ابراهيم مرابطي
2013-07-20, 18:37
عندما كنا أطفالا ، كنا ندهش عندما نشاهد شخصية كرتونية مثل سوبرمان (Superman) و هو يتحرك بسرعة كبيرة لدرجة أنه يستطيع إيقاف صاروخ من الأرض أو رصاصة أطلقت من رشاش الي ، فإذا كانت سرعة سوبر مان نصف سرعة الرصاصة فإن مسافة إقترابه منها تتقلص إلى النصف و عندما تكون سرعته أكبر من سرعة الرصاصة فإنه يتجاوزها بسرعة . إن جميع هذه السلوكات متوافقة مع قوانين نيوتن للفضاء و الوقت التي تنص على أن الوقت و الوضعية في الفضاء يجب أن تقاس بالنسبة إلى مرجع معين سواء كان هذا المرجع ثابتا أو متحركا.
في أوائل القرن العشرين (1900) ، ظهر العالم الرياضي و الفيزيائي ألبرت إنشتاين (Albert Einstein) فغير كل شيئ حيث قام في سنة 1905 بنشر نظريته النسبية و التي جاءت بفكرة جديدة و هي أنه ليس هناك أي مرجع مطلق و كل شيئ يخضع للنسبية حتى الوقت.
و ترتكز نظريته على ركيزتين أساسيتين : الأولى هي أن جميع قوانين الفيزياء تطبق بنفس الشكل على جميع المراجع المتحركة بسرعة ثابتة و الركيزة الثانية هي أن سرعة الضوء ( التي تقدر ب300 ألف كم في الثانية ) ثابتة و مستقلة عن حركة و سرعة الملاحظ و مصدر الضوء ، طبقا لهذه النظرية فلو كان سوبرمان يطارد حزمة ضوئية بنصف سرعة الضوء فإن حزمة الضوء هذه ستستمر بالإبتعاد عنه بنفس السرعة تماما ( وليس نصف السرعة ).
تبدو هذه المفاهيم بسيطة بشكل مخادع و لكنها مستعملة في تطبيقات كثيرة ، و من أكبرها معادلة إنشتاين الشهيرة E = mc² حيث أن E هي الطاقة ، m تعبر عن الكتلة و c عن سرعة الضوء ، حسب هذه المعادلة تستطيع الكتلة أن تتحول إلى طاقة و تستطيع الطاقة أن تتحول إلى كتلة ، و بعبارة أخرى فإنه كلما كان الجسم أسرع كلما زادت كتلته . و تبدأ تأثير هذه النظرية في الوضوح عندما تزداد سرعة الجسم بشكل كبير فمثلا عندما ينتقل الجسم ب10 بالمئة من سرعة الضوء فإن كتلته تزداد ب0.5 بالمئة فقط و إذا إزدادت سرعة الجسم إلى 90 بالمئة من سرعة الضوء فإن كتلته سوف تتضاعف.
http://www.myanmars.net/myanmar-history/images/albert-einstein.jpg
عندما تقترب سرعة إنتقال الجسم من سرعة الضوء فإن كتلته تزداد بشكل مطرد ، و عندما تصبح سرعته 300 ألف كم في الثانية تصبح كتلته و الطاقة اللازمة لتحريكه لا نهائية و لهذا السبب لا يمكن لأي جسم أن ينتقل بسرعة الضوء ( لمزيد من المعلومات: هل تستطيع المادة أن تصل لسرعة الضوء ؟) .
إذا لنغير السؤال قليلا كي نحظى ببعض المتعة ، ماذا يمكن أن يحدث لوإستطاع الإنسان أن ينتقل بسرعة تقارب (و ليست مساوية) سرعة الضوء ؟
في هذه الحالة ، سوف يختبر الإنسان بعض الأثار الغريبة : من بين الأثار المعروفة هي ظاهرة تمدد الزمن (time dilation) حيث أن الزمن يتحرك ببطئ شديد بالنسبة لأجسام التي تسافر بسرعة ، مثلا إذا ركبت في صاروخ فضائي بسرعة تعادل 90 بالمئة من سرعة الضوء فإن عقرب ساعتك سيتحرك ببطئ ، فعندما تمر 20 دقيقة على الأرض سيتحرك عقرب ساعتك 10 دقائق فقط أي النصف.
سوف تمر أيضا ببعض التأثيرات البصرية و من بينها ظاهرة تدعى الزيغ الضوئي أو الانحراف (aberration) حيث أن مجال الرؤية لديك سوف يتقلص كثيرا و يصبح على شكل نفق و ذلك لأن الفوتونات (أجسام ضوئية لا كتلة لها ) تبدو و كأنها قادمة من الإتجاه الأمامي (حتى تلك الفوتونات التي تقع خلفك) . و أيضا ظاهرة Doppler و الذي تجعل الأمواج الضوئية القادمة من النجوم تتجمع مع بعضها البعض فتجعل الأشياء تبدو زرقاء ، و هناك الكثير من الظواهر الأخرى و لكنها معقدة بعض الشيئ.
طبعا إذا أردت أن تنتقل بسرعة تقارب سرعة الضوء فتحتاج إلى أكثر من الصواريخ و المركبات الفضائية التي يستعملها الإنسان منذ عقود و هنا تأتي فائدة الرجل الخارق سوبرمان.
في أوائل القرن العشرين (1900) ، ظهر العالم الرياضي و الفيزيائي ألبرت إنشتاين (Albert Einstein) فغير كل شيئ حيث قام في سنة 1905 بنشر نظريته النسبية و التي جاءت بفكرة جديدة و هي أنه ليس هناك أي مرجع مطلق و كل شيئ يخضع للنسبية حتى الوقت.
و ترتكز نظريته على ركيزتين أساسيتين : الأولى هي أن جميع قوانين الفيزياء تطبق بنفس الشكل على جميع المراجع المتحركة بسرعة ثابتة و الركيزة الثانية هي أن سرعة الضوء ( التي تقدر ب300 ألف كم في الثانية ) ثابتة و مستقلة عن حركة و سرعة الملاحظ و مصدر الضوء ، طبقا لهذه النظرية فلو كان سوبرمان يطارد حزمة ضوئية بنصف سرعة الضوء فإن حزمة الضوء هذه ستستمر بالإبتعاد عنه بنفس السرعة تماما ( وليس نصف السرعة ).
تبدو هذه المفاهيم بسيطة بشكل مخادع و لكنها مستعملة في تطبيقات كثيرة ، و من أكبرها معادلة إنشتاين الشهيرة E = mc² حيث أن E هي الطاقة ، m تعبر عن الكتلة و c عن سرعة الضوء ، حسب هذه المعادلة تستطيع الكتلة أن تتحول إلى طاقة و تستطيع الطاقة أن تتحول إلى كتلة ، و بعبارة أخرى فإنه كلما كان الجسم أسرع كلما زادت كتلته . و تبدأ تأثير هذه النظرية في الوضوح عندما تزداد سرعة الجسم بشكل كبير فمثلا عندما ينتقل الجسم ب10 بالمئة من سرعة الضوء فإن كتلته تزداد ب0.5 بالمئة فقط و إذا إزدادت سرعة الجسم إلى 90 بالمئة من سرعة الضوء فإن كتلته سوف تتضاعف.
http://www.myanmars.net/myanmar-history/images/albert-einstein.jpg
عندما تقترب سرعة إنتقال الجسم من سرعة الضوء فإن كتلته تزداد بشكل مطرد ، و عندما تصبح سرعته 300 ألف كم في الثانية تصبح كتلته و الطاقة اللازمة لتحريكه لا نهائية و لهذا السبب لا يمكن لأي جسم أن ينتقل بسرعة الضوء ( لمزيد من المعلومات: هل تستطيع المادة أن تصل لسرعة الضوء ؟) .
إذا لنغير السؤال قليلا كي نحظى ببعض المتعة ، ماذا يمكن أن يحدث لوإستطاع الإنسان أن ينتقل بسرعة تقارب (و ليست مساوية) سرعة الضوء ؟
في هذه الحالة ، سوف يختبر الإنسان بعض الأثار الغريبة : من بين الأثار المعروفة هي ظاهرة تمدد الزمن (time dilation) حيث أن الزمن يتحرك ببطئ شديد بالنسبة لأجسام التي تسافر بسرعة ، مثلا إذا ركبت في صاروخ فضائي بسرعة تعادل 90 بالمئة من سرعة الضوء فإن عقرب ساعتك سيتحرك ببطئ ، فعندما تمر 20 دقيقة على الأرض سيتحرك عقرب ساعتك 10 دقائق فقط أي النصف.
سوف تمر أيضا ببعض التأثيرات البصرية و من بينها ظاهرة تدعى الزيغ الضوئي أو الانحراف (aberration) حيث أن مجال الرؤية لديك سوف يتقلص كثيرا و يصبح على شكل نفق و ذلك لأن الفوتونات (أجسام ضوئية لا كتلة لها ) تبدو و كأنها قادمة من الإتجاه الأمامي (حتى تلك الفوتونات التي تقع خلفك) . و أيضا ظاهرة Doppler و الذي تجعل الأمواج الضوئية القادمة من النجوم تتجمع مع بعضها البعض فتجعل الأشياء تبدو زرقاء ، و هناك الكثير من الظواهر الأخرى و لكنها معقدة بعض الشيئ.
طبعا إذا أردت أن تنتقل بسرعة تقارب سرعة الضوء فتحتاج إلى أكثر من الصواريخ و المركبات الفضائية التي يستعملها الإنسان منذ عقود و هنا تأتي فائدة الرجل الخارق سوبرمان.