النسبية الخاصة لألبرت أينشتاين.

[محمد محمود بدر]

مــاذا تـــفــعــل النــســبــيــة ؟



هل حدث أن سألت نفسك من قبل سؤالاً عن ماذا تفعل النسبية ؟

في الواقع ، وبإختصار شديد جداً ، النسبية هي نوعٌ عظيمٌ من الأدوات للمساواة أو للمعادلة.

إذاً روح النسبية أو جوهرها أو خلاصتها هو أننا كلنا متساوون. وسوف نقوم بإستكشاف وفهم كيف تطورت هذه الفكرة. ولكن بإختصار ، دعنا فقط نقول لك ماذا تقول النسبية.

النسبية تقول أن وجهة نظرك لا تهم.

النسبية تقول أن جميع الأشخاص متساوون ويستطيعون إستخدام قوانين الفيزياء التي تحكم كيف يعمل الكون.

ونعني بجميع الأشخاص أنه لا يهم أين أنت - لا يهم أي كوكب أنت موجودٌ عليه ، سواءٌ كنت في الفضاء بين النجوم ، أم أنك في مجرة بعيدة عنَّا - الفيزياء ستبدو لك كما تبدو لنا هنا على الأرض. لا يهم كيف تتحرك ، قد تكون راكباً على متن طائرة تسير بسرعة ٩٠٠ كيلومتراً في الساعة ، وستفعل الفيزياء على الطائرة نفس ما تفعله هنا في الأرض. أي أنك ستقرأ كتاباً عن الفيزيا في الطائرة ، وتتعلم عن قوانين الفيزياء في الطائرة ، وتعمل بعض التجارب الفيزيائية في الطائرة ، وستحصل على نفس النتائج على الطائرة كما كنت ستحصل عليها على الأرض ، لأن قوانين الفيزياء تعمل على الطائرة بنفس الطريقة التي تعمل بها على الأرض. قد تكون راكباً في سفينة فضاء تمر بجانب الأرض بسرعة ٩٠٪ من سرعة الضوء وستعمل قوانين الفيزياء بنفس الطريقة كما لو كنت على الأرض.

هـــل الــنــســبــيــة قــابــلــة للــفــهــم ؟

النسبية في الجوهر هي أداة عظيمة للمساواة أو للمعادلة. النسبية تجعلنا جميعاً متساوين. النسبية تضع كل الأماكن وكل أنواع الحركة في الكون كله على أرضية واحدة متساوية.

في أثناء ذلك تقودنا النسبية إلى مفاهيم غريبة جداً مثل السفر عبر الزمن ، وتمدد الفضاء وإنحنائه ، وتباطؤ الزمن. أيضاً النسبية تقودنا إلى أشهر معادلة في الفيزياء على الإطلاق (الطاقة = الكتلة x مربع سرعة الضوء) ومبدأ تكافؤ المادة والطاقة. (المعادلة بالإنجليزية E = mc2 )

ولكن الفكرة الأساسية للنسبية هي فكرة بسيطة. وهي تقول إننا كلنا متساوون. أننا كلنا نرى الفيزياء بشكلٍ واحدٍ. لا يوجد مكان مُفضَّل. ولا يوجد حالة حركة مفضلة. وبقولنا هذا نكون قد أخبرناكم جوهر وروح النسبية. أنتم تعلمون النسبية بمجرد معرفتكم ذلك.
والأن لإنهاء هذا الجزء من المقال ، نريد أن نقول شيئٌ واحداً ، مرةً أخرى ، لكل واحدٍ منكم جالسٌ هناك يقرأ هذه الكلمات ويقول في نفسه "يا إلهي ، هذا ليس شيئاً سيمكنني فهمه."

نقول لكم : أنه شيء سيمكنك فهمه. إن هدفنا الإحترافي كله كصفحة علمية فلكية هو أن نجعل العلوم والفيزياء وخاصة الفلك شيئاً مفهوماً للشخص العادي. ستحتاج لأن تكون ذكياً. ستحتاج أن تكون متفتح العقل. ولكنك لن تحتاج لأن يكون عندك أي معلومات عن العلوم أو الرياضيات لكي تفهم ما سنقوم بوصفه لك. وبالتالي إذا كنت شخصاً عادياً ، غير عالمٍ ، متشوقاً للعلوم ، أبق معنا وسوف تفهم هذه النظرية.

كــلــمــة أخــيــرة عــن الفــيــزيــاء.

والآن نريد أن نقول أشياء بسيطة أخرى عن الفيزياء قبل أن نبدأ.
أولاً نريد أن نقول أن الفيزياء هي نشاط إنساني. نحن نعلم أن قوانين الفيزياء تعكس بعض حقائق العالم الفيزيائي الحقيقي المخفي عنَّا. ولكن هناك لمسة إنسانية خلفها. إن الفيزياء تتأثر بالخصائص الإنسانية. ولذلك فمن المرجح أن النظرية النسبية كانت ستُكتَشَف سريعاً بعد عام ١٩٠٥م بواسطة شخص ما غير أينشتاين لو لم يكن إكتشافها. ولكن من المرجح أن عبقرية أينشتاين الفريدة جعلته يكتشافها مبكراً.

نحن عندنا الإعتقاد بأن العَالِم هو شخصٌ يفكر وينتقي فرضية معينة ، ثم يقوم بكتابتها بدقة متناهية ، ثم يرتدي معطف المعمل الأبيض ، ثم يذهب إلى معمله ، ويقوم بجميع أنواع التجارب ، ثم يقوم بإثبات فرضيته أو يلقي بها في سلة المهملات. إنها عملية غير مرنة ، متعبة ، دقيقة.

بالطبع بعض العلوم تُنَفَّذ بهذه الطريقة ، ومن المحتمل أن يكون ٩٩٪ من العلماء حول العالم يعملون في أماكن ومؤسسات علمية تكون فيها هذه الطريقة العلمية هي الطريقة العلمية الوحيدة المناسبة.
على سبيل المثال ، عالم أحياء أو دكتور يعمل في معمل أبحاث لشركة أدوية. العملية تحدث هكذا :

هل هذا الدواء يقتــل الخلايا السرطانية ؟


يتبع

[محمد محمود بدر]

هل هذا الدواء يقتــل الخلايا السرطانية ؟


يتبع

أعتقد أنه يفعل ذلك.

إذاً سوف أعمل تجربة.

سوف أختبر هذا الدواء.

سوف أقوم بوضعه على الخلايا السرطانية.

سوف أراقب ما إذا كانت الخلايا السرطانية ستموت أم لا.

سأرتدي معطفي الأبيض.

سأذهب إلى المعمل لأنفذ كل ذلك.

ثم سوف أقارن نتائج تجربتي مع فرضيتي.

ولكن حقيقة العلم العظيم ، العلم الكبير ، العلم الذي يأخذنا خطوة جبارة إلى الأمام في فهمنا للحقائق الفيزيائية عن الكون الفيزيائي الذي نعيش فيه ، مختلفة تماماً عن ذلك.

هذا النوع من العلم هو نشاط خَلَّاقْ ، أكثر شبهاً بالفن ، أو تأليف سيمفونية موسيقية ، أو الأهداف الإنسانية الخَلَّاقَة الأخرى ، وهو مختلف عن إحساس الناس غير المثير عن هذه الطريق العلمية المملة الجافة غير المثيرة.

العلم هو نشاط خَلَّاقْ ، وأكثر ما يكون هكذا هو ، عندما يخطو هذه الخطوات الكبيرة للأمام.

أينشتاين لم يعمل أي تجارب علمية.

أينشتاين فكر ووضع النظرية النسبية في عقله.

أينشتاين قال لابد أن يكون العالم بهذه الطريقة.

ثم قام بكتابة النظرية النسبية.

وبعد ذلك بفترة وجيزة ، ثبت أن العَالَم فعلاً بهذه الطريقة ، وذلك عندما بدأ العلماء يعملون التجارب على العالم.

مــا هــي حــقــيــقــة قــوة النــظــريــة الــنــســبــيــة.

سنضعها لكم بهذه الطريقة :

أكثر نظرية تم إختبارها بدقة في تاريخ العلوم على الإطلاق هي :
النظرية النسبية.
ثاني أكثر نظرية تم إختبارها بدقة في تاريخ العلوم على الإطلاق هي :
الفيزياء الكمية (أو ميكانيكا الكم).

فقط تخيل الأتي ، لقد كتب أينشتاين النظرية النسبية في بداية القرن العشرين على جزئين. النسبية الخاصة في عام ١٩٠٥م ، ثم النسبية العامة في عام ١٩١٥م.

وما تبقى من القرن العشرين والقرن الواحد والعشرين - في الحقيقة وحتى ثلاثة أسابيع مضت !! كانت مكونة من محاولات وإستكشافات بواسطة العلماء والفيزيائيين لإثبات وتأكيد أن أينشتاين كان على حق. مع العلم أن جوهر النظرية النسبية نفسه كان قد تم إثباته مبكراً جداً في القرن العشرين ، إبتداءً من عام ١٩١٩م.

مــثــال واحــد أخــيــر.

سوف نقوم بإنهاء هذا المقال بإعطائكم مثالاً نعتقد بأنه سوف يقنعكم بأنكم في الحقيقة تعلمون الكثير عن النسبية أكثر مما تتصورون.

دعونا نتخيل بأنك تلعب كرة المضرب (تنس) على متن سفينة كبيرة ، وسوف نقوم بوضعك في باطن السفينة ، لكي لا يكون هناك مشاكل مع الهواء بسبب تحرك السفينة. أيضاً تخيل أن السفينة تسير بسرعة ثابتة مقدارها ٥٠ كيلومتراً في الساعة ، وتسير عبر مياه هادئة جداً بلا أمواج تحرك السفينة بأي شكل.

بما أنك تعلم كيف تلعب التنس ، فإنك بالتأكيد تعلم قوانين الفيزياء في عضلاتك. أنت تعلم ماذا ستفعل الكرة عندما تضربها بالمضرب. أنت تعلم أين ستتجه وتتحرك. إذاً أنت تعلم قوانين الفيزياء في عضلاتك حتى لو كنت تفكر بأنك لا تعرفها في عقلك.

والأن أنت بدأت تلعب التنس.

دعنا نسألك بعض الأسئلة. هل يفرق معك أن تكون اللاعب الذي يواجه مقدمة السفينة أم الذي يواجه مؤخرة السفينة ؟ هل يجب أن تقول لنفسك يا إلهي أنا أواجه مقدمة السفينة ، والسفينة تسير بسرعة ٥٠ كيلومتراً في الساعة ؟ يجب أن أضع هذا في الحسبان عندما أضرب الكرة بالمضرب ؟

بالطبع لا.

هل حركة السفينة تفرق معك ؟

بالطبع لا.

أنت ستلعب التنس على هذه السفينة المتحركة بسرعة ثابته بالضبط مثلما تلعب التنس في ملعبك على الأرض الصلبة. لا يوجد فرق على الإطلاق.

أنت الأن إنتهيت من لعب التنس ، وتريد شرب الشاي بعد اللعب. بجانب ملعب التنس هنالك طاولة عليها إناء زجاجي به ماء ، وأكواب فارغة ، وأكياس شاي ، وهناك أيضاً فرن مايكرويف.

والأن أنت وضعت الماء في الكوب الفارغ ووضعته داخل فرن المايكرويف ، ثم ضغطت على زر التشغيل لتسخين الماء. هل تعتقد أنه عندما تضغط على زر التشغيل للمايكرويف أنك ستقلق أن المايكرويف سوف يرتبك بسبب حقيقة أن السفينة تسير بسرعة ٥٠ كيلومتراً في الساعة ؟

هل تقول لنفسك ربما يجب أن أغير مدة ضبط ساعة جهاز التشغيل للمايكرويف ؟

أو ربما يجب أن أغير إتجاه الفرن وأضعه في الإتجاه المعاكس ؟

هل ستقلق من أي شيئ كهذا ؟

بالطبع لا.

هل حركة السفينة تفرق معك ؟

بالطبع لا.

أنت ستضع كوب الماء في المايكرويف ثم ستضغط على زر التشغيل وسيسخن الماء ولا يوجد هناك فرق بسبب حركة السفينة.

والأن تخيل أنك داخل قاعدة مستقبلية على كوكب الزهرة ، وهناك غلاف جوي صناعي داخل القاعدة مثل الأرض ، ومع الجاذبية القريبة جداً من جاذبية الأرض ، بدأت تلعب التنس ، ثم بدأت بإستخدام فرن المايكرويف لتسخين المياه لشرب الشاي بعد ما إنتهيت من لعب التنس.
هل يفرق معك أنك على كوكب الزهرة تلعب التنس ؟

بالطبع لا.

إن كرة التنس تطيع وتتبع قوانين الفيزياء نفسها على الزهرة كما تطيع وتتبع قوانين الفيزياء نفسها على الأرض. هل تفرق معك أنك على الزهرة تغلي الماء داخل فرن المايكرويف ؟

بالطبع لا.

إن الماء يطيع ويتبع قوانين الفيزياء نفسها على الزهرة كما يطيع ويتبع قوانين الفيزياء نفسها على الأرض. إن فرن المايكرويف يطيع ويتبع نفس قوانين الفيزياء على الزهرة كما يطيع ويتبع نفس قوانين الفيزياء على الأرض.

والأن تخيل أنك في إحدى المجرات البعيدة جداً عنَّا ، لنقل ١٢ مليار سنة ضوئية. وتخيل أن هناك نجم في هذه المجرة عنده كوكب مثل الأرض يدور حوله. وتخيل أنك بدأت تلعب التنس ، وبدأت تستخدم المايكرويف لتسخين الماء لتشرب الشاي بعد لعب التنس.

هل يفرق معك أنك على هذا الكوكب البعيد في هذه المجرة البعيدة تلعب التنس وتغلي الماء ؟

بالطبع لا.

فإن كرة التنس ، والماء ، والمايكرويف يطيعيون ويتبعون نفس قوانين الفيزياء في هذا الكوكب البعيد في هذه المجرة البعيدة مثل ما يطيعون ويتبعون نفس قوانين الفيزياء هنا على الأرض.

لماذا لا نقلق من هذا كله ؟


يتبع