مقدمه للنسبيه الخاصه

البرت اينشتاين فى محضره فى فيينا سنة 1921

فى الفيزيا، النسبيه الخاصه نظريه عن الوقت والمكان، عملها البرت اينشتاين سنة 1905 علشان يعدل فى نسبية جاليليو. النظريه قدرت تحل قضايا ملحه فى الفيزيا من اواخر القرن ال19. زى فشل تجربة ميكلسون ومورلي سنة 1887، اللى كان الهدف منها قياس الاختلاقات فى سرعة النور نتيجة حركة الارض بالنسبه للإيثر (مصتلح كان بيستخدم فى القرن ال19 علشان يوصف الوسيط اللى بيمشى فيه النور).

اينشتاين افترض ان سرعة النور فى الفضاء ثابته لكل المشاهدين ومبتعتمدش على الحركه النسبيه لمصدر النور. والافتراض ده كان نتيجة إن اينشتاين افترض إن معادلات ماكسويل فى الفيريا الكهروماعناطيسيه (اللى بتقول إن سرعة النور فى الفراغ ليه قيمه محدده) ممكن تستعمل فى اى إطار مرجعى مش فى الإطار بتاع الإيثر بس زى ما العلماء كانوا بيعتقدوا ساعتها. الافتراض ده بيتناقد مع الميكانيكا الكلاسيكيه لكن دلوقتى العلماء بيستريحوا لفكرة إن سرعة النور ثابته لدرجة أن المتر متعرف على أنه المسافه اللى بيقطعها النور فى زمن 1/299792458 ثانيه.

التوقعات بتاعة النسبيه الخاصه تقريباً نفس التوقعات بتاعة نسبية جاليليو فى معظم الظواهر اللى بنشفها كل يوم واللى بيكون السرعات فيها قليله جداً بالنسبه لسرعة النور، لكن فى السرعات الكبيره النسبيه الخاصه بطلع توقعات مختلفه، وفيه تجارب كتيره اتعملت وكلها بيأيد التوقعات ده. أول توقع وصفه اينيشتاين هو نسبية التزامن اللى بيقول إن لو فى مشاهدين بيتحركه بالنسبه لبعضهم ممكن واحد منهم يشوف حدثين حصلوا فى نفس الوقت وواحد تانى يشوف إن واحد من الحدثين حصل قبل التانى. من اهم التوقعات التانيه فى النسبيه الخاصه: تمدد الوقت (لو فى ساعه ثابته بالنسبه لمشاهد وساعه تانيه بتحرك بالنسبه له، المشاهد هيشوف إن العقارب فى الساعه اللى بتتتحرك بتدور ابطء من العقارب اللى فى الساعه الثابته)، وإنكماش الطول (لو فى قضيب بيتحرك هيبان اقصر من وهوا ثابت بالنسبه لمشاهد معين)، والعلاقه ما بين الكتله والطاقه ($E=mc^{2}$).

سنة 1908 هيرمان مينكوفسكى عمل تعديلات فى النظريه بتعتمد افترضات هندسييه. مينكوفسكى اعتبر إن الوقت والمكان شكلين لحاجه واحده وهى السبيس-تايم.

زى ما دلوقتى نسبية جاليليو بتعتبر تقريب للنسبيه الخاصه وبتصلح للإستعمال فى السرعات القليله، النسبيه الخاصه بردو بتعتبر تقريب للنسبيه العامه وبتصلح للإستعمال فى مجالات الجاذبيه الضعيفه.

الإطارات المرجعيه وتحويلات لورينتز

افترض إن فى شخصيين محمود وخالد كل واحد موجود على كوكب معين وبيتحركوا بعيد عن بعض. وعلشان كل واحد على كوكب مختلف فكل واحد شايف إن هوا ثابت. خالد رسم رسم بيانى للحركه بتاعة محمود فى الوقت والمكان.

وجهة نظر خالد عن محمود، ووجهة نظر محمود عن نفسه

خالد شايف محمود بيتحرك فى الوقت والمكان لكن محمود شايف نفسه بيتحرك فى الوقت بس وشايف خالد هو اللى بيتحرك فى الوقت والمكان. الاختلاف فى وجهة النظر ده سببه الاختلاف فى الإطارات المرجعيه وممكن يتربطوا ببعض عن طريق تحويل فى الاحداثيات. وجهة نظر محمود عن الخط العالمى بتاعه ووجهة نظر خالد عن الخط العالمى بتاع محمود مربطين ببعض عن طريق تدوير الاحداثيات. يعنى وجهة نظر خالد ممكن تتحول لوجهة نظر محمود أو العكس عن طريق تدوير محول الوقت. التحويلات ما بين الإطارات المرجعيه بتتعمل عن طريق الهندسه المنكوفيسكيه.

إفتراضات النسبيه الخاصه

الإفتراض الأول: مبدأ النسبيه (قوانين الفيزيا هيا هيا فى كل الإطارات المرجعيه).

الإفتراض التانى: ثبات قيمة c (سرعة النور فى الفراغ مابتعتمدش على حركة مصدر النور).

مصادر

• مترجم من http://en.wikipedia.org/wiki/Introduction_to_special_relativity

شوف بردو

• نسبيه خاصه