النظرية النسبية لأينشتاين
الأسس التي بنيت عليها النظرية النسبية هي
1- لا وجود للحركة المطلقة في الكون من الوجهة الطبيعية، ولا يمكن الكشف عن وجودها .
2 – سرعة الضوء مقدار ثابت لا يتأثر بحركة المصدر المشع للضوء (شمس – نجم – مصباح متحرك … الخ) . ولا تتأثر سرعة الضوء بحركة الراصد له مهما كان الاتجاه، ومهما كانت الأوضاع. ومن هذا أن سرعة الضوء هي المقياس الوحيد المطلق في الكون . ومقداره في أي منطقة ثابت ، سواء كانت المنطقة ساكنة أو متحركة أو مائلة أو معتدلة .
أنكر ألبرت أينشتاين في المبدأ الأول أعلاه وجود الأثير . وأنكر وجود أي شئ ثابت تقاس بموجبه أو تنسب إليه حركة بقية الأجسام . أي لا يوجد في الكون أي شئ ثابت والآخر نسبي. فالكل يتحرك نسبة إلى شئ آخر متحرك ايضا . ولا يوجد راصد ثابت في مكانه .
أثبتت تجربة مايكلسون مورلي صحة ثبات سرعة الضوء إن كان مصدره الشمس مباشرة أو منعكسا من القمر أو أي كوكب آخر او نجم ثابت نسبيا أو متحركاٌ . أي أن سرعة الضوء ثابتة مع تغير الزمان أوالمكان .
كل شئ في الكون نسبي في حركته ما عدا سرعة الضوء فهي مطلقة وثابتة . إن ما نراه نحن من أطوال وأحجام وكتل وأزمان يختلف عما يراه غيرنا في مناطق أخرى لنفس الأشياء. فما نراه حادثا في فترة من الزمان يراه غيرنا أقصر، وما نراه لكتلة معينة يراه غيرنا أكبر أو أصغر، وهم يرون أن أطوالنا تقصر في إتجاه حركتها بالنسبة لهم وزماننا يطول والكتل تزداد. فكل شئ نسبي حسب موقع الراصد وسرعته ومكانه وزمانه .
لا يُحدَد مكان ما إن لم يرتبط بالزمان، فالزمن في بغداد وهي (مكان) يختلف في نفس اللحظة عن الزمن في لندن وفي نيويورك . فالزمان يندمج مع المكان دوما (الزمكان) ولا استقلال الواحد عن الآخر . فلا زمان مطلق ولا مكان مطلق، فكل شئ نسبي .
لا يمكن لأي جسم مادي أن يسير بسرعة الضوء أو بسرعة تفوقها . لأن كتلة الجسم تزداد مع اقتراب سرعتها من سرعة الضوء . و تصبح الكتلة في سرعة الضوء تماما ما لا نهاية من الحجم والوزن .
طول الأجسام تتقلص كلما انطلقت بسرعة تقارب سرعة الضوء، فعند وصولها إلى تمام سرعة الضوء يصبح طول الجسم صفر وكتلته ما لا نهاية . يمكن إثبات هذا رياضيا فقط بالمعادلات، لكن يستحيل حصوله عمليا، لأنه من المستحيل إنطلاق أي جسم بسرعة الضوء عمليا .
الضوء الذي نراه اليوم صادرا من نجم يبعد عن الأرض مسافة عشرة سنوات ضوئية، فإنه كان قد إنطلق من مصدره (النجم) قبل عشرة سنوات ضوئية حتى وصلنا الآن . وربما كان هذا النجم قد إنفجر وتلاشى من الوجود كمصدر ضوئي مشع، ولكن ضوئه وصلنا الآن، لأنه قطع مسافة عشرة سنوات ضوئية من مصدره حتى وصل أعيننا على سطح الأرض الآن. فنحن لا نرى النجم نفسه الآن بل نرى ضوئه المنبعث منه قبل 10 سنوات ضوئية قبل الآن .
الكتلة والطاقة حسب نسبية أينشتاين
المادة والطاقة وجهان لعملة واحدة . ويمكن تحويل الكتلة إلى طاقة وبالعكس . فعندما تحترق كتلة من الفحم تتحول إلى طاقة حرارية وضوئية . والشمس يحترق جزء من مادة قودها الغازي فتتحول بتفاعل نووي ذرات غاز الهيدروجين بداخلها إلى ذرات غاز الهيليوم وينتج عن هذا التفاعل النووي والتحول طاقة حرارية هائلة وطاقة ضوئية تشع إلى خارج الشمس وتنتشر اشعاعاتها إلى الفضاء البعيد عنها، ويصلنا إلى الأرض ضوء الشمس و حرارتها الدافئة فتكون عنصرا مهما لإدامة الحياة على الأرض . بينما مناطق أخرى من كوكب الزهرة وعطارد القريبان من الشمس تكون الحرارة والإشعاعات الكهرومغناطيسية الصادرة من الشمس عنصرا قاتلا للحياة لو كانت هناك فيها حياة تشبه حياتنا الأرضية .
العناصر المشعة
يوجد في الكون أكثر من مائة عنصر يختلف كل منها عن الآخر بوزنه و عدده الذري و صفاته الكيميائية و الفيزيائية. منها عناصر ثقيلة وعناصر وسط وأخرى خفيفة . ومنها العناصر الكيميائية الصلبة والسائلة والغازية .
العناصر الصلبة مثل الحديد والنحاس والذهب والفضة . والعناصر السائلة كالزئبق . والغازية مثل الأوكسجين والهيدروجين والهيليوم .
العناصر الثقيلة مثل اليورانيوم والثوريوم والبلوتونيوم تكون عناصر مشعة ونشطة تطلق اشعاعات من ذراتها ، منها اشعة الفا وبيتا وجاما، وأشعة أكس . وبعد نفاذ طاقتها الإشعاعية تتحول تدريجيا هذه العناصر إلى عناصر خفيفة ذات مواصفات مختلفة . اليورانيوم عنصر ثقيل يطلق إشعاعات باستمرار على زمن طويل حتى يتحول أخيرا الى عنصر جديد هو عنصر الرصاص الخالي من الإشعاع .
تحويل الكتلة إلى طاقة وبالعكس .
استطاع العالم العبقري ألبرت أينشتاين أن يتوصل الى معادلة رياضية لحساب الطاقة التي تحولت من كتلة مادة وهي : الطاقة = الكتلة X مربع سرعة الضوء .
وبذلك يمكن حساب كيلو غرام من الفحم كم من طاقة حرارية يطلق إذا ما احترق . وبذلك أيضا يمكن حساب طاقة الشمس إذا ما عرفنا كتلتها بالضبط . باستخدام معادلة اينشتاين أمكن للعلماء حساب الطاقة الحرارية والإشعاعية التي تطلقها العناصر المشعة مثل اليورانيوم أو الثوريوم عند تفجير القنبلة الذرية . وكانت هذه الحسابات الطريق لتصنيع القنبلة الذرية .
صباح ابراهيم
10 / 9 / 2023
