آلبرت انیشتین یکی از شخصیت های برجسته ی فیزیک بود. او به غیر از ارائه تئوری نسبیت خاص و نسبیت عام در پیشرفت مکانیک آماری ، اصل برابری جرم و انرژی، تئوری حرکت براونی و اساس تئوری فوتونی نور نقش بسزایی داشته است. انیشتین در 14 مارس 1879 میلادی در شهر بوهم آلمان مصادف با آزمایش مایکلسون-مورلی ، ارائه تبدیلات لورنتس و کشف عناصر رادیو اکتیو و مدل اتمی تامسون بود.

انیشتین دکترای خود را در سال 1905 میلادی از دانشگاه زوریخ دریافت کرد و در همین سال چهار مقاله مهم در ضمینه مطالب ذکر شده در بالا در مجله ی فیزیک آن زمان منتشر کرد. انیشتین در 1909 میلادی به مقام استادی دانشگاه زوریخ رسید و در سال 1913 استاد دانشگاه برلین شد و در این زمان بود که بر روی تئوری نسبیت عام کار می کرد تا سرانجام در سال 1916 مهمترین مقاله خود را در باره نسبیت عام ارائه داد. انیشتین در سال 1921 به علت تخقیقاتش بر روی فوتون ها و تئوری کوانتوم موفق به دریافت جایزه نوبل شد. او در 18 آوریل 1955 دیده از جهان فرو بست.

 

اصول موضوع نسبیت خاص: انیشتین در سال 1905 نسبیت خاص را با دو اصل موضوعی در مورد دستگاه های لخت بیان کرد و نسبیت عام را که در مورد دستگاه های شتاب دار است در سال 1916 پیشنهاد نمود.

نسبیت خاص با دو فرض اساسی زیر ارائه گردید:

الف- قوانین فیزیک از دید هر دو ناظری که نسبت به هم دارای سرعت ثابت خطی باشند یکسان هستند.

ب-در خلاء مقدار سرعت نور در تمام دستگاه های لخت و برابر8^10×3 و مستقل از حرکت چشمه آن منتشر می شود.

 

همزمانی و غیر همزمانی دو رویداد: در چهارمین رابطه تبدیلات گالیله ای که در ان t1=t2 است چنین نتیجه می شود که در هر دو چارچوب مرجعی که به طور یکنواخت نسبت به هم حرکت می کنند برای کلیه مکان ها و زمان ها مقیاس زمان یکسانی وجود دارد، ولی در نسبیت خاص انیشتین دو رویدادی که در یک چارچوب مرجع هم زمان مشاهده می شوند در چارچوب مرجعی که نسبت به این چارچوب حرکت می کند هم زمان نخواهد بود.

لورنتس با توجه به آزمایش مایکلسون-مورلی با فرض مطلق بودن زمان تبدیلات خود را در مورد معادلات الکترومغناطیس ماکسول ارائه کرد و در مورد زمان به رابطه:

T2= ((T1-U)/(c^2^x1)/ ((1-U^2/c^2) ^1/2))   

رسید . انیشتین مستقل از محاسبات لورنتس در مورد تبدیلات با استفاده از دو اصل نسبیت و با نفی دستگاه مرجع اتر این تبدیلات را بدست آورد و در مورد دو زمان T1 و T2 که در دو سیستم مختصات s1 و s2 که در ان s2 با سرعت V  نسبت به s1 در حرکت است رابطه اتساع زمان دو دستگاه را با رابطه:

T2=T1/ ((1-V^2/C^2) ^1/2)     

و همچنین فرمول انقباض طول را با استفاده از همان دو اصل برای دستگاه های s1 و s2 به صورت:

L2=L1 ((1-V^2/C^2) ^1/2)

بدست آورد.

جمع نسبیتی سرعت ها: در نسبیت گالیله ای سرعت ها به صورت برداری جمع پذیر بودند یعنی U2=C±U1.

پس از ارائه رابطه لورنتس، انیشتین همان روابط  را مستقلا با در نظر گرفتن حدی برای سرعت نور بدست آورد و با استفاده از قانون ترکیب سرعت ها را به صورت زیر ارائه داد:

U2=(C+U1)/ (1+ (CU1/C^2))

رابطه بالا به جمع نسبیتی سرعت ها موسوم است که برای سرعت های کوچک نسبت به سرعت نور همان نسبت گالیله ای را برای جمه سرعتها نتیجه می دهد.

تغیرات جرم نسبیتی و هم ارزی جرم و انرژی

در مکانیک کلاسیک ، جرم ثابت در نظر گرفته می شود و برای سرعت نور ، سرهت نامتناهی قابل قبول است. اما در نسبیت ، حدی برای سرعت نور وجود  دارد . انیشتین جرم را تابعی از سرعت در نظر گرفت و با استفاده از تبدیلات لورنتس جرم نسبیتی را به صورت:

M= (mo)/ ((1-v^2/c^2) ^1/2)

نشان داد . تنیجه تعریف جدید هم ارزی جرم و انرژی را به میان آورد و رابطه معروفE=mc^2  ارائه گردید.

این رابطه دو قانون بقای انرژی و جرم  در مکانیک کلاسیک را در هم ریخت و تنها یک قانون یعنی قانون بقای جرم – انرژی را بوجود آورد و به این نتیجه می رسیم که جرم یک جسم میزانی از محتوای انرژی آن است.

 

منابع مورد استفاده:

نسبیت و مفهوم آن نوشته آلبرت انیشتین، مترجم: محمد رضا خواجه پور

 

مبانی فیزیک نوین نوشته وایدنز وسلز، مترجم:علی اکبر بابایی

آشنایی با نسبیت خاص نوشته رابرت رزنیک،مترجم: جعفر گودرزی