תורת היחסות
מתוך ויקיפדיה, האנציקלופדיה החופשית
תורת היחסות כוללת שתי תאוריות פיזיקליות שפותחו על-ידי אלברט איינשטיין, ושינו את תפיסת העולם של הפיזיקה בכל הנוגע למושגי היסוד שלה: זמן, מרחב, מסה ואנרגיה. עקב גודל המהפכה שבתאוריות אלה הרגיש איינשטיין צורך להתנצל בפני סר אייזק ניוטון על כך שתיקן את כללי המכניקה הקלאסית שלו.
התורה הראשונה, תורת היחסות הפרטית, שפורסמה על ידי איינשטיין בשנת 1905, באה לענות על קשיים בהבנת התנהגות האור. תוצאות הניסוי של מייכלסון ומורלי אשר פיצל אלומת אור למספר כיוונים והוחזר היו בלתי מובנות על בסיס ההנחה שגם ביחס למהירות האור, כמו ביחס לכל מהירות אחרת, מתקיים הכלל של חיבור מהירויות. לפי כלל זה, אם מכונית נוסעת ב-99% ממהירות האור אז לכאורה האור מפנסי המכונית צריך לצאת בכמעט פעמיים מהירות האור, אבל לא זה המצב.
בבסיס ההסבר שנתנה תורת היחסות הפרטית לתופעה זו עומדות שתי הנחות (פוסטולטים):
1. מהירות האור קבועה לכל צופה ולא משנה מה המהירות היחסית שלו, כלומר כולם רואים אותה מהירות קבועה שמסומנת באות c (מהירות האור בריק, בערך 300 אלף קילומטרים בשנייה).
2. חוקי הטבע זהים בכל המערכות האינרציאליות, דהיינו אלה שנשמעות לחוקי התנועה הראשון והשני של ניוטון.
כתוצאה מהנחות אלה נובעים דברים חדשים ומסעירים:
- התארכות הזמן: אם מישהו נע יחסית אלי במחצית מהירות האור אזי כאשר אני מסתכל על מחוגי השניות שלו אני אראה תזוזה של שנייה כל 1.15 שניות בשעון שלי. מי שנע לא חש בתופעה זו.
- התקצרות האורך: אם חללית נעה ביחס אלי במחצית מהירות האור אזי כאשר אני מסתכל על אורכה הוא מתקצר ב-13% לעומת האורך במנוחה, אבל מי שבחללית לא יראה שום שוני.
- עליית המסה: אם חללית נעה ביחס אלי במחצית מהירות האור המסה שלה תהיה ב-15% יותר מאשר המסה שלה במנוחה, אבל מי שבחללית לא ימדוד שום שינוי.
- יחסיות הבו זמניות: צופה א' רואה שני ארועים רחוקים זה מזה מתרחשים סימולטנית, צופה ב' הנע ביחס לצופה א' יראה אותם מתרחשים בזמנים שונים.
דבר נוסף שחידשה התורה הוא שקילות המסה והאנרגיה - לכל גוף יש אנרגיה אשר אינה קינטית או פוטנציאלית והיא יחסית למסה שלו, על-פי הנוסחה המפורסמת E=mc2. מכאן שכל גוף יכול להיות מומר באנרגיה שוות ערך למסתו - מה שמהווה היסוד התיאורטי לפיתוח פצצת אטום בפרט ואנרגיה גרעינית בכלל. ניצול מלא של שקילות זו מתרחש כאשר חומר ואנטי-חומר מתנגשים, אז הם מתאיינים, דהיינו הופכים לאנרגיה ללא שארית ממהותם המקורית.
בשנת 1915 חולל איינשטיין מהפכה גדולה עוד יותר כשפרסם את התורה השנייה:
תורת היחסות הכללית אשר מטפלת בגופים בתאוצה ומנסה להסביר את תופעת הכבידה, כלומר המשיכה הקיימת בין כל שני גופים בעלי מסה. ההסבר אומר שכל מסה מעקמת את המרחב סביבה ויוצרת מעין "שקע" אשר קובע את תנועת החומר ואף האנרגיה - כפי שמתבטא בתופעה המכונה עידוש כבידתי, שבה אור משנה מסלולו בקרבת מסה גדולה, שצפייה בה הייתה אחת האישושים העיקריים לתאוריה זו.
[עריכה] ראו מאמרים ראשיים
[עריכה] קישורים חיצוניים
- Al's relativistic adventures לומדה קצרה העוסקת בתורת היחסות (אנגלית)
- יואב בן-דב, סרגלים ושעונים - תורת היחסות הפרטית, בספר מבוא לפיזיקה: היסטוריה, תאוריות ומושגים
- יואב בן-דב, כבידה ועיקום - תורת היחסות הכללית, בספר מבוא לפיזיקה: היסטוריה, תאוריות ומושגים
- אבני דרך, עשר התגליות הגדולות בפיזיקה ובאסטרונומיה, באתר ifeel
| נושאים בפיזיקה |
|---|
|
מכניקה קלאסית | אלקטרומגנטיות | תורת היחסות | פיזיקת חלקיקים | תורת השדות הקוונטית | מכניקת הקוונטים | פיזיקת מצב מעובה | מכניקה סטטיסטית | תרמודינמיקה |
