מהי תורת היחסות המיוחדת?

תורת היחסות הפרטית של אלברט איינשטיין היא הסבר כיצד שינוי במהירות של עצם משפיע על מדידות הזמן, המרחב והמסה שלו.

ניסויים שעזרו לבסס תיאוריה של אלקטרומגנטיות הראו גלים בשדה אלקטרומגנטי (שאותו אנו רואים כאור) רוכס דרך חלל ריק במהירות של 299,792,458 מטר לשנייה (כ-186,000 מייל לשנייה).

אף פעם לא מהר יותר. לעולם לא איטי יותר.

זֶההגבלת מהירות בודדתגם במקרה זהה לא משנה כמה מהר מתבונן זז, וזה באמת לא הגיוני בהתחלה. אז ב-1905, איינשטיין כתב מאמר מפרט הסבר מוזר.

כיצד משפיעה המהירות על הזמן והמרחב?

של אייזק ניוטון שלושה חוקי תנועה לתאר קשר בין כוח, מסת עצם והתאוצה שלו. החוקים האלה חלים על כולם, ללא קשר לאופן שבו הם נוסעים במקרה.

ליצן שמארח נוסעים ברכבת יכול לסמוך על כדורי הג'אגלינג שלהם יעלו וירדו בקצב איטי ויציב. מצד שני, נוסעים שעוברים ברכבת דוהרת שנייה היו מסתכלים מבעד לחלון כדי לראות את כדורי הג'אגלינג האלה חולפים במהירויות המשולבות של שתי הרכבות. שום דבר מוזר שם.

אם הכדורים האלה היו גלי אור, הם יכלו לנוע רק במהירות בודדת, לא משנה מי צפה. גם הנוסעים שישבו ליד הלהטוטן היו רואים את הכדורים נעים מעלה ומטה במהירות קלה. היושבים על הרכבת החולפת יראו גם אותם נעים באותה מהירות בדיוק, למרות ההבדלים בין מהירות הרכבת.

עבור כדורי ג'אגלינג הנעים לאט, זה מספיק קשה לדמיין. מואץ למהירות האור, זה דורש קצת חשיבה חכמה כדי להבין.

הפתרון של איינשטיין היה לראות בזמן ובמרחב גורמים יחסיים. על פי תורת היחסות הפרטית, התאוצה משנה את ההשוואה של זמן ומרחק בין צופים, במיוחד כשהתאוצה הזו הופכת למהירה במיוחד.

אדם ברכבת החולפת עובר עם להטוטן סופר רזה ואיטי על הסיפון, כדורי הג'אגלינג הדקיקים שלו כמעט ננעלים בחלל כשהוא חולף במהירות גבוהה. הלהטוטן לא יחשוב שהם איטיים או רזים בכלל, אלא יחשוב שאלו ברכבת השנייה נראים רזים ואיטיים במיוחד.

גם לא 'שגוי' במה שהם רואים. אין עמדה מוחלטת לגבי זמן או מרחק. 'נכון' תלוי רק בהקשר של ההבדל במהירות של כל אדם.

מה המשמעות של E = mc2?

איינשטיין המציא משוואה חדשה כדי לתאר כיצד מסה וכוח קשורים כדרך לתמוך ברעיון החדש שלו. הוא לא היה היחיד שהרהר במערכת היחסים הזו באותה תקופה - פיזיקאים אחרים, כמו אנרי פואנקרה , הראו גם כיצד אנרגיה ומסה קשורות קשר הדוק.

עבור עצם במנוחה, איינשטיין הראה כיצד המסה הכוללת שלו שווה לאנרגיה שלו כפול ריבוע מהירות האור. או, בניסוח אחר, E = m x c^2.

מכיוון שמהירות האור קבועה, מסה ואנרגיה הם שני צדדים של אותו מטבע. על ידי הוספת אנרגיה, כמו על ידי דחיפה, אתה גם מוסיף מסה. ככל שהעצם המאיץ צובר יותר מסה, הוא דורש עוד יותר אנרגיה כדי להאיץ, מה שבתורו מקשה עוד יותר על הדחיפה.

תורת היחסות המיוחדת אולי נראית מוזרה, אבל יותר ממאה שנה אחרי שאיינשטיין כתב את הצעתו, היא הפכה לאחת מהןהתיאוריות הנתמכות ביותרבפיזיקה.

עבור כל דבר שמשתרך בקצב ארצי - קצב יומיומי בין אם זה להטוטנות בכדורים, רקטות, כדורים או נמלים שוורים - כללי היחסות הפרטית לא באמת עושים הבדל רב. אבל עבור כל אובייקט במהירויות 'יחסיות' מהירות בטירוף (כלומר מהירויות שמתקרבות לזו של האור) תורת היחסות הפרטית באמת תופסת אגרוף.

כל המאמרים מבוססי הנושא נקבעים על ידי בודקי עובדות להיות נכונים ורלוונטיים בזמן הפרסום. ניתן לשנות, להסיר או להוסיף טקסט ותמונות כהחלטת עריכה כדי לשמור על עדכניות המידע.