النظرية النسبية الخاصة وفرضيتا اينشتين

النظرية النسبية الخاصة

تصف الفيزياء الكلاسيكية (قوانين نيوتن) حركة الأجسام ذات السرعات القليلة، بينما تحكم النظرية النسبية الخاصة التي اقترحها اينشتين عام 1905 حركة الأجسام التي تقترب سرعتها من سرعة الضوء. وتعد من أكثر النظريات إثارة لأنها أحدثت العديد من التغيرات في مفاهيم الفيزياء الكلاسيكية وطبيعة الجسيمات النووية وبعض الظواهر الكونية.

يعتمد مفهوم النسبية على أطر الإسناد، وهي موقع الجسم الذي يرصد فيه المراقب حدثاً ما في زمن معين. وقد اعتمدت النسبية أربعة إحداثيات (x, y, z, t) بدلاً من ثلاثة في الفيزياء الكلاسيكية.

أطر الإسناد القصورية: أطر يتحرك أحدها بسرعة ثابتة نسبة إلى الآخر، وتكون متطابقة لحظة بدء الحركة أو القياس.

• وفقاً للميكانيك الكلاسيكي: الزمن المقاس للحدث هو ذاته في كلا الإطارين القصوريين $(s, s^{\prime})$ ويسير بالمعدل نفسه بغض النظر عن سرعة الإطارين، فالمدة بين حدثين متعاقبين واحدة لكلا الراصدين.
• وفقاً للنظرية النسبية: يصبح هذا الافتراض غير صحيح عندما تكون سرعة الجسم مقاربة لسرعة الضوء، فيجب اعتماد فرضيات النسبية.

فرضيتا اينشتين

• قوانين الفيزياء يجب أن تكون واحدة في جميع أطر الإسناد القصورية.
• سرعة الضوء في الفراغ مقدار ثابت $(c=3\times10^{8}\,m/s)$ في جميع أطر الإسناد القصورية بغض النظر عن سرعة المراقب أو مصدر الضوء.

وقد دعم مايكلسون ومورلي هاتين الفرضيتين عام 1887 بتجربة أثبتت أن سرعة الضوء ثابتة عند انتقاله بالاتجاهات المختلفة، وبذلك أسقطت نظرية الأثير.