|
Re: النظرية النسبية / بحث علمي (Re: Elsadiq)
|
شرح النظرية النسبية الخاصة الحلقة الأولى
هل تعتقدون ان النظرية النسبية يستطيع ان يفهمها علماء الصواريخ فقط؟
أنا لا أعتقد حتى علماء صواريخ يحتاجون لمعرفة النسبية معظم الوقت! (على الأقل ليس علماء صواريخ للقرن القادم أو إثنان. ) لكن ذلك لا يعني أنت لا تستطيع التعرف عليها الآن. هذه الصفحة و الصفحات الأخرى هى شرح مبسط مع (تقريبا) لا رياضيات مطلقا. لم يقصد أن يكون هذا العمل كامل بكل الوسائل، لكن غرضه أن يساعدك على فهم المبادئ التي فيها النظرية الخاصّة للنسبية ، ويعرف بضعة نتائجها الأكثر شهرة.
أولا، بضعة كلمات حول مجال هذا المشروع. إنّ نظرية النسبية في الحقيقة شقين . أولا، هناك النظرية الخاصّة للنسبية، نشر في 1905. هذا كان أساسا تقرير ينشتاين لبعض التناقضات تتضمّن سرعة الضوء، وهي تصف سلوك الأجسام في السرعة العالية جدا. بعد حوالى عشر سنوات نشر اينشتاين تقرير " النظرية النسبية العامة" "THEORY OF GENERAL RELATIVITY" و كانت ثقيلة جدا على العقل و فيها كان له وصف أدق للغاية عن "الجاذبية" مقارنة بالوصف المتعارف عليه حسب العالم الشهير أيزاك نيوتن. هنا في هذه الصفحات سوف نتكلم فقط عن النسبية الخاصة حيث ليس لدى معلومات كافية عن النسبية العامة كى اشرحها لاحد. لكن آمل أن تستمتعوا معنا بهذه المعلومات و الاستفادة منها. اذا كنتم على استعداد ارجوا ان تضعوا قبعة التفكير على رأسكم و هيا بنا نبدأ.
يتبع
| |
|
|
|
|
|
|
Re: النظرية النسبية / بحث علمي (Re: Elsadiq)
|
النظرية النسبية الحلقة الثانية
ان النظرية النسبية مؤسسة بشكل رئيسى على فرضيتين "مسلمات" افترضهما اينشتاين عن طبيعة الكون
المسلمة الاولى كالتالى: The physical laws of nature are the same in every inertial frame of reference.
المشكلة الوحيدة هنا هى ماذا نعني بالضبط بكلمة "inertial frame of reference عل هذه الامثلة توضح المعنى. نفترض أنك على متن طائرة و هى على مستوى ثابت من الارتفاع و لا يوجد مطبات هوائية و تسير بسرعة ثابتة و لكن بضعة مئات كيلو متر فى الساعة. تفاجئ بامرأة على الجانب الآخر من الطائرة تطلب منك ان تحذف لها كيس ( فول الحاجات ) لها. قررت انت ان تفعل مثل ما قالت. تمسك بالكيس ثم تتوقف لحظة لتفكر. الطائرة تسير بسرعة بضع مئات من الكيلو متر فى الساعة و كيف و في أى اتجاه سوف تقذف الكيس و كم من القوة تقذف بها كي يصل الكيس للمرأة بالشكل الصحيح. لا بالطبع. ان لا تفكر بهذا المنطق . فأنت ببساطة شديدة تقذف الكيس بنفس الطريقة كما لو كانت الطائرة ثابتة على الارض.ا كما ترى ان قوانين الطبيعة لا تتغير بالنسبة لطائرة تسير بسرعة ثابتة مقارنة بطائرة ثابتة على ارض المطار
اذن نحن نسمى داخل الطائرة "inertial frame of reference" (The word "inertial" refers ultimately to Newton's First Law of Motion. Inertia is the property every object has which causes it to either sit still or move in a straight line at a constant speed, unless there is a force acting on it. An inertial frame of reference is a frame of reference in which this condition holds.)
كمثال آخر، دعنا نعتبر الأرض بنفسها. محيط الأرض يساوي تقريبا 40,000 كيلومتر حيث ان الارض تدور حول نفسها مرة كل 24 ساعة فان نقطة ما على خط الاستواء تسير بسرعة تزيد عن 1600كيلو متر فى الساعة. فانت عندما تقذف أى كرة على سطح الارض لا تفكر مطلقا فى هذه المعلومة لأن الأرض تتحرّك في سرعة وفي إتّجاه ثابت تقريبا. كذلك يمكن ان نعتبر الارض "inertial reference frame". و لهذا فان دوران الارض ليس له تأثير كبير على الأشياء. فكل شئ حولنا يتفاعل كما لو كانت الارض ثابتة .
حسنا، كلّ شيء تقريبا. هناك، في الحقيقة، بعض الظواهر غير قابلة للتوضيح تماما، مالم ندرك بأنّ الأرض تدور. (ذلك،أن الأرض لا تتحرك في خط مستقيم، لكن تتحرك في دائرة كبيرة حول محور الأرض. ) العديد من سمات الطقس، على سبيل المثال، يظهر لإنتهاك قوانين الفيزياء بالكامل، مالم نحسب حساب هذه الحقيقة. كمثال آخرقذائف مدفعية ثقيلة تطلق على مسافات بعيدة جدا و لوحظ انها لا تسير فى خط مستقيم كما يجب لكنها تنحرف بعض الشّيء إلى اليمين في نصف الكرة الأرضية الشمالية، أو اليسار في نصف الكرة الأرضية الجنوبية. لكن لمعظم الاشياء الاخري يمكن ان نعتبر الارض "inertial reference frame"
اذن دعونا نلخص الموضوع حتى الآن. "inertial frame of reference" يكون ثابتا أو متحركا بسرعة ثابتة فى اتجاه ثابت. مسلمة أو افتراضية اينشتاين الاولى هى ان قوانين الطبيعة لا تتغير و تتطبق فى مثل هذا "inertial frame of reference". الامثلة السابقة مثل الطائرة و الارض كانت مجرد فقط لتوضيح ان جميع الناس يعملون بهذه النظرية فى يومهم العادى بل يعتبرونها شيئا بديهيا . اذن لماذا نقول ان اينشتاين كان عبقرى فذ ؟
يتبع
| |
|
|
|
|
|
|
Re: النظرية النسبية / بحث علمي (Re: Elsadiq)
|
مسلمة أينشتاين الثانية
الحلقة الثالثة
أنتج القرن التاسع عشر ثورة فى فهمنا عن الكهرباء و المغناطيسية و الذى تتوج فى عمل جيمس ماكسمويل. هاتين الظاهرتين الكهرباء و المغناطيسية كان العلماء يعتقدون انه لا يوجد صلة بينهما. حتى جاء علماء امثال اورستد و امبير Oersted and Ampère الذين استنتجوا القوانين التي يمكن فيها التيار الكهربائي ان يولد المغناطيس. و أيضا علماء امثال فاراداى و هنري Faraday and Henry الذين استنتجوا قوانين المغناطيس و كيف يولد تيار كهربائي. اصبحنا الان نعرف جيدا ان الكهرباء و المغناطيسية لهما صلة قوية ببعض و لذللك عندما تحصى قوى الطبيعة من قبل العلماء فان الكهرونغناطيسية electromagnetism هو المصطلح الذي يطلق على أى منهما سواء.
إنجاز ماكسويل هو أنه أخذ كلّ شيء عرف عن الكهرباء والمغناطيسية، وجمعه سوية في أربع معادلات:
(إذا لم تدرس الثلاثة أو أربعة من الفصول الدراسية من حساب التفاضل والتكامل الضروري لفهم هذه المعادلات، فقط استريح وحدّق في جمالهم لبضعة دقائق. )
الشئ المهم أنه بالاضافة الى وصف و تعريف كل شئ عرفه الناس عن الكهرومغناطيسية فى هذه المعادلات فقد أضاف بعض الصفات الاخرى التى لم تكن معروفة. على سبيل المثال: يمكن للمجال الكهربائي أو المغناطيسى أن يسافر عبر الفضاء فى شكل موجات متذبذبه oscillating wave. الشئ المهم أنه بالاضافة الى وصف و تعريف كل شئ عرفه الناس عن الكهرومغناطيسية فى هذه المعادلات فقد أضاف بعض الصفات الاخرى التى لم تكن معروفة. على سبيل المثال: يمكن للمجال الكهربائي أو المغناطيسى أن يسافر عبر الفضاء فى شكل موجات متذبذبه oscillating wave. و عندما جاء ماكسويل ليحسب سرعة هذه الموجات وجد أنها تسير بسرعة الضوء. ليست هذه صدفة. فلقد اكتشف ماكسويل أن الضوء هو بالفعل موجة كهرومغناطيسية. الشئ المهم علينا ادراكه هو أن سرعة الضوء تستنتج مباشرة من معادلات ماكسويل والتى تصف كل شئ عن الكهرومغناطيسية. و الان نعود الى أينشتاين.
مسلّمة آينشتاين الأولى بأنّ القوانين الطبيعيةلا تتغير في all inertial reference frames مسلّمته الثانية ببساطة نتيجة تطبيق هذا المبدأ إلى قوانين الكهرباء والمغناطيسية. ذلك، إذا معادلات ماكسويل مأخوذة كقوانين الطبيعة ثمّ هم (وكلّ نتائجهم) يجب أن تكون صحيحة فى كل all inertial frames احدى نتائج مسلمة أينشتاين الثانية هى: The speed of light is the same in every inertial frame of reference.
ان مسلمة أينشتاين الأولى تبدو معقولة جدا. و تليها المسلمة الثانية والتى تبدو معقولة جدا هى الأخرى بناء على المسلمة الأولى. و لكن الغريبة هنا أن نتائج هذه المسلمتين لن تكون كما نتوقع و سوف تبدو غير معقولة بالمرة.
يتبع.
| |
|
|
|
|
|
|
Re: النظرية النسبية / بحث علمي (Re: Elsadiq)
|
الاخ العزيز الصادق تحية طيبة نشكرك على نشر هذا المستوى الرفيع من الفكر الذى تجسده النسبية ...ان كل العلوم التطبيقية والنظرية ستصل يوم لتصب فى الفلسفة وتخدم قضية التوحيد وتتحول الميتافيزقا الى فيزيا بقوانين جديدة...قد ينبهر العالم الغربى بالنسبية وبالعالم الجليل اينشتاين...ولكن اهل الشرق لا يعرفون قيمة ابن عربى الذى تجاوز النسبية ووصل الى نظرية وحدة الوجود..وان الصوفية للاسف لم يكونو يملكون المعامل ولكن جسدو انفعالاتهم والهاماتهم فى شكل شعر عرفانى مثلا انظر الى عملية الخلق عبر الزمن فى قصيدة عبد الغنى النابلسى ولما كنت منه بلا فصل ولا وصل شهدت الكل منى اخى العزيز اعدك قريبا بانزال موضوع بهذا العنوان بين دقائق حقائق ابن عربى وكونتم ميكانكسانشتاين اعتقد انه سيكون مفاجئة سارة لك ولكل اللذين يريدون النهوض بالحضارة الاسلامية من جديد على هدى منارتها الحقيقيين
| |
|
|
|
|
|
|
Re: النظرية النسبية / بحث علمي (Re: adil amin)
|
عزيزي عادل
شكرا لك على متابعتك و على هذه الكلمات التشجيعية و التى أعتز بها وللمصادفة قراءت كتاب للدكتورة سهيلة عبد الباعث يدور حول دراسة نقدية مقارنة بين ابن عربي والجيلي وعلي ما اذكر خصصت جزء كبير في الكتاب للحديث عن مذهب وحدة الوجود عند ابن عربي واعتبر الكتاب من اروع الكتب التي قراءتها للاستخدامها منهج تاريخي وتحليلي نقدي فكري
و في انتظار مشاركتك بين دقائق حقائق ابن عربى وكونتم ميكانكسانشتاين ونحن في الانتظار
ولكم شكري
| |
|
|
|
|
|
|
Re: النظرية النسبية / بحث علمي (Re: Elsadiq)
|
النسبية قبل أينشتاين
الحلقة الرابعة
القطار
هنا لدينا عربة سكة حديد. دعنا نفترض للحظة بأنّ سيارة سكة الحديد لا تتحرّك. محمد (على القطار) يرمي باقة زهور إلى اليمين بسرعة 40 قدم/ثانية أي أنه بعد ثانية واحدة تتقدم باقة زهور 40 قدم امامه (نحن سنهمل جاذبية، ونفترض عربة القطار بطول 41 قدما على الأقل. . ) الان نحرك القطار. يتحرك القطار في خط مستقيم و مستوي و بسرعة ثابتة قدرها 50 قدم/ثانية. الان يتخذ محمد نفس الخطوات و الحركة التى تنتج عنها رمي باقة زهور بسرعة 40 ق/ث كما لو كان القطار ثابتا. ان القطار و هو متحرك يعتبر "inertial frame of reference" لذلك حسب مسلمة اينشتاين الأولى ان الحياة على القطار الثابت لا تتغير عن القطار المتحرك خاصة اذا رمى محمد باقة زهور بنفس الطريقة فانها سوف تتحرك 40 قدم امامه سواء كان القطار ثابت او متحرك فلا فرق.
حيث ان القطار يتحرك 50 ق/ث بعد ثانية واحدة فقط يكون محمد امام فاطمة بمسافة 50 قدم و حيث ان باقة الزهور سوف تكون امام محمد بمقدار 40 قدم فان باقة الزهور سوف تكون امام فاطمة بمقدار 40+50=90 قدم.
بكلمة أخرى، من وجهة نظر فاطمة باقة الزهور تسافر 90 قدم /s.
للتلخيص :-
إنّ سرعة باقة الزهور نسبة إلى محمد 40 قدم /s. إنّ سرعة محمد نسبة إلى فاطمة 50 قدم /s. لذا سرعة باقة الزهور نسبة إلى فاطمة 90 قدم /s. (هل تبدأ رؤية لماذا هذه تدعى "نسبية"؟ ) رياضيا نحن نكتبها في هذه المعادلة
V(BN) = V(BD) + V(DN) ( "You can match the subscripts for "flowers" "Mohamed", and "Fatima")
الفكرة الأساسية تلك للحصول على سرعة باقة الزهور في إطار مصدر ثاني (فاطمة)، نأخذ سرعة باقة الزهور في إطار المصدر الأول (محمد) ونحن نضيف أو نطرح (إعتماد على إتّجاهات الأشياء) السرع النسبية من الإطارين. هذه البصيرة تنسب في أغلب الأحيان إلى غاليلو ،"Galilean relativity".
يتبع
| |
|
|
|
|
|
|
Re: النظرية النسبية / بحث علمي (Re: AnwarKing)
|
عزيزي انور
شكرا لك على هذا التشجيع و سوف استمر ان شاء الله
**************
موضوع القطار مرة ثانية.
الحلقة الخامسة.
لرؤية تأثير مسلّمة آينشتاين الثانية، دعنا نعود وننظر بايضاح إلى قطارنا ثانية. هذا الوقت على أية حال، نحن سنأخذ قطار أسرع بكثير، وبدلا من باقة الزهور ، "جسمنا المرمي" سيكون خفيف. الجسم الذى سنقذفه هذه المرة سيكون الضوء.
اذا كان اعتبار الضوء كجسم يضايقك فقط تذكر أن الضوء يسافر أو يتحرك فى شكل جزيئات صغيرة جدا تسمى الفوتون "photons". على أية حال، يضيئ محمد مصباحه الكاشف للأمام في القطار، يقذف الفوتونات ترسل بسرعة حوالي 300,000,000 متر بالثّانية (m /s) كما هو متوقّعة من قبل معادلات ماكسويل و ثبتت بشكل تجريبي. يتحرّك القطار في 100,000,000 m /s، بينما تنظر فاطمة اليه .
الآن نحن كنّا في هذه الحالة من قبل. تتحرّك الفوتونات في سرعة 300,000,000 m /s نسبة إلى محمد ، بينما يتحرّك محمد في سرعة 100,000,000 m /s نسبة إلى فاطمة. لذا لحساب سرعة الفوتونات نسبة إلى فاطمة ، فقط نضيف هذه الأعداد. إنّ سرعة الفوتونات نسبة إلى فاطمة 400,000,000 m /s.
و هنا تكمن المشكلة. هذه الحسابات تناقد مسلمة آينشتاين الثانية و التى تقول أن سرعة الضوء ثابتة و لا تتغير فى أى inertial frame of reference. أي بمعنى آخر أن سرعة الضوء بالنسبة لهذه الحالة يجب أن تكون 300,000,000 م/ث سواء من وجهة نظر محمد أو فاطمة على حد سواء.
اذن فمن هو المخطئ ؟ هل هي نسبية جاليليو التى اشرنا اليها فى الحلقة الماضية أم تكون مسلمة أينشتاين الثانية هي الخطأ.
حسنا التجارب العلمية و هناك العديد منها ساندت نظرية أينشتاين بشكل كبير و لذلك دعونا نفترض مؤقتا أنه على صواب و نحاول مع بعض أن نكتشف ما هو الخطأ فى نسبية جاليليو و أحيانا نطلق عليها النسبية البديهية لأنها نابعة من المنطق العام.
تذكروا أن قرار اضافة السرعات استنتج بسهولة . بعد ثانية واحدة تحرك الفوتون بمقدار 300,000,000 متر أمام محمد و تحرك محمد بمقدار 100,000,000 متر أمام فاطمة و على هذا الاساس فان الفوتون قد تحرك بمقدار 400,000,000 متر أمام فاطمة خلال هذه الثانية.
هناك طريقتان فقط بان لا تكون سرعة الفوتون 400,000,000 متر/ثانية نسبة الى فاطمة. 1. الأمتار الـ300,000,000، نسبة إلى محمد ، ليس حقا 300,000,000 متر نسبة إلى فاطمة. 2. ثانية واحدة لمحمد ليست ثانية واحدة لفاطمة.
على قدر غرابة الطريقتين فانه فى الحقيقة كلاهما صحيح.
يتبع .
| |
|
|
|
|
|
|
Re: النظرية النسبية / بحث علمي (Re: Elsadiq)
|
الرائع / الصادق
رغم أنك لم تأتي بشيء جديد ، إلا أنك رائع ( نفس منطقك ) لأنك اخترقت الصيرورة الأدبية للبورد ، وأدخلتنا إلى عالم ( العلوم ) الساحر ...
بالإضافة إلى أن أسلوبك سلس ومقبول لحد كبير ، وبيعتمد على أساليب توضيحية مميزة
أرجو أن تستمر .. وأن تكون مستعد للأجوبة على أسئلتنا في الفترة القادمة ..
| |
|
|
|
|
|
|
Re: النظرية النسبية / بحث علمي (Re: Husam Hilali)
|
عزيزي سامو
اشكرك علي الاطلالة و التشجيع و اتمني ان يكون الشرح سهل
*************** عزيزي حسام هيلالي
اشكرك علي الاطراء وانشاء الله اكون في حسن الظن للاجابة علي اسئلتكم اذا لم تفق حدود معرفتي ...... ولكم تحياتي
ملحوظة:-
لم أضع معلومات كافية لفهم مثال القطار المتحرك و الفوتونات.
المثال يفترض أن طول القطار كان 300,000,001 متر و أن هناك عقارب ساعة داخل القطار لقياس الزمن اللازم لوصول الفوتونات للناحية الأخرى من القطار و أن هذه الساعة كانت منسقة مع عقارب ساعة أخرى على الأرض مع فاطمة بحيث عندما تقف الأولى فان الثانية تقف معها أيضا. و يشير المثال أن عقارب الساعة داخل القطار سجلت زمنا قدره ثانية واحدة بينما سجلت عقارب الساعة الأخرى زمنا أكثر أو أكبر من ثانية واحدة. و بذلك تكون السرعة الضوئية النسبية لمحمد داخل القطار هى 300,000,000 متر/ثانية و ليست 200,000,000 كما قلت ذلك. هذا يتفق مع مسلمة أينشتاين الثانية بان سرعة الضؤ ثابتة و لا تتغير من اطار الى آخر و انما الزمن هو الذى يتباطأ.
| |
|
|
|
|
|
|
|