سه شنبه 1 مهر 1393 | به روز شده: 55 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

خانه تو چقدر خانه است؟

زهیر توکلی: مسکن یعنی چه؟ جایی که کوچه و خیابان نیست، محل کار نیست، خانه مردم نیست. همین؟

اول مهر؛ خبر اول روزنامه‌های صبح ایران

همشهری‌آنلاین: نگاهی داریم به تیتر یک روزنامه‌های صبح ایران:

اول مهر؛ مهم ترین خبر روزنامه‌های ورزشی صبح ایران

همشهری‌آنلاین: تیتر یک روزنامه‌های ورزشی صبح ایران عبارت است از:

خاطرات سردار از انقلاب و جنگ

خاطرات سردار محمدجعفر اسدی از انقلاب اسلامی و دفاع مقدس به همت سیدحمید سجادی‌منش در قالب کتاب «هدایت سوم» از سوی انتشارات سوره‌مهر به بازار آمد.

جمالی و محجوب در جودو به مقام پنجم بسنده کردند

همشهری آنلاین: دست محمد جمالی و جواد محجوب از مدال برنز هم کوتاه ماند.

حضور ۴ ژیمناست ایران در فینال قهرمان قهرمانان و تک اسباب

همشهری آنلاین: ژیمناست‌های کشورمان در فینال قهرمان قهرمانان و تک اسباب بازی‌های آسیایی با حریفان خود مسابقه می دهند.

آغاز جشنواره مقاومت به یاد سال‌های حماسه و دفاع

سیزدهمین جشنواره فیلم مقاومت شامگاه یکشنبه با حضور و سخنرانی رئیس مجلس شورای اسلامی در تالار وحدت آغاز به‌کار کرد و در بخشی از مراسم افتتاحیه، از ۴چهره سینمایی دفاع‌مقدس و برگزیدگان ۳بخش رقابتی تقدیر شد.

تیم دختران ایران برای کسب مدال برنز به مصاف هند می‌رود

همشهری آنلاین: تیم ملی اسکیت هاکی بانوان ایران برای کسب مقام سوم شانزدهمین دوره رقابت های رولر اسکیت قهرمانی آسیا به مصاف هند می‌رود.

تراپ بانوان چهارم آسیا شد

همشهری آنلاین: در چهارمین روز از مسابقات آسیایی در تیراندازی رشته تراپ بانوان، نمایندگان کشورمان توانستند با مجموع امتیاز ۱۹۲ در جایگاه چهارم آسیا قرار گیرند.

سه برد و یک تساوی در پایان دور چهارم شطرنج نوجوانان جهان

همشهری آنلاین: سه پیروزی و یک تساوی در پایان دور چهارم مسابقات شطرنج قهرمانی نوجوانان جهان ۲۰۱۴ برای ایران رقم خورد.

کسب مقام چهارم تیمی و انفرادی در تفنگ بادی مردان

همشهری آنلاین: چهارمین روز از مسابقات بازی‌های آسیایی در رشته تفنگ ۱۰ متر مردان در حالی برگزار شد که پوریا نوروزیان توانست با حضور در فینال این رشته به مقام چهارم انفرادی دست یابد.

پاروزنان ایران در دو ماده دیگر به فینال A راه یافتند

همشهری آنلاین: در ادامه مسابقات روئینگ بازی‌های آسیایی اینچئون صبح روز سه‌شنبه اول مهر ماه نمایندگان ایران در دو ماده دیگر راهی فینال A شدند.

دبیرکل سازمان ملل در جمع تظاهرکنندگان علیه گرمایش زمین

۵ روز پس از روزجهانی حفاظت از لایه ازن(۲۵ شهریورماه برابر با ۱۶ سپتامبر) هزاران دوستدار و فعال محیط‌زیست در بیش از ۲هزار نقطه جهان با تظاهراتی که تحت عنوان «راهپیمایی مردمی برای آب و هوا» برگزار شد نسبت به ادامه روند گرمایش زمین اعتراض کرده و خواستار مهار انتشار گازهای کربنی برای مقابله با گرمایش زمین شدند.

توسعه کشاورزی پایدار درحوضه آبخیز دریاچه ارومیه

اسد الله افلاکی: یک روز پس از آنکه درخواست تحقیق و تفحص از سازمان حفاظت محیط‌زیست با امضای ۲۲ نماینده تقدیم هیأت رئیسه مجلس شد مدیر ملی طرح حفاظت از تالاب‌های ایران از مشارکت ۱۳هزار کشاورز در طرح توسعه کشاورزی پایدار درحوضه آبخیزدریاچه ارومیه خبر داد.

۱۰۰هزار متر نقاشی دیواری بر سطح مدارس تهران کشیده می‌شود

همزمان با آغاز سال تحصیلی جدید، سازمان زیباسازی شهر تهران طراحی و نوسازی جداره‌های بیرونی دیوارهای مدارس شهر تهران را انجام داد.

مدیریت محله، تجلی مشارکت شهروندان در اداره شهر

حامد فوقانی: در زندگی مدرن شهری که هیاهو و شلوغی امان شهروندان را بریده است زندگی اجتماعی انسان‌ها در بافت‌های شهری یا همان محله‌ها نیز دستخوش تغییراتی شده است.

لایحه سهام عدالت به هیأت‌ دولت رفت

وزارت اقتصاد دیروز لایحه آزاد‌سازی‌ سهام عدالت را به هیأت دولت فرستاد تا شاید بخت سهام عدالت باز شود اما تاکنون کسی درباره جزئیات این لایحه توضیح نداده است.

شاخص بورس ۱۴۰ واحد رشد کرد

شاخص کل بورس در مبادلات ۱۴۰ واحد افزایش یافت و به ۷۱‌ هزار و ۶۸۵ واحد رسید.