نسبیت خاص

درس نسبیت خاص یکی از درس‌های مشترک بین مقطع کارشناسی و کارشناسی ارشد در رشته فیزیک است که به‌منظوربه منظور آشنایی دانشجویان با بحث نسبیت خاص ارائه شده است. در این به مباحث چون سینماتیک، فضا زمان نسبیتی، دینامیک، الکترودینامیک و گروه لورنتز پرداخته خواهد شد. دوره آموزش نسبیت خاص با هدف آموزش مباحث این درس در مکتب خونه تهیه شده است که در ادامه به معرفی آن خواهیم پرداخت.

مقدمه‌ای نسبیت خاص

انیشتین یک نابغه بی‌همتا در علوم فیزیک بود که با بیان نظریه نسبیت در قرن بیستم میلادی، تحولی عظیم در کل دنیای فیزیک و به‌خصوصبه خصوص نجوم ایجاد کرد. نظریه نسبیت که دو زیرمجموعه نسبیت خاص (Special relativity) و نسبیت عام را شامل می‌شود اکنون به عنوان یکی از شاخه‌های مهم فیزیک در نظر گرفته می‌شود و یکی از دروس اصلی دانشگاهی است که در مقطع کارشناسی و کارشناسی ارشد تدریس می‌شود. هدف از برگزاری دوره آموزش نسبیت خاص کمک به دانشجویان برای فهم بهتر قوانین این علم به زبان ساده است. 

دوره آموزش نسبیت خاص

دوره آموزش نسبیت خاص در مکتب خونه با هدف آموزش مباحث نظریه نسبیت خاص تهیه شده است. این دوره آموزش توسط دکتر شانت باغرام در دانشگاه صنعتی شریف تدریس و به‌عنوان یک دوره آموزشی در مکتب خونه در دسترس کاربران قرار دارد. دوره نسبیت خاص شامل 28 جلسه و 34 ساعت محتوای آموزشی است.

دوره آموزش نسبیت خاص برای چه کسانی مناسب است؟

این دوره آموزشی برای دانشجویان کارشناسی و کارشناسی رشته فیزیک در گرایش‌های مختلف بسیار کاربردی است. دوره نام برده با هدف تفهیم مباحث این درس برای دانشجویان جهت شرکت در امتحانات نهایی و کنکور کارشناسی ارشد می‌تواند بسیار مفید باشد. همچنین این دوره برای تمامی افرادی که پایه علم فیزیک دارند و به مباحث نسبیت علاقه‌مند هستند می‌تواند مفید باشد.

معرفی نظریه نسبیت خاص

نسبیت خاص یکی از شاخه‌های مهم علم فیزیک به‌حساببه حساب می‌آید. همان‌طور که از نامش مشخص است خاصیتی نسبی برای همه‌چیزهمه چیز در نظر می‌گیرد و به وجود نداشتن موارد مطلق تأکید دارد. نسبیت خاص علمی است که در صورت آموزش‌های درست می‌تواند به شما درک درستی از زندگی روزمره دهد؛ زیرا ما شاهد قوانین آن در حرکت اجسام با سرعت زیاد هستیم و نیروگاه‌های هسته‌ای، نور، ابر نواخترها و مغناطیس همه دلالت بر نسبیت خاص دارند. لازم است بدانید که نسبیت خاص، پدیده‌های فیزیکی را در نبود گرانش مورد بررسی قرار می‌دهد. 

ظهور نسبیت خاص

برخی از اتفاق‌های فیزیکی در مکانیک کلاسیک قابل توجیه بودند، اما عدم هم‌خوانی آن‌ها با معادلات ماکسول باعث شد تا انیشتین به فکر حل این معما بیفتد. برای مثال دو موج نوری که به‌صورت موازی به سمت یکدیگر حرکت می‌کنند را در نظر بگیرید. طبق فیزیک کلاسیک، موج نوری که به سمت ما حرکت می‌کند دارای سرعت نسبی صفر است، اما این ادعا با معادلات ماکسول صادق نیست؛ زیرا معادلات ماکسول به ما می‌گویند که نور همیشه با سرعت ثابت در حال حرکت است. درواقع فیزیک کلاسیک ادعا دارد که قوانین فیزیک در همه‌جاهمه جا برای همه یکسان خواهد بود. 

برای حل این مسئله انیشتین نظریه نسبیت خاص یا Special relativity را مطرح کرد. برای این نظریه، شخصی را در کنار یک قطار در حال حرکت و شخصی را در داخل قطار تصور کنید. این قطار بین دو درخت در حال حرکت است و هم‌زمان یک صاعقه به دو درخت برخورد می‌کند. حرکت قطار باعث می‌شود که اصابت صاعقه به یک درخت زودتر از درخت دیگر توسط شخص داخل قطار دیده شود؛ اما شخص کنار قطار، اصابت صاعقه به دو درخت را هم‌زمان مشاهده می‌کند. این آزمایش باعث شد که انیشتین به این نتیجه برسد که هم‌زمان بودن رویدادها نسبی است. درواقع یک رویداد می‌تواند برای یک ناظر هم‌زمان و برای ناظر دیگر هم‌زمان نباشد. این نظریه، انقلابی بزرگ در علم نجوم ایجاد کرد و باعث شد که ما با پدیده‌هایی از قبیل انقباض طول و اتساع زمان در فضا روبه‌رو شویم. برای مثال در فضا و محیط بدون گرانش، عقربه‌های ساعت سریع‌تر حرکت می‌کنند. امروزه نرم‌افزارهای زیادی طراحی شده‌اند که به منظور درک بهتر، نسبیت خاص را شبیه‌سازی می‌کنند و شما می‌توانید به‌صورت رایگان از آن‌ها استفاده کنید. 

جمع‌بندی

در دوره آموزش درس نسبیت خاص سرفصل‌های فضا زمان نسبیتی، الکترودینامیک، گروه لورنتز، دینامیک و سینماتیک موردبحثمورد بحث قرار می‌گیرند و دانشجویان کارشناسی و ارشد می‌توانند به درک درستی از این مباحث دست پیدا کنند. در پایان این دوره آموزش نسبیت خاص شما دیگر هیچ ابهامی در مورد نظریه نسبیت خاص و کاربردهای آن نخواهید داشت.