‍ دنیای انیشتین #بخش_دوم اگر به موضوع ثابت بودن سرعت نور خوب دقت کرده باشید، حتما با یک پرسش آزار دهنده مواجه می شوید. اگر برای من متحرک و شخص ساکن، سرعت نور یکی است، پس تکلیف قانون بقای انرژی چه می شود؟ نکته جالب اینکه خدشه ای به این قانون وارد نمی شود. چرا؟ چون اگر شما به سمت نور در حرکت باشید، با اینکه فوتونها با سرعت یکسانی به شما بر خورد می کنند، اما این فوتونها انرژی بیشتری دارند. پدیده دوپلر در اینجا نیز صادق است. اگر شما به سمت نور درحرکت باشید، طول موج نور کاهش و برعکس آن افزایش پیدا می کند. حتما می دانید که طول موج کوتاهتر نور به معنای انرژی بیشتر است. برای نور مرئی هرچه سریعتر به سمت آن بروید، نور مشاهده شده به سمت آبی تمایل پیدا می کند و اگر در حال دور شدن از منبع آن باشید به سمت قرمز. این موضوع در مورد حرکت منبع نور نیز صادق است. اینشتین به جای وصله پینه کردن فیزیک نیوتنی، آن را یک جا کنار گذاشت. البته نظریه نسبیت خدشه ای به تئوری ماکسول وارد نساخت. اینشتین فرض وجود اتر را به کلی کنار گذاشت و با دو اصل مهم بنای نسبیت خاص را پایه ریزی نمود : ۱- سرعت نور در فضای خلا، مستقل از حرکت فرستنده یا گیرنده آن ، همواره ثابت است. ۲- در دو دستگاه مختصات که نسبت به یکدیگر حرکت یکنواخت دارند، تمام قوانین جهان به صورت یکسان عمل می کنند. اگر اصل ثابت بودن نور را که تجربه آن را تایید می کند، بپذیرید، آنگاه به ناچار باید اصول بدیهی و به ظاهر قدرتمند فیزیک نیوتنی را کنار بگذارید. مانند زمان مطلق! زمانی که در فیزیک کلاسیک در تمام نقاط کیهان به صورت یکنواخت در حال گذر است. ظاهرا حیف شد که این فرض خوشایند از بین رفت، در عوض جایش را یک سرعت مطلق گرفت. در فیزیک نیوتنی سرعت مرجعی وجود ندارد. سرعت هر جسمی در کیهان به ناظر آن بستگی دارد. در نسبیت خاص سرعت نور ثابت و مستقل از ناظر خود می باشد. ظاهرا رویای سفر با سرعت نور اینشتین را به سمت بازی با زمان نیوتنی هل داد. وی یک بار سوار بر اتوبوسی به عقب باز گشته و به برج ساعت معروف برن می نگرد و … یک جرقه در مغز که ویژه افراد کنجکاو و پرسشگر است : اگر این اتوبوس با سرعت نور از این برج دور شود … بله! ساعت بالای برج متوقف می شود. اینشتین می گوید در این لحظه یک توفان ذهنی در مغز او به پا شد: نسبیت خاص! برای ما نیز تصور اینکه ساعت از حرکت می ایستد، راحت است. نوری که از عقربه های متحرک ساعت حرکت می کند، دیگر به ما نمی رسد. یعنی عقربه ها تکان نمی خورند. حتی اگر با سرعت بیشتر از نور بروید، از فوتون های زمان گذشته ساعت سبقت گرفته و در کمال تعجب مشاهده می کنید که ساعت و زمان به سمت عقب در حرکت است. تا اینجا یک رویا پردازی جالب بود، اما ذهن ما خیالمان را راحت می کند : این تنها یک تصویر متوقف شده از ساعت است. نگران نباش! عقربه های ساعت در حال حرکت یکنواخت خود است (تصور ذهنی راحت) اینشتین به همین راحتی فکر نکرد. در واقع راهی برای اثبات آن تصور ذهنی راحت وجود ندارد (چرا؟). بنابراین او ثابت کرد که در سرعتهای نزدیک به نور ، زمان واقعا کند می شود! هر چه در فضا تندتر حرکت کنید، زمان کندتر می شود. زمان و فضا یکی هستند! بدین ترتیب زمان، نسبی شده و فضا – زمان مطلق می شود. در ادامه خواهیم دید که جرم نیز نسبی می شود. اگر در فیزیک نیوتنی مثلا جرم یک گلوله در تمام حالات ثابت است. در نسبیت خاص با افزایش سرعت بر جرم افزوده می شود. اگر در حد یک دانش آموز با ریاضی آشنا هستید و کمی صبر و حوصله برای فهم ریاضی نسبیت دارید، به ادامه مطلب توجه کنید : فرض کنید شخصی درون یک واگن شیشه ای با سرعت v نسبت به شما در حرکت است. شما بر روی یک پل ساکن، این واگن را از بالا مشاهده می کنید. شخص درون واگن یک توپ تنیس را با سرعت v’به سوی پنجره مقابل خود (یعنی مسیر عرضی قطار) پرتاب می کند و فرضا توپ پس از برخورد به پنجره با همان سرعت و در همان امتداد مستقیم به نزد شخص درون قطار باز می گردد. مسیر توپ برای شخص درون واگن یک خط مستقیم رفت و برگشتی است، اما از دید شما ساقهای یک مثلث متساوی الساقین را طی می کند(چرا؟). اگر عرض واگن را D در نظر بگیریم، مسیر رفت و برگشت توپ برای شخص درون قطار برابر با ۲D است. این مسیر از دید شما طولانی تر و مثلا برابر با ۲L است. L یکی از ساق های آن مثلث است. گفتیم سرعت توپ برای شخص داخل قطار v’ است. سرعت توپ از دید شما چقدر است؟ برای شما توپ در دو جهت سرعت دارد. یکی v در جهت حرکت قطار و دیگری v’ در جهت عمود بر آن و به سمت پنجره واگن.