نسبیت آلبرت انیشتین

 کتاب نسبیت آلبرت انیشتین ترجمه حسن مرتضویان و مسعود حیدری نوری

نسبیت خاص (به انگلیسی: (SR)Special Relativity)‏ در این کتاب تاریخی بسیار جالب نظریه‌ای فیزیکی دربارهٔ اندازه گیری در چارچوب مرجع لخت است که در سال ۱۹۰۵ میلادی توسط آلبرت اینشتین در نوشتاری با نام "درباب الکترودینامیک اجسام متحرک" مطرح شد.[۱]. گالیلئو گالیله قبلا چنین اصلی را بیان نموده بود که تمام حرکات یکنواخت نسبی هستند و هیچ حالت سکون مطلق و تعریف شده ای وجود ندارد(چارچوب مرجع برتر وجود ندارد). این اصل امروزه اصل نسبیت گالیله خوانده می شود. انیشتین این اصل را با در نظرگرفتن پدیده سرعت ثابت نور گسترش داد؛ پدیده ای که به تازگی در آزمایش مایکلسون-مورلی مشاهده شده بود. [۲] او همچنین بیان نمود که این اصل برای تمام قوانین فیزیک صادق است که در آن زمان شامل قوانین مکانیک و الکترودینامیک می شد.[۳] این نظریه پیامدهای گسترده ای دارد که مورد تایید داده های تجربی قرارا گرفته اند [۴] و شامل موضوعاتی غیر شهودی همچون انقباض طول ، اتساع زمان و نسبیت همزمانی است. او مفهوم کلاسیک بازه زمانی ناوردا برای دو رویداد را با مفهوم ناوردایی بازه فضازمان تعویض کرد. می توان با استفاده از دو اصل نسبیت خاص و ترکیب آنها با سایر قوانین فیزیک به هم ارزی جرم و انرژی بر طبق اصل هم‌ارزی جرم و انرژی (E = mc2) رسید که c در آن برابر با سرعت نور در خلا است.[۵][۶] پیش بینی های نسبیت خاص با مکانیک نیوتنی در قلمرو مشترکشان همخوانی دارند. به ویژه در مورد سرعتهایی که از سرعت نور بسیار کوچکتر هستند. تاثیر نسبیت خاص هنگام بررسی اجسام در حال حرکت با سرعت‌های بسیار زیاد (نزدیک به سرعت نور) قابل توجه می‌شود. بنابر این نظریهٔ نسبیت همانطور که اصل همخوانی فیزیک ایجاب می‌کند باید نتایج مشاهدات قبلی را به شکل کامل تری بیان کند.مقایسه رابطه بین مکانیک نیوتنی و مکانیک نسبیتی همانند مقایسه بین تبدیلات لورنتس و گالیله است و می توان مطلب فوق را به بیان ریاضی به شکل زیر نمایش داد: ‎ \lim_{c \to \infty}(تبدیلات لورنتس) = (تبدیلات گالیله) ‎ البته در نظر داشته باشید که هنگامی که c به سمت بی نهایت میل می کند( همانگونه که پیش از اثبات متناهی بودن سرعت نور پنداشته می شد) کسر v/c به سمت صفر می‌رود. این بدان معناست که تبدیلات لورنتس که اساس نظریهٔ نسبیت خاص هستند در سرعت‌های بسیار کم نسبت به نور، نتایج یکسانی را با معادلات گالیله که اساس نسبیت نیوتونی هستند به دست می‌دهند. نظریه نسبیت خاص به ما می گوید که c تنها سرعت یک پدیده مشخص نیست بلکه یکی از ویژگیهای بنیادی شیوه ای است که فضا و زمان با یکدیگر به شکل فضا زمان یکپارچه گشته اند. یکی از پیامدهای این نظریه است که ذره ای که جرم لختی دارد هرگز سرعتش به سرعت نور نمی رسد. واژه خاص در نسبیت خاص به نشانگر حالت خاصی است که این نظریه در آن صادق است.این نظریه اصل نسبیت را تنها در مورد ویژه چارچوبهای مرجع لخت به کار برده است. به عبارت دیگر این طور پنداشته شده است که چارچوبهای مرجع نسبت به یکدیگر با سرعت یکنواختی حرکت می کنند.[۷] انیشتین نسبیت عام را معرفی نمود و اصل نسبیت را در حالت کلی تری به کارگرفت تا برای هر چارچوبی که قادر به تغییر مختصات عمومی است، صادق باشد. این نظریه تاثیرات گرانشی را هم در نظر می گیرد. این واژه امروزه کاربرد کلی تری پیدا کرده و برای ارجاع به هر موردی که در آن گرانش ناچیز است استفاده می شود. نسبیت عام تعمیمی بر نسبیت خاص است که گرانش را نادیده نمی گیرد. در نسبیت عام گرانش توسط هندسه نااقلیدسی توصیف می شود؛ به گونه ای که تاثیرات گرانشی با خمش فضازمان نمایش داده می شوند. نسبیت خاص تنهابه فضاهای تخت محدود است. همانگونه که خمش زمین در زندگی روزمره ناچیز به نظر می رسد خمش فضازمان نیز در مقیاسهای کوچک قابل صرف نظر کردن است و بنا بر این به صورت محلی نسبیت خاص تقریب قابل قبولی از نسبیت عام است