گروه نجوم تیشتر لشت نشا (گیلان)

گروه نجوم تیشتر گیلان به ارائه خبر علمی با اولویت خبر نجومی می پردازد

نظریه نسبیت خاص ( انیشتین )

نظریه نسبیت خاص انیشتین

 

بطور کلی نسبیت خاص را می توان در یک جمله خلاصه کرد:تمامی سرعتها نسبی هستند مگر سرعت نور که مطلق است.هر دو نظریه نسبیت خاص ونسبیت عام توسط آلبرت انیشتین(1955-1879)به فرمول در آمدند.هر دو نظریه از لحاظ ریاضی پیچیده بوده(به ویژه نسبیت عام) واز دید مردم نیز بسیار غیر قابل فهم.دلیل غیر قابل فهم بودن آنها این است که در مورد اجسامی که با سرعتهای فوق العاده بالا حرکت می کنند خود را نشان می دهند.عقل سلیم افراد هم براساس تجربیات افراد با مشاهدات شان که عموما" اجسامی با حرکت کند هستند شکل گرفته است.یک مثال را در نظر بگیرید.شخصی در ماشینی با سرعت در حال نزدیک شدن به شماست،در یک لحظه گلوله ای به سمت شما شلیک می کند.اگر سرعت گلوله ای را که به سوی شما حرکت می کنداندازه بگیرید(اگر فرصت داشته باشید!)خواهید دید که این سرعت با جمع کردن سرعت گلوله با سرعت خود رو به دست می آید.

حال فرض کنید همین شخص نور یک چراغ قوه را به سمت شما بفرستد.اگر بخواهید سرعت نور (سرعت فوتونها)دریافتی را اندازه بگیرید متوجه خواهید شد که بر خلاف تجربیات عقل سلیم، سرعت این نور حاصل جمع خود رو با سرعت نور در حالت سکون نخواهد بود.این چیزی است که نسبیت خاص بیان می کند،یعنی سرعت نور هیچ ارتباطی به سرعت چشمه اش ندارد ومطلق است.برای هر ناظری این سرعت ثابت است وبه این که ناظر با چه سرعتی نسبت به منبع نور حرکت کند بستگی ندارد.

سرعت مطلق نور در خلاء 459/299792 کیلومتر در ثانیه یا در حدود 300000 کیلومتر در ثانیه است.اشاره به کلمه خلاء ضروری است زیرا برهمکنش نور با ماده می تواند مقداری از سرعت نور بکاهد.سرعت نور ،سرعت تمامی تابشهای الکترومغناطیسی از رادیویی تا گاما است.

این واقعیت که سرعت نور ثابت است به صورت تجربی نخستین بار در سال 1887 میلادی در کلیولند توسط دو فیزیکدان محقق شد.مطلق بودن سرعت نور دارای تبعات بسیار شگفت انگیزی است.

بطور ابتدایی فرض کنید بخواهید برای اندازه گیری سرعت نور از رابطه ساده زیر استفاده کنید

        

                       V=X/T                              

 

 که در آن V  سرعت، X  مسافت طی شده و T  زمان باشد.فرض کنید با سرعتی قابل مقایسه با سرعت نور حرکت می کنید.اگر یک چراغ در دستان شماباشد و بخواهید سرعت نوری که از آن بیرون می آید واز شمادور می شود را اندازه بگیرید، عقل سلیم حکم می کند که باید سرعت نوری که از شمادور می شود را برابر با حاصل جمع سرعت خودتان با سرعت ثابت نور(c ) بدست بیاورید.از آنجاییکه سرعت این نور کمتر از حاصل جمع بالا و همچنان برابر با سرعت ثابت نور خواهد بود باید X  یا مسافت ،کوتاه شده(انقباض) و  T  هم  طولانی شده باشد(انبساط).اگر ناظرثابتی هم از راه دور بخواهد سرعت نور بیرون آمده از چراغ در دستان شما را اندازه بگیرد به همین نتایج خواهد رسید.

 

نتیجه کلی ،در سرعتهای در حد قابل مقایسه با سرعت نور :

1-اگر دو ناظر نسبت به هم در حرکت باشند ،هریک دیگری را در جهت حرکت کوتاه تر می بیند.چیزی مانند فضای مطلق وجود ندارد.فاصله بین دو نقطه برای ناظران مختلف ،متفاوت است.این به انقباض نسبیتی لورنتز (Lorentz)معروف است.

2-اگر دو ناظر نسبت بهم در حرکت باشند،هریک ساعت دیگری را کندتر می یابد.یعنی همان طور که دربالا درباره T  اشاره شد ،فاصله زمانی بین تیک تاکهای ساعتهای یکدیگر را  طولانی تر احساس می کنند.بنابراین چیزی مانند زمان مطلق وجود ندارد ، نرخ گذر زمان برای ناظران مختلف متفاوت است.این به اتساع نسبیتی زمان معروف است.

 

3-اگر دو ناظر نسبت بهم در حرکت باشند،هریک جرم دیگری را افزوده می بیند.افزایش نسبیتی جرم


 

 

 

نظریه نسبیت خاص

 

بنابراین با توجه به نتایج سه گانه بالا با تمایل سرعت یک جسم به سمت سرعت نور، جرمش به بینهایت می رود،طولش به صفر می گراید وزمان بین تیک تاک ساعتش بینهایت می شود.

حصول جرم بینهایت ممکن نیست.اینکه چقدر انرژی صرف شتاب دادن جسم می کنید مهم نیست.آن جسم نسبت به شما هرگز به سرعت نور نمی رسد.

موشک شتاب گیرنده ای را در نظر بگیرید.با صرف انرژی در موتورهای موشک ،بر سرعت موشک نسبت به سکوی پرتاب افزوده می شود وبنابراین(طبق نتیجه سوم نسبیت خاص) جرم موشک را از دید سکوی پرتاب بزرگ می کنید.موشک با استفاده از انرژی ،بر جرمش می افزاید.یعنی جرم وانرژی در حال تعامل با هم هستند.نگرش انیشتین:انرژی را می توان به جرم تبدیل کرد وبرعکس.نرخ تبادل بین انرژی وجرم از رابطه مشهور زیر بدست می آید.

مقدار انرژی برابر است با حاصل ضرب جرم ضربدر مربع سرعت نور.

از آنجاییکه سرعت نور زیاد است مقدار کمی از جرم می تواند به مقدار زیادی انرژی تبدیل شود.یک کیلوگرم ماده معادل 25 میلیارد کیلووات ساعت است.

منبع: www.haftaseman.ir

نویسنده : علی : ٢:٤٤ ‎ق.ظ ; ۱۳۸۸/۱٢/۳
Comments پيام هاي ديگران ()      لینک دائم