاوران به‌نمایش می‌گذارد.

حرف و حدیث‌ها پیرامون نوع معماری ساختمان مجلس

همشهری آنلاین: برخی کارشناسان معتقد هستند که امروز غرب گرایی آنقدر در حوزه معماری توسعه یافته که در مواردی حتی برخی مسئولان فرهنگی ما نیز غرب گرایی را در ساخت ساختمان‌های دولتی ترویج می دهند که ساختمان مجلس شورای اسلامی از آن جمله است.

وقتی جانی دپ از مارلون براندو خرج می‌کند

همشهری آنلاین: جانی دپ با تحسین از مارلون براندو که درباره کارهای‌اش به نظر دیگران اهمیت نمی‌داد، یاد گرفته‌ دیگر به نظری که دیگران درباره کارهای‌اش می دهند هیچ اهمیتی ندهد.

«مونالیزا» چطور از دست نازی‌ها فرار کرد؟

همشهری آنلاین: با این‌که حدود یک قرن از جنگ جهانی دوم و سلطه نازی‌ها می‌گذرد، گه‌گاه خبر پیدا شدن نقاشی‌های به سرقت رفته توسط این نیروهای نظامی به گوش می‌رسد

پسر "عباس‌قلی‌خان‌ها" در سینمای ایران

همشهری آنلاین: کارگردان و همچنین تهیه کننده فیلم «میهمان داریم» از پولدار شدن برخی افراد در سینما به عنوان یکی از اتفاقات عجیب مالی چند سال اخیر سینمای ایران و همچنین حضور افرادی مانند پسر «عباس‌قلی خان‌ها» که هیچ متر و معیار مشخصی برای سینما ندارند، سخن گفتند.

میراث شهدای هسته‌ای

محمودرضا آقامیری: دوستان زیادی برای بحث توسعه علم و فناوری زحمت می‌کشند، ‌دانشمندان بی‌آلایشی که شاید همچون مجید شهریاری بعد از شهادت بتوان آنان را دریافت.

لالایی "شیار ۱۴۳" را چه کسی خواند؟

همشهری آنلاین: آهنگساز فیلم سینمایی «شیار ۱۴۳» با اشاره به اینکه هر سکانس از این فیلم موسیقی دارد، یادآور شد: لالایی «شیار ۱۴۳» توسط یک مادر کرمانی خوانده شد که فرزندان‌اش را در زلزله بم از دست داده بود و از این رو شباهت زیادی به شخصیت الفت در «شیار ۱۴۳» داشت.

موتور‌ها؛ مقصر یک‌چهارم آلودگی هوا و نیمی از آلودگی صوتی پایتخت

طرح جایگزینی موتورسیکلت‌های برقی در شرایطی در پایتخت اجرا می‌شود که موتورسیکلت‌های بنزینی عامل ۲۵ درصد آلودگی هوا و ۵۰درصد آلودگی صوتی شهر هستند.

تگرگ‌های بزرگ‌تر از توپ گلف

بـریـسبـون>‌ تـگــرگ‌هــایـی که اندازه‌شان از توپ گلف بزرگ‌تر بود بعضی از ساختمان‌های مسکونی شهر بریسبون استرالیا را ویران کرد.

قتل پدر و برادر در کمال خونسردی

۲ سال بعد از افشای جنایتی خانوادگی که درآن جوانی با همدستی همسرش پدر و برادر خود را به قتل رسانده بود متهمان جزئیات بیشتری از این جنایت را فاش کردند.

دستبند هوشمند کودکان

سئول> محققان دستبند هوشمندی طراحی کرده‌اند که کودک فقط با فشردن یک دکمه می‌تواند با والدین خود تماس برقرار کند.

سرمربی آمریکایی: تاریخ مانند قهرمانان کشتی ایران را به خود نخواهد دید

همشهری آنلاین: سرمربی تیم کشتی آزاد باشگاه تایتان مرکوری آمریکا با تقدیر از امامعلی حبیبی قهرمان جهان و المپیک ایران گفت: تاریخ دیگر مانند قهرمانان کشتی ایران به خود نخواهد دید.

تهران؛ نجات ۹۰ تن در پی آتش‌سوزی در برج مسکونی

همشهری آنلاین: سخنگوی سازمان آتش‌نشانی و خدمات ایمنی شهرداری تهران از نجات ۹۰ تن از ساکنان یک برج مسکونی در پی وقوع حریق خبر داد.

رایزنی‌ نفتی با ۳ غول اروپا

وزیر نفت در حاشیه نشست اوپک با مقامات شرکت‌های نفتی بریتیش پترولیوم انگلیس، توتال فرانسه و شل دیدار و با آنها در مورد ورود احتمالی آنها به ایران گفت‌وگو کرد.

لاوروف: تحریم‌های غرب علیه روسیه به اقتصاد جهانی ضربه می‌زند

همشهری آنلاین: سرگئی لاوروف وزیر امور خارجه روسیه با هشدار در مورد عواقب تحریم‌های غرب علیه روسیه یادآورشد که این اقدامات به اقتصاد جهانی ضربه می‌زند.

پذیرش دکترای تخصصی فلسفه ذهن ویژه طلاب آغاز شد؛ ۲۵ آذر آخرین فرصت ثبت‌نام

همشهری آنلاین: ثبت‌نام دوره دکترای تخصصی فلسفه ذهن ویژه طلاب حوزه‌های علمیه در سال تحصیلی ۹۴ - ۹۳ آغاز شد.

نیوزویک: رهبران نظامی، قاسم سلیمانی را فرمانده‌ای عالی و استراتژیک می‌دانند

همشهری آنلاین: یک مجله آمریکایی در گزارشی از روند تحولات عراق پس از سرنگونی رژیم بعث، از سردار قاسم سلیمانی به ‌عنوان کسی یاد کرد که رهبران نظامی او را فرماندهی عالی و استراتژیک می‌دانند.