اذا
اخذنا ثلاث اجسام الاول ساكن, الثانى يتحرك بسرعة v بالنسبة للاول, و
الثالث يتحرك بسرعة u بالنسبة للثانى, فإن سرعة الثالث بالنسبة للاول هى
المجموع
s=u+v
هذه النتيجة تقريبا بديهية و هى قانون تركيب السرعات فى الميكانيك الكلاسيكى. اذا طبقنا على الضوء. مثلا نأخذ الجسم الثالث عبارة عن فوتون, سرعته هى c بالنسبة للمعلم الثانى, مباشرة نستنتج من القانون اعلاه, ان سرعته بالنسبة للمعلم الاول هى c+v. اى انها زادت و هذا يتعارض مع مسلمة ثبات سرعة الضوء بالنسبة لجميع المعالم العطالية. الحل نجده فى النسبية الخاصة الذى يعطى قانون تركيب السرعات بالعلاقة فى الصورة ادناه. طبق الان على الضوء. ماذا تكتشف?
s=u+v
هذه النتيجة تقريبا بديهية و هى قانون تركيب السرعات فى الميكانيك الكلاسيكى. اذا طبقنا على الضوء. مثلا نأخذ الجسم الثالث عبارة عن فوتون, سرعته هى c بالنسبة للمعلم الثانى, مباشرة نستنتج من القانون اعلاه, ان سرعته بالنسبة للمعلم الاول هى c+v. اى انها زادت و هذا يتعارض مع مسلمة ثبات سرعة الضوء بالنسبة لجميع المعالم العطالية. الحل نجده فى النسبية الخاصة الذى يعطى قانون تركيب السرعات بالعلاقة فى الصورة ادناه. طبق الان على الضوء. ماذا تكتشف?
عودة الى مسألة علاقة تركيب السرعات اعلاه.
حتى نبرهن بشكل شفاف و بسيط على أن السرعات كلها محدودة بالمخروط الضوئى, اى اقل من c, نُدخل مفهوم السرعانية rapidity المعرفة ب
v= c.tanh r/c
اذن r هى السرعانية المرفقة بالسرعة v. من خواص الدالة tanh انها تأخذ المجال من -1 الى +1 الذى تعيش فيه السرعة v الى المجال ناقص لانهاية الى زائد لانهاية الذى تعيش فيه السرعانية r. لتكن s و t السرعانيات المرفقة بالسرعات u و w اعلاه. قانون تركيب السرعات النسبي اعلاه يصبح
t=r+s
بدون اى مجهود اضافى هذا يكفى لتبيان انه اذا كانت السرعات u و v اقل من c فان فانون التركيب اعلاه يؤدى الى سرعة w ايضا اقل من c.
حتى نبرهن بشكل شفاف و بسيط على أن السرعات كلها محدودة بالمخروط الضوئى, اى اقل من c, نُدخل مفهوم السرعانية rapidity المعرفة ب
v= c.tanh r/c
اذن r هى السرعانية المرفقة بالسرعة v. من خواص الدالة tanh انها تأخذ المجال من -1 الى +1 الذى تعيش فيه السرعة v الى المجال ناقص لانهاية الى زائد لانهاية الذى تعيش فيه السرعانية r. لتكن s و t السرعانيات المرفقة بالسرعات u و w اعلاه. قانون تركيب السرعات النسبي اعلاه يصبح
t=r+s
بدون اى مجهود اضافى هذا يكفى لتبيان انه اذا كانت السرعات u و v اقل من c فان فانون التركيب اعلاه يؤدى الى سرعة w ايضا اقل من c.
السؤال الاخر الذى طرحه ابو ازهر
هو هل يمكن للسرعات ان تكون اكبر من c فقط من القانون اعلاه. الجواب
نظريا نعم. هذه الجسيمات تسمى طاكيونات tachyons, لكن ميزتها, ان سرعتها
دائما تكون اكبر من c, لا يمكن للطاكيون ان تكون سرعته اقل من c من الاصل.
اذن عالم الطاكيونات منفصل عن عالم الجسيمات العادية. لكن هذه الجسيمات
تبقى افتراضية, ووجودها, اذا تأكد, يترتب عليه مشاكل جسيمة
بالنسبة لاستقرار المادة, بالنسبة للسببية و تناظرات لورنز. وهذه مشاكل ليست بالهينة, و على اساسها يرفض كثير من الفيزيائيين, وانا منهم بدون تردد, امكانية وجود الطاكيونات. رغم كل هذا فان البحث عن امكانية انهيار تناظر لورنز, هى مسألة جار البحث فيها, لانها مهمة لاسباب اخرى, و ايضا لان هذه هى الطريقة الوحيدة المعروفة التى يمكن ان تعطينا سرعات اكبر من سرعة الضوء. اما انهيار السببية فلا احد يتسامح مع هذا الامر الا الفلاسفة, اما عدم استقرار المادة فلا يتساهل معها الفيزيائيون قبل اى شخص اخر.
بالنسبة لاستقرار المادة, بالنسبة للسببية و تناظرات لورنز. وهذه مشاكل ليست بالهينة, و على اساسها يرفض كثير من الفيزيائيين, وانا منهم بدون تردد, امكانية وجود الطاكيونات. رغم كل هذا فان البحث عن امكانية انهيار تناظر لورنز, هى مسألة جار البحث فيها, لانها مهمة لاسباب اخرى, و ايضا لان هذه هى الطريقة الوحيدة المعروفة التى يمكن ان تعطينا سرعات اكبر من سرعة الضوء. اما انهيار السببية فلا احد يتسامح مع هذا الامر الا الفلاسفة, اما عدم استقرار المادة فلا يتساهل معها الفيزيائيون قبل اى شخص اخر.
No comments:
Post a Comment