سلسلة النظرية النسبية: النسبية الخاصة
لماذا لا تستطيع السرعات النسبية التراكم لتجاوز سرعة الضوء؟
السائل: «أنا شخص بالغ، أو في سن الحكمة على الأقل، أحاول أن أفهم لماذا لا شيء بوسعه السفر أسرع من سرعة الضوء؟»
«ما الذي سيحدث إن كنتم في رحلة عبر الفضاء في حافلة طولها خمسة أميال تنتقل بسرعة ميلٍ واحدٍ أقل من سرعة الضوء. من الخلف تبدأ بالركض في رواق الحافلة بسرعة ميلين في الساعة. بالنسبة للحافلة، أنت تركض بسرعة ميلين في الساعة، لكن بالنسبة لأي شيء خارج الحافلة، ألن تكون في تحركه بسرعة أسرع من الضوء بميلٍ في الساعة؟ وإن كان الأمر كذلك، كيف ستبدو الأمور من النافذة؟»
هذا سؤال جيد والجواب عليه هو أنّ قواعد إضافة السرعات النسبية تتغيّر في النسبية الخاصة.
في عالمنا المألوف، والفيزياء التي نستعملها بكثرة، إن كانت هنالك حافلة تنتقل بسرعة (v) وكان داخلها شخص يركض بسرعة (u) بالنسبة للحافلة وفي نفس اتجاه سيرها، فستكون سرعة الراكض بالنسبة للأرض فقط كالتالي:
هذا يسمى تحويل غاليليو. أمّا في نظرية النسبية الخاصة، تصبح السرعة بالنسبة للأرض كالآتي:
الآن هو تحويل لورنتز، هنا تستطيع ملاحظة أنه حتى ولو كانت كلا سرعتي الرجل (u) والحافلة (v) مساويتين لسرعة الضوء، أي أن u=c وv=c فإنّ سرعة الرجل بالنسبة للأرض ستكون مساويةً لسرعة الضوء.
لن تستطيع المضي أسرع من سرعة الضوء بالنسبة لأي شيء، أمّا في حال ما كانت السرعتان (u) و(v) تملكان قيمًا أصغر بكثير من سرعة الضوء فسيصبح العامل كالتالي:
وسيكون ضئيلًا جدًا، في الواقع سيكون صغيرًا لحد لن نستطيع ملاحظة تأثيره عند السرعات المألوفة عندنا، فتصبح العملية: w=u+v كافية للغاية.
بإمكانكم من خلال الآلة الحاسبة المتقنة الصغيرة لهذا الرابط الشارح لهذه العملية وبعض المعادلات الأخرى في النسبية الخاصة، وضع أعداد قريبة من قيمة سرعة الضوء في خانة السرعات للتأكد من استحالة بلوغ السرعة أكثر من سرعة الضوء (c). أيضًا حاولوا وضع سرعات ضعيفة مقارنة بالسرعة (c)، ثمّ قارنوا النتيجة مع عملية جمع بسيطة.
إعداد: نرجس دواق
تدقيق: أسامة القزقي
المصدر
