جمعه 7 شهریور 1393 | به روز شده: 1 ساعت و 28 دقیقه قبل

HAMSHAHRIONLINE

The online version of the Iranian daily Hamshahri
ISSN 1735-6393
چهارشنبه 24 بهمن 1386 - 01:11:32 | 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

حسام‌الدین سراج در برج میلاد می‌خواند

همشهری آنلاین: کنسرت حسام‌الدین سراج اواسط شهریور ماه در تهران برگزار می‌شود. قرار است این برنامه ۱۳ و ۱۴ شهریور در سالن همایش‌های برج میلاد به اجرا شود

۳۰۰ آمریکایی در کنار داعش در سوریه و عراق می‌جنگند

همشهری آنلاین: مقامات ارشد آمریکا اعلام کردند که این کشور به دنبال شناسایی ۳۰۰ آمریکایی است که همراه با شورشیان گروه تروریستی داعش در سوریه و عراق مشغول جنگ هستند.

شماره ۱۰۶ ماهنامه فرانسوی زبان "رُوو دو تهران منتشر شد

همشهری آنلاین: یکصد و ششمین شماره ماهنامه فرانسوی زبان "رُوو دو تهران، وابسته به موسسه اطلاعات، در هشتاد و چهار صفحه منتشر شد. پرونده این شماره به معرفی استان هرمزگان (بخش دوم) می‌پردازد.

قرار بازداشت مرسی به اتهام انتقال اسناد امنیتی مصر به قطر

همشهری آنلاین: دادستان کل مصر دستور بازداشت موقت رئیس جمهور برکنار شده مصر را به اتهام انتقال اسناد مهمی به قطر صادر کرد.

تاکید بر احیای جایگاه شیراز در قطب الکترونیک

همشهری آنلاین: محمود واعظی وزیر ارتباطات و فناوری اطلاعات بر احیای جایگاه شیراز به عنوان قطب الکترونیک کشور تاکید کرد.

افزایش نقاط گسترش پدافند هوایی از ۳۶۰۰ نقطه به ۵۰۰۰ نقطه در آینده نزدیک

همشهری آنلاین: امیر سرتیپ فرزاد اسماعیلی فرمانده قرارگاه پدافند هوایی خاتم الانبیاء(ص) از افزایش نقاط گسترش پدافندی از ۳۶۰۰ نقطه به ۵۰۰۰ نقطه در آینده نزدیک خبر داد.

جشن پیروزی غزه و تظاهرات ضدصهیونیستی در ۷ استان پس از اقامه نماز جمعه

همشهری آنلاین: شورای هماهنگی تبلیغات اسلامی در اطلاعیه اعلام کرد: جشـن پیروزی غزه همراه با تظاهرات اعلام همبستگی با مردم مظلوم فلسطین پس از اقامه نماز جمعه این هفته در هفت استان برگزار می‌شود.

عبدالرئوف ریگی برادر عبدالمالک ریگی به هلاکت رسید

همشهری آنلاین: گزارش‌ها از کشته شدن عبدالرئوف ریگی سرکرده گروه شبه‌نظامی جیش‌النصر در خاک پاکستان حکایت دارد.

پرونده کودک‌آزاری و استعفای رئیس شورای شهر در انگلیس

روترهام در ۲۵۰ کیلومتری پایتخت انگلیس شاید برای خیلی‌ها در جهان شهر شناخته شده‌ای نباشد اما با افشای ۱۴۰۰مورد آزار و اذیت کودکان در این شهر و بحران سیاسی متعاقب آن احتمالاً نام این شهر به این زودی‌ها فراموش نخواهد شد.

کاهش ۲ درصدی نرخ تورم در مرداد

نرخ تورم همچنان با شتاب روبه کاهش است.

نرخ تسهیلات بخش کشاورزی به ۱۷ درصدکاهش یافت

با تصویب هیأت وزیران از نرخ سود تسهیلات پرداختی به بخش کشاورزی با کاهش ۵ درصدی از ۲۲ به ۱۷ درصد رسید.

لاریجانی: ایران در صنعت موشکی توان دفاعی مطلوبی دارد

همشهری آنلاین: رئیس مجلس تأکید کرد که توان ایران در زمینه‌های گوناگون دفاعی به ویژه در بخش موشکی مطلوب است.

«سوپرمن» ۷۶ ساله رکورد شکست

همشهری آنلاین: یکی از قدیمی‌ترین نسخه‌های کتاب کمیک «سوپرمن» به قیمت سه میلیون و ۲۰۰ هزار دلار در یک حراجی به فروش رسید.

رزمایش بسیجیان کوی‌های سازمانی قرارگاه پدافند هوایی

همشهری آنلاین: رزمایش بسیجیان کوی های سازمانی گروه پدافند هوایی امروز با حضور امیر سرتیپ فرزاد اسماعیلی فرمانده قرارگاه پدافند هوایی خاتم الانبیاء(ص) و مقامات لشکری و کشوری با هدف مردمی کردن دفاع در سواحل دریای خزر به مدت یک روز برگزار شد.

گول این پیامک را نخورید: میلیونر شو

همشهری آنلاین: رئیس پلیس فتای خراسان شمالی با توجه به افزایش کلاهبرداری پیامکی «میلیونر شو» به شهروندان هشدار داد. ارسال پیامک جعلی از جرائمی است که در فضای مجازی باب شده و مبالغ بسیاری از این طریق کلاهبرداری می‌شود.

اخطار برای ۹۰ درصد دکل‌های مخابراتی پایتخت

شورای شهر تهران در جلسه علنی این هفته خود به موضوع مهم دکل‌های مخابراتی پرداخت.

ارتباط بوی بدن با تغذیه

همشهری آنلاین: بوی بدن طبیعی است ولی گاهی ممکن است این بو ناخوشایند باشد. برخی مواد غذایی در افزایش و کاهش این بو موثرند که در ادامه به برخی از آن‌ها اشاره می‌شود.

اروپا در انتظار نتیجه مذاکرات پوتین و پوروشنکو

درحالی‌که تنش میان روسیه و دولت اوکراین در میدان جنگ شرق این کشور و رویارویی دیپلماتیک و تجاری میان روسیه با غرب بر سر اوکراین، هر روز شدید‌تر می‌شود، ولادیمیر پوتین مذاکره با رئیس‌جمهور اوکراین را آغاز کرد.