Sunday, July 16, 2006

أشكال (الزمكان) و نظرية النسبية العامة

قبل أن نتكلم عن النسبية العامة يجب أن نأخذ فى اعتبارنا بعض المصطلحات الجديدة مثل
أشكال الزمكان
هى رسم لإحداثيات الزمن و المكان الخاصة بجسم (أو جسيم) ما
(تخطيط لبعدى الزمن والمكان)
الخط العالمى
هو خط فى شكل(الزمكان) يوضح حركة الجسم خلال بعدى الزمن و المكان
مثال
الخط العالمى لجسم ساكن أو جسم يتحرك بسرعة منتظمة هو خط مستقيم
و الخط العالمى لجسم متحرك بعجلة هو خط منحنى

و الآن رجوعاً إلى النسبية العامة
طورت هذه النظرية على يد " ألبرت أينشتاين" لتغطى جميع حالات الأنظمة المتحرك بعجلة (و ينطبق عليها قانون نيوتن اللأول) وليست الأنظمة المتحركة بسرعة منتظمة كما فى النسبية الخاصة
و قد وجد أينشتاين أن هناك علاقة بين النسبية العامة وبين الجاذبية؛ كيف؟
حيث أن الخط العالمى لجسم يتحرك بعجلة يجب أن يكون منحنى ، فإن الجسم المتحرك تحت تأثير الجاذبية يجبأيضاً أن يكون له خط عالمى على شكل منحنى أو يتبع مسار منحنى فى شكل الزمكان
وعلى ذلك فإن الكتلة المسئولة عن تكوين مجال الجاذبية لابد لها أن تغير من شكل (الزمكان) حتى تجعل الخط العالمى للجسم المتأثر بالجاذبية يبدو منحنى

لكى تتخيل هذا بصورة أفضل
تصور أن لدينا ملاءة واسعة من المطاط و مرسوم عليها احداثيات متعامدة تماماً (مثل ورقة الرسم البيانى)
عند وضع كرة زجاجية صغيرة على هذه الورقة المطاطية فسوف تأخذ مساراً مستقيماً هو أحد لاخطوط العالمية المرسومة (لا مجال جاذبية يؤثر عليها)أما إذا وضعت كرة معدنية كبيرة على هذه الورقة المطاطية فسوف تقوم بتشويه صورة الخطوط المرسومة و تصبح خطوطاً منحنية
و عندها إذا وضعت الكرة الصغيرة سوف تأخذ مساراً منحنيأ و يقال حينها أن الجسم متأثر بمجال الجاذبية

و بذلك فإن الجاذبية ليست قوة كما هو معهود فى قوانين نيوتن التقليدية

الخلاصة
تنص النسبية العامة لأينشتاين على
القوانين الفيزيائية ثابتة فى كل الأنظمة (لاحظ أنه لا توجد عبارة تؤكد ثبات سرعة الضوء)
الكتلة تغير شكل (الزمكان) بالانحناء ، و شكل (الزمكان) يجبر الكتلة (الصغيرة)على التحرك (كما يريد هو)
ملحوظة
كلمة (الزمكان) مشتقة من كلمتى الزمن والمكان وقد تم دمج المقطعين
المصدر
Fundamentals of college physics (second edition)
(Peter. J. Nolan)
Pages: 891, 892, 908, 915, 916, 917.

Raceman…

posted by scientific @ 9:54 AM 0 comments

Spacetime diagrams and the General Theory of Relativity

Before talking about the general relativity, we must consider some new idioms like:
"Spacetime diagram": It is a graph of a particle's space and time coordinates.

"World line": A line in spacetime diagram that shows the motion of a particle through the spacetime.

Examples:
A world line of a particle at rest or moving at a constant velocity is a straight line.
A world line of an accelerated particle is a curve.

Now back to the general relativity, this theory was developed by "Albert Einstein" to cover the cases of the accelerated frames of reference (not the frames at const. velocity like the special relativity).
He found that there is a relation between the general relativity and the (gravitation), How?
Since the world line of an accelerated particle is curved, a particle moving under the effect of gravity must have a curved world line in spacetime .
Hence, the mass that is responsible for causing the gravitational field must warp the spacetime to make the world lines of spacetime curved.

To imagine the warping, consider a rubber sheet with a rectangular grid painted on it.
A small ball (m) moves in a straight line on the rubber sheet, while a big metallic ball (M) distorts the shape of the rubber sheet (and the grid).
Now the small ball (m) is no longer moves in a straight line path but curves around the big ball.
So, the gravity is no more to be thought as a force in the Newtonian tradition.

Conclusions:
The General Theory of Relativity states that:
1- The laws of physics are the same in all frames of reference. (Note that there is no statement about the constancy of the velocity of light)
2- Mass (matter) warps the spacetime and spacetime tells the matter how to move.
So, gravity is the consequence of the warping of spacetime by matter.

Reference:
Fundamentals of college physics (second edition)
(Peter. J. Nolan)
Pages: 891, 892, 908, 915, 916, 917.

Raceman…

posted by scientific @ 9:33 AM 0 comments