الزمكان ...

استعرض الموضوع السابق استعرض الموضوع التالي اذهب الى الأسفل

الزمكان ...

مُساهمة  طارق فتحي في السبت يناير 10, 2015 10:51 pm

انحناء الزمكان ممثلا في بعدين.المادة تغير شكل الزمكان ويفسر هذا الانحناء الجاذبية، هنا نرى أحد الأقمار الصناعية يدور في مجال جاذبية الأرض. بالمثل تدور الأرض حول الشمس في مجال جاذبيتها الكبير (غير ممثل هنا).
الزمكان (الزمان -مكان) مصطلح في الفيزياء (بالإنجليزية: Spacetime) حديث منحوت من كلمتي الزمان والمكان لتعبر عن الفضاء رباعي الأبعاد الذي أدخلته النظرية النسبية ليكون فضاء الحدث بدلاً من المكان المطلق الفارغ في الميكانيكا الكلاسيكية ونظرية الكم.
في هذا الفضاء الرباعي الأبعاد تميز كل نقطة برباعية (س، ع، ص، ز) حيث ترمز س، ع، ص إلى الإحداثيات المكانية ويرمز ز إلى الإحداثي الزمني.
فهو المزج بين الزمان والمكان في إطار واحد بحيث لا يتم الفصل بينهما عند إجراء الحسابات الفيزيائية.
ظهرت هذه الأطروحة بواسطة عالم الفيزياء ألبرت أينشتاين في نموذجه النسبي الخاص.
ظهرت الاطروحة لتحدد مكان جسم ما في الفضاء الشاسع بطريقة أكثر تحديدا بالاعتماد على عنصر الزمان بدلا من الاعتماد على الثلاثة محاور للمكان فقط.
بصفة عامة
تعوض النظرية النسبية الخاصة عن إحداثيات المكان الثلاثة (x,y,z) بإحداثيات أربع من ضمنها احداثية للزمن ct فتكون احداثية نقطة في الزمكان (ct,x,y,z). حيث c سرعة الضوء والزمن t.
وتمثل المساحة العنصرية في الميكانيكا الكلاسيكية  :
\,\mathrm ds^2=\mathrm dx^2+\mathrm dy^2+\mathrm dz^2.
أما في الزمكان فتوصف نقطة فيه بالأربعة إحداثيات وتسمى "حدث". وتعرف المساحة العنصرية في الزمكان ب:
\,\mathrm ds^2= c^2 \mathrm dt^2 - \mathrm dx^2 - \mathrm dy^2 - \mathrm dz^2.
أتاحت تلك الفكرة لأينشتاين دراسة حركة الأجسام بسرعات مقاربة لسرعة الضوء ، وتبدو عندها ظواهر طبيعية غريبة ، إذ تشكل سرعة الضوء حدا أقصى لحركة الأجسام واتتقال الطاقة وانتشار الموجات الكهرومغناطيسية وترتبت عليها استنتاجات غريبة ، ذلك لأننا نعهد في حياتنا العادية سرعات أقل بكثير من سرعة الضوء.
انحناء الزمكان وتسريع المركزية الطاردة
عندما تكون سرعة الجسم v صغيرة بالنسبة إلى سرعة الضوء c يكون انحناء المدار مساويا g/v2 حيث g ثابت الجاذبية ، أي يكون مساويا للتسارع الناشئ عن الطردالمركزي في حالة الميكانيكا الكلاسيكية. أما بالنسبة للضوء حيث v=c فتصبح (1 + v2/c2) قيمتها 2, ويكون احناء المدار ضعف 2g/v2 الحالة الكلاسيكية.
وبناء على ذلك يعاني شعاع الضوء القادم من أحد النجوم عند اقترابه من جاذبية الشمس انحناء مساويا ضعف انحنائه الذي تحسبه الميكانيكا الكلاسيكية. وقد ثبت ذلك في تجربة قام بها "آرثر إدينجتون" عام 1919 حيث رصد شعاع أحد النجوم خلال كسوف الشمس أثناء وجوده في جنوب أفريقيا.
وبسبب هذا الانحناء البسيط فلا تتبع أفلاك الكواكب حول الشمس شكل القطع الناقص تماما وإنما تتخذ شكل الزهرة ، قد ثبت ذلك أيضا بقياس دوران نقطة اقتراب كوكب المريخ عند أقرب نقطة بينه وبين الشمس .
ما هي حركة الأجسام ؟
تمثيل لانحناء الزمكان بالقرب من جرم سماوي.
إذا شوهدت حركة جسم معين من مواقع مختلفة تتحرك بالنسبة لبعضها البعض ظهرت فيها حركة الجسم بصور مختلفة. فمثلا يأخذ مسار حجر ساقط من طائرة شكل منحنى قطع مكافئ بالنسبة للأرض ، بينما يظهر مساره لراكب الطائرة كخط مستقيم ، من أعلى إلى أسفل.
فكيف يتحرك الحجر في الواقع؟ نجد أن هذا السؤال لا معنى له ، تماما كما لو سألنا "بأي زاوية يظهر القمر في الواقع ؟ ".
وينبع المسار الذي يتخذه جسم نفس الطبيعة "النسبية" التي تتصف بها صورة أحد المباني ، فأينما قمنا بتصوير منزل من الأمام أم الخلف نحصل على صورة مختلفة تعتمد على موقع المشاهدة. وكذلك يتخذ شكل منحنى جسم ساقط شكل منحنيات مختلفة تختلف باختلاف موقع المشاهدة أو المختبر الذي نجري منه القياس ، فهي تختلف إذا كنا نشاهده من على الأرض أم نشاهدة من طائرة أو غيرها.
أي عند عزمنا على دراسة مسار جسم يتحرك واجهتنا مشكلة اختيار موقع المشاهدة ، إذ أننا نريد عن طريق دراسة مساره التنبؤ بمساره في زمن قادم تحت ظروف معينة. أو بمعنى أصح نريد معرفة القوانين التي تتحكم في حركته وترغمه على اتباع هذا المسار بالذات.
avatar
طارق فتحي
المدير العام

عدد المساهمات : 2802
تاريخ التسجيل : 19/12/2010

معاينة صفحة البيانات الشخصي للعضو http://alba7th.3oloum.com

الرجوع الى أعلى الصفحة اذهب الى الأسفل

استعرض الموضوع السابق استعرض الموضوع التالي الرجوع الى أعلى الصفحة


 
صلاحيات هذا المنتدى:
لاتستطيع الرد على المواضيع في هذا المنتدى