كيف تعمل النظرية النسبية الخاصة لاينشتين 12

[professional]

كيف تعمل النظرية النسبية الخاصة لاينشتين

الحلقة الثانية عشر: السفر عبر الزمن Time Travel

  

السفر عبر الزمن Time Travel

هل يمكننا أن نسافر إلى الماضي، أو إلى المستقبل؟ هل هذا ممكن؟ وهل أفلام الخيال العلمي تحمل في طياتها ثقة العلماء في أن يتحقق حلم الإنسان في السفر عبر الزمن؟

في عام 1971 قام العلماء بتجربة حول نسبية الزمان, فتم وضع أربع ساعات ذرية من السيزيوم على طائرات نفاثة تقوم برحلات منتظمة حول العالم، في اتجاهات شرقية وغربية. وبمقارنة الأزمنة التي سجلتها الساعات على الطائرات مع الزمن الذي سجل بمرصد البحرية الأمريكية، وجد أن الزمن المسجل على الطائرات أبطأ منه على الأرض بفارق ضئيل يتفق مع قوانين النسبية الخاصة.

  

وفي عام1976  وضعت ساعة هيدروجينية في صاروخ وصل إلى ارتفاع 10,000 كيلومتر عن سطح الأرض، حيث أصبحت الساعة على الصاروخ في مجال جاذبي أضعف منه على سطح الأرض (وهذه التجربة لها علاقة بالنظرية النسبية العامة التي تدرس العلاقة بين الزمن والجاذبية). وقورنت إشارات الساعة على الصاروخ بالساعات على الأرض، فوجد أن الساعة على الأرض أبطأ منها على الصاروخ بحوالي 4.5 جزء من عشرة آلاف مليون من الثانية، بما يتفق مع تنبؤات النسبية العامة بدقة عالية. والساعة الهيدروجينية الحديثة تعمل بدقة يعادل فيها الخطأ ثانية واحدة في كل ثلاثة ملايين سنة. وهذه القياسات تثبت – بلا شك - الظاهرة المعروفة بتمدد الزمن, والتي تعد أهم تنبؤات النظرية النسبية. فالتجربة الأولى تثبت أن الزمن (يتمدد) كلما ازدادت سرعة الجسم، أما التجربة الثانية فتثبت أن الزمن يتمدد إذا تعرض الجسم لمجال جاذبي قوي.

وتمدد الزمن ليس مفهوما فيزيائيا نظريا خاصا بالأجسام الدقيقة دون الذرية، وإنما هو تمدد حقيقي في الزمن الذي يحيا فيه الإنسان. فلو زادت سرعة إنسان ما في سفينة فضاء مثلا إلى حوالي 87% من سرعة الضوء، فإن الزمن يبطؤ لديه بمعدل 50%. ولو سافر على السفينة لمدة عشرة أعوام - مثلا - فسيجد ابنه المولود حديثًا قد أصبح عمره عشرين عامًا، أو أن أخيه التوأم يكبره بعشرة أعوام.

إن تمدد الزمن والسفر في الزمن، هو حقيقة مثلما أن الأرض كروية وأن المادة تتكون من ذرات وأن تحطيم الذرة يطلق طاقة هائلة. كما أن السفر بسرعة تقترب من سرعة الضوء هو أمر ممكن فيزيائيا وتكنولوجيا، فقد اقترح أحد العلماء تصميم سفينة فضائية تعتمد على محرك دمج نووي يستخدم المادة المنتشرة في الفضاء كوقود، وأن يتم التسارع بمعدل يساوي عجلة الجاذبية الأرضية. وفي تصميم كهذا يمكن أن تصل سرعة السفينة إلى سرعة قريبة من سرعة الضوء خلال عام واحد، وبالتالي يبطؤ الزمن إلى حد كبير، وبالنظر إلى التطور المستمر للتكنولوجيا حاليًا يصبح من المعقول تمامًا افتراض إمكانية بناء مثل هذه السفينة الصاروخية في المستقبل.

  



والسؤال الذي يطرح نفسه هنا ما علاقة النظرية النسبية والسفر عبر الزمن؟ ان هذه العلاقة وجدت مع معضلة التوأم التي تنبأت بها النظرية النسبية.  حيث وجدنا انه كلما كانت السرعة التي انطلق بها احد التوأمين كلما كان الفارق الزمني كبيرا والحلم الذي يراود العلماء والمفكرين هو ان تبلغ السرعة النسبية سرعة الضوء وهنا يتوقف الزمن وإذا فاقت سرعة الجسم سرعة الضوء فان السفر عبر الزمن سيكون ممكنا.

وكل ما يعتقد بصحة النظرية النسبية فانه سوف يدرك على الفور ان الأحداث التالية سوف تتحقق وهي على النحو التالي:

حتى تستطيع السفر بسرعة اكبر من سرعة الضوء فان ذلك يعني ان الجسم مر بسرعة الضوء مثلما لو كنت تسافر بسرعة 50 كيلو متر في الساعة فمن المؤكد انك مررت بسرعة 49 كيلو متر في الساعة.  وحيث ان النظرية النسبية تستنتج ان الزمن يتوقف عند سرعة الضوء وان الطول ينكمش إلى لاشيء وان الكتلة تصبح لانهائية بحيث تقاوم أي تسارع وهذا يتطلب طاقة لانهائية لتحريكه. وهذه الشروط تجعل الأمر غير مناسب للحياة.

لذلك فإننا نستطيع ان نستنتج ان السفر عبر الزمن بالاعتماد على النظرية النسبية يحتاج إلى التغلب على الكثير من الأمور المستحيلة، وبإذن الله سوف نناقش موضوع السفر عبر الزمن بالاعتماد على النظرية النسبية العامة في موضوع منفصل.

  



الخلاصة Conclusion

من ما سبق نجد ان النظرية النسبية تتعامل مع ظواهر غريبة عنا مثل الانكماش الطولي والتأخير الزمني وغيرها من الظواهر التي تم مناقشتها في هذا المقال. وقد تبدو هذه الظواهر غير واقعية وعديمة الفائدة.  ولكن الكثير من المشاهدات الفلكية والظواهر الطبيعية لم تجد لها تفسيرا سو التفسير المقدم من النظرية النسبية كذلك العلاقة بين تكافؤ الكتلة والطاقة وتطبيقاتها السليمة والحربية لهي اكبر دليل على قوة النظرية النسبية ومكانتها العلمية. وهنا سوف نلخص النقاط الأساسية التي تم استعراضها في هذا المقال:

  

(1) لا يوجد محور إسناد مميز ثابت يمكن ان نسند له الأحداث.

(2) كل قوانين الفيزياء تطبق بالتساوي على كافة محاور الإسناد.

(3) سرعة الضوء ثابتة في كل محاور الإسناد.

(4) لا يوجد حدثين في نفس اللحظة في محاور الإسناد المختلفة.

(5) الزمن يتباطأ كلما زادت السرعة وهذا فقط لمراقب في محور إسناد مختلف.

(6) الأجسام تنكمش كلما زادت سرعتها عندما يتم رصدها من محور إسناد مختلف.

(7) لا تتعامل النظرية النسبية مع الأحداث في حالة التسارع.

( تزداد كتلة الجسم بزيادة سرعته.

(9) لا يمكن لأي شيء ان يسافر بسرعة اكبر من سرعة الضوء.

  



جمال النظرية النسبية يكمن في دمج الأبعاد المكانية مع الأبعاد الزمنية ودمج الكتلة مع الطاقة.

  

وفي الختام أدعو الله ان أكون وفقت في شرح النظرية النسبية بشكل مبسط بدون الخوض في التعقيدات الرياضية، وان شاء الله لنا عودة مع النظرية النسبية بتوسع أكثر وتفاصيل أدق.

المصدر

[انيسوا]

موضوع رائع ووافي شكرا professional    

[اشواق]

   
رائع ايها الاخ واتمنى  ان تستمر بموضوع النظرية  النسبية .
واتمنى ان يجبيني احدكم عن موضوع " ميكانيكية الظل " .
لكم جزيل الشكر

[professional]

الاخت اشواق ان ميكانيكية الظل

من ويكي الكتب
اذهب إلى: إبحار, بحث
تكلم الرازي عن كروية الأرض كأول عربي مسلم ، وقد سبقه الإغريقي ارستاركوس . إلا أن القرآن الكريم قد أشار إلى الدّحى وهو شكل بيضاوي وليس كروي تماما . ولقد أشار الله تعالى إلى الظّل في كتابه الكريم في أكثر من آية وحملت فيها من المعاني اللفظية العلمية الشيء الكثير لكي نتفكر ونتدبر في عظمة هذه المعاني ونصل في نهايتها إلى بعض دلائل قدرة الله في هذا الكون العظيم .

جاء في كتب التفسير أن الظّل هو عتمة الفجر حتى طلوع الشمس ، أما الظّل بمعناه العام فهو يشمل الخيال الناتج عن الشخص أو الشاخص في اتجاه سقوط أشعة الشمس .

الآيتان (45 و46) من سورة الفرقان تبينان حقيقة دوران الأرض حول نفسها ، كما أن كواكب المجموعة الشمسية ليست فيها كواكب ساكنة تسكن في الظّل فهي تدور جميعها حول نفسها وحول الشمس مثل الأرض تماما . كما أن سنة عطارد أقصر من يومه ، أما عندما تكون حركة الكوكب حول نفسه بقدر سرعته حول الشمس فإنه لا يلامسه من الشمس من إشعاع سوى وجه واحد ........ ويختلف طول الظّل تبعا لزاوية سقوط الشمس ، فإذا كانت الشمس عمودية على رأس الشخص فإن الظّل يلبس الجسم ولا يظهر له أي ظل ويمكن رؤية ذلك بوضوح عند خط الاستواء في 21 آذار و22 أيلول إذ تكون الشمس عمودية على رأس الشخص فلا يظهر له أي ظل بل يقال في الاصطلاح العلمي أن الظّل قد لبس الشخص نفسه ويكون ذلك في وقت الظهيرة ، أما إذا تواجد الشخص على أي خط عرض آخر بعيد عن خط عرض الشمس فإن ظلّ الظهيرة يكون له قيمة ويطلق عليه اصطلاح أقصر ظل عن ذلك اليوم ، ويعتبر علميا الليل الذي نراه في نصف الكرة الأرضية ما هو إلا ظل وجه الأرض المقابل للشمس على نصف الأرض البعيد عن الشمس ، ولننتبه إلى ما جاء في سورة الفرقان في الآيتين 45 و46 إذ قال الله عز وجل :

(‏أَلَمْ تَرَ إِلَى رَبِّكَ كَيْفَ مَدَّ الظِّلَّ وَلَوْ شَاءَ لَجَعَلَهُ سَاكِنًا ثُمَّ جَعَلْنَا الشَّمْسَ عَلَيْهِ دَلِيلًا ‏ ‏) (45) (‏ثُمَّ قَبَضْنَاهُ إِلَيْنَا قَبْضًا يَسِيرًا) (46) .

ويدعونا كلام الله هذا أن نرى صنعه الذي أتقن كل شيء صنعه ، بينما الظّل الذي خلقه وخلق أسبابه ومده ، ولو شاء سبحانه لغير في أسبابه فجعله ساكنا لا يتحول ولا يزول كما يحدث في بعض الكواكب الشمسية ، فالكوكب عطارد أقرب الكواكب إلى الشمس حيث يقابلها بوجه واحد فقط إذ يكون النهار سرمديا أبديا وليله ليلا أبديا أي سرمديا ومن ثم يكون فيه الليل ثابتا وساكنا ، هذا ما جاء به العلم الحديث ليوضح لنا بعض نظريات الظّل . ويكون الظّل أنواعا فيوجد ظل الشجرة وهو أجمل أنواع الظّل ، فالشجرة بما فيها من فروع ورقية تعمل بمثابة مرشح لدرجة حرارة الشمس فيكون ظلّها ظليلا ، وقد أشار الله تعالى في سورة النساء الآية 57 إلى ذلك بقوله : ( ‏وَالَّذِينَ آمَنُوا وَعَمِلُوا الصَّالِحَاتِ سَنُدْخِلُهُمْ جَنَّاتٍ تَجْرِي مِنْ تَحْتِهَا الْأَنْهَارُ خَالِدِينَ فِيهَا أَبَدًا لَهُمْ فِيهَا أَزْوَاجٌ مُطَهَّرَةٌ وَنُدْخِلُهُمْ ظِلًّا ظَلِيلًا) .

أي ظلّا عميقا كثيرا غزيرا طيبا ، وقد أشار الحديث الشريف إلى ذلك : (إن في الجنة شجرة يسير الراكب في ظلّها مائة عام لا يقطعها – شجرة الخلد) . كما انه يوجد ظل السحب البيضاء التي تحجب أشعة الشمس من الوصول إلى سطح الأرض وتعمل السحب عمل المظلّة البيضاء مع الفارق فيما صنعه الإنسان بأنه ليس له صفة امتصاص الأشعة الشمسية ، بينما ما صنعه الله من الغمام والسحب البيضاء له خاصية امتصاص الأشعة الشمسية إذ لا يصل إلى الإنسان إلا ما يحتاجه من ضوء وحرارة هادئة ، وقد أشار الله تعالى إلى السحاب الأبيض في سورة البقرة الآية 57 بقوله : (‏وَظَلَّلْنَا عَلَيْكُمُ الْغَمَامَ وَأَنْزَلْنَا عَلَيْكُمُ الْمَنَّ وَالسَّلْوَى كُلُوا مِنْ طَيِّبَاتِ مَا رَزَقْنَاكُمْ وَمَا ظَلَمُونَا وَلَكِنْ كَانُوا أَنْفُسَهُمْ يَظْلِمُونَ) .

والآية 210 إذ قال جل وعلا : (‏هَلْ يَنْظُرُونَ إِلَّا أَنْ يَأْتِيَهُمُ اللَّهُ فِي ظُلَلٍ مِنَ الْغَمَامِ وَالْمَلَائِكَةُ وَقُضِيَ الْأَمْرُ وَإِلَى اللَّهِ تُرْجَعُ الْأُمُورُ) .

وكذلك في سورة الأعراف الآية 160 إذ قال الله تعالى : (‏وَظَلَّلْنَا عَلَيْهِمُ الْغَمَامَ وَأَنْزَلْنَا عَلَيْهِمُ الْمَنَّ وَالسَّلْوَى كُلُوا مِنْ طَيِّبَاتِ مَا رَزَقْنَاكُمْ وَمَا ظَلَمُونَا وَلَكِنْ كَانُوا أَنْفُسَهُمْ يَظْلِمُونَ ‏ ‏) .

وسحب الصيف البيضاء حينما تأتي من الله عز وجل رحمة لبني البشر يجب أن نفكر فيم خلقها الله تعالى ؟ ، ليخفف عن البعض بظلال من الغمام بينما يترك الآخرين في سعير الحر اللافح القاتل ، والجميع يعرف أنه توجد ضربة شمس تقتل الإنسان والحيوان وتحرق الغابات وتهلك الزرع إذ تصل الحرارة فيها إلى ما يزيد على 50 درجة مئوية وتقابلها أيضا ضربة ظل الناتجة عن ظل المباني أو ظل أي جسم صناعيا وهو لا يغني ولا يحمي ، ومن ثم يموت بعض الأشخاص أيضا من ضربة الظّل الصناعي مثلها في ذلك مثل ضربة الشمس وإن كانت أقل قليلا في درجة حرارتها . أما السحابة البيضاء التي تعمل في ظلل من الغمام فإنها مثل سحابة الصيف المعروفة لا تمطر ولكنها تمتص جزءا من الأشعة الشمسية أثناء مرورها من خلالها فيكون الظّل الذي وضعه الخالق بنظرية علمية لتستفيد منه مخلوقات كوكب الأرض .

تمر علينا بعض آيات الله الكونية من أن ننتبه أنها تخضع إلى نظرية الظّل ، فمثلا خسوف القمر ما هو إلا سقوط ظل كوكب الأرض على القمر بطريقة علمية دقيقة إذ تحدث ظاهرة الخسوف القمري عندما تقع مراكز الشمس والأرض والقمر على خط مستقيم شبه الظّل للأرض والخسوف الكلي في منطقة الظّل الكامل للأرض . وقد إستدل العرب الأوائل على كروية كوكب الأرض من خلال ظاهرة الخسوف القمري حيث يقع الظّل على سطح القمر في صورة معينة لو كان للأرض أي شكل هندسي غير كروي لما حدث التقاطع على سطح القمر في شكل خط مستقيم . أما كسوف الشمس فهو أن يقع ظل القمر على كوكب الأرض ويكون ظهور ذلك بوضوح في حالة الكسوف الكلي للشمس إذ ينطبق قرص الشمس حاجبا أشعة الشمس من الوصول إلى كوكب الأرض ولكن في منطقة لا تزيد مساحتها على 200 ميل مربع إذ يقع ظل القمر على سطح الأرض ويحدث إعتام كامل في سماء المنطقة وتظهر كأنها ليل إذ ترى النجوم والكواكب لامعة بغض النظر عن أن هذا الوقت هو الظهيرة أو بعدها أو قبلها بثلاث ساعات فهذا بوقت الكسوف الكلي للشمس . وهكذا نرى أن ظل الأرض يحدث لنا خسوف القمر ، وجسم القمر يحدث ظلّا للقمر على كوكب الأرض والظاهرتان تحدثان كل عام ولكن لا ننتبه لآيات الله الكونية ، وجاءت إشارة في كتاب الله الكريم في سورة النحل الآية 81 إذ قال تعالى : (‏وَاللَّهُ جَعَلَ لَكُمْ مِمَّا خَلَقَ ظِلَالًا) .

استخدم مقياس الظّل للدلالة على الوقت ، فنظرية المزولة الشمسية أساسها طول الظّل لعصا مثبتة في مركز قرص خشبي إذ يقسم طول النهار عند منتصفه أي وقت الظهيرة ليكون طول الظّل مدلول وقت معين ، وبديهيا فإن قياس المزولة للوقت هو قياس تقريبي ويختلف عند وجود الشمس في كل برج من أبراجها المعروفة ، وبصفة خاصة في برج الحمل حيث بداية الربيع ، ثم برج السرطان حيث بداية الصيف ، ثم برج الميزان حيث بداية الخريف ، ثم برج الجدي حيث بداية الشتاء ، ويكون كل ذلك محسوبا لنصف الكرة الشمالي فقط لتختلف هذه الفصول الأربعة في نصف الكرة الجنوبي ، كما أن حركة الظّل يمكن بها تحديد صلاة الظهيرة إذ يكون الظّل أقصر ما يكون عند ذلك اليوم ، وتحديد صلاة العصر بطول الظهيرة مضافا إليها الظّل الكامل المحسوب له ظل الظهيرة ، أما صلاة المغرب في اختفاء الظّلال تماما باختفاء قرص الشمس .

وليس في كل ظل نجد الراحة فهناك عذاب من الظّل أشار إليه الله سبحانه وتعالى في سورة المرسلات الآيتين 30 و31 إذ قال جل وعلا : (‏انْطَلِقُوا إِلَى ظِلٍّ ذِي ثَلَاثِ شُعَبٍ) (‏لَا ظَلِيلٍ وَلَا يُغْنِي مِنَ اللَّهَبِ) .

وأفاد المفسرون في ذلك أن ظل الدخان المقابل للهب لا ظليل هو نفسه ولا يغني من اللهب فإن لهب النار إذا إرتفع وصعد معه دخان فيكون من شدته وقوته له ثلاث شعب ، وهكذا جاءت الآية الكريمة لتوضح لنا أن الدخان الناتج عن اللهب يعمل ظلالا ولكنها مملوءة بالسموم والحرور . نسأل الله عز وجل أن يرحمنا من عذاب يوم الظّلة وأن يظللنا بوشاح رحمته في يوم لا ظل إلا ظله ولنرفع أكف الضراعة ونبتهل إليك يا رحمن يا رحيم أن تطفي نار الحروب البشرية الحمقاء التي تأكل الطيب قبل الخبيث وأن ترفع راية الإسلام في كل مكان .

ويطول المقال بنا في هذا الموضوع المتعلق بالفلك فما أكثر آيات الله المسطورة المتطابقة مع آيات الله المنظورة ، وما أكثر الثوابت القرآنية الشاملة وما أعظم الهندسة القرآنية التي تحاكي الهندسة الكونية في الآفاق كما في الأنفس .

وإذا كان لابد من إشارة أخيرة فلا ننسى فضل العلماء المسلمين في مجال الفلك على العالم أجمع ، ولعل أبرز أعلامنا الأماجد في هذا الضرب من العلم هو البيروني بكتبه ومؤلفاته الشهيرة ، و(البلخي) العالم الفلكي المسلم الذي ذاع صيته ، وأدت كتاباته ومؤلفاته إلى اعتراف علماء الفلك المعاصرين ومن سبقهم من إيطاليين وإنكليز وغيرهم بإنجازاته فجعلوه من أبرز علماء الفلك العالميين الذين أثروا هذا العلم أيما إثراء فأطلقوا اسمه على أقسام من كلياتهم ومراكزهم البحثية الفلكية

وشكرا على دخولك الكريم  

[فلكينو]

السلام عليكم .....

شكرا على الموضوع الرائع و تم نقله الى منتدى علوم الفيزياء ان شاء الله

و لكم جزيل الشكر ...... '>