אומנות ההיפוך המחשבתי בפיתוחה של תורת היחסות

מחבר:
בתאריך:

רוב האנשים מנסים לפתור בעיות בתוך אילוצים מקובלים. כאשר היפוך מחשבתי שואל האם יכול להיות שהאילוצים עצמם הם הבעיה. יש הבדל עמוק בין שיפור מערכת לבין חשיבה מחדש. לדוגמה, אם הבעיה היא "לגרום לנר לבעור זמן רב יותר", היפוך מחשבתי עשוי לשאול "מה אם לא היינו צריכים להבה כדי ליצור אור?"

 

אמ;לק: או פרוטוקול מקוצר לביצוע היפוך מחשבתי

  1. בידוד האילוץ: מהו האילוץ שכולם מניחים ש"חייב" להיות נכון בבעיה נתונה?

  2. הפוך אותו: מה אם האילוץ הזה מיותר, מקומי או שקרי?

  3. בנייה מחדש של הלוגיקה: אילו רעיונות חדשים מתאפשרים אם האילוץ חדל מלהתקיים?

 

מקרה בוחן: פיתוחה של תורת היחסות הפרטית

גאונותו של איינשטיין אינה בגילוי מתמטיקה חדשה, אלא בניסוח מחדש של משמעותה. באופן ספציפי, פריצת הדרך של איינשטיין בפיתוח תורת היחסות הפרטית לא הייתה הוכחת שקריות השערת האֶתֶר, אלא הוכחה שהפיזיקה כבר לא זקוקה להשערה.

 

אלברט איינשטיין על תורת היחסות הפרטית והכללית

 

עולמו של ניוטון

בסוף המאה ה-19, הפיזיקה התמודדה עם משבר משום שגילויים חדשים אודות האור לא התאימו לתפיסה הקלאסית של היקום כפי שהובן על ידי ניוטון וגלילאו.

כדי להבין זאת צריך להכיר את הפיזיקה שאת יסודותיה הניחו גלילאו וניוטון שהאמינה במרחב וזמן מוחלטים.

בתפיסה הניוטונית, מרחב וזמן היו מוחלטים והתקיימו ללא קשר למה שקורה בתוכם. יקום שבו שעון זמן אחיד תקתק בקצב קבוע לכולם בכל מקום. ביקום כזה, גוף בתנועה חייב מסגרת התייחסות שווה לכולם מה שהוליד את השערת האֶתֶר - מסגרת מנוחה מוחלטת - אשר כל היקום מתייחס אליה כפי שהערכים אותם מודד מדחום נגזרים מערכו של האפס המוחלט.

אבל האֶתֶר לא היה רק מסגרת התייחסות, מדענים האמינו שכמו שקול זקוק לאוויר כדי לנוע, גלי אור זקוקים לתווך פיזי כדי לנוע בחלל. היה זה שוב ה"אֶתֶר" אותו דבר נייח, בלתי נראה, שנראה כממלא את כל היקום, אשר מילא את תפקיד התווך.

היקום הקלאסי נהג לפי טרנספורמצית גלילאו שהיא הדרך המתמטית לחיבור מהירויות. לדוגמה, אם אתה נוסע ברכבת הנעה במהירות של 80 קמ"ש וזורק כדור קדימה במהירות של 16 קמ"ש, מישהו שעומד על הקרקע ומתבונן באירוע יראה את הכדור נע במהירות של 96 קמ"ש (80 + 16 = 96).

רעיונות אלה נראים הגיוניים היות והם תואמים את השכל הישר.

ואכן, בסוף המאה ה-19, המכניקה של ניוטון הצליחה להסביר תפוחים נופלים, את תנועתם הפרבולית של כדורי תותח, את מחזורי הגאות והשפל ואת מסלולי כוכבי הלכת. הפיזיקה נראתה שלמה, והיו רבים שהאמינו שאין לה יותר מה לגלות.

היה זה האור לבדו שסירב לציית.

     

בקעים במערכת

עם הזמן, מספר תגליות החלו לערער את תמונת המציאות הישנה. כל תגלית בפני עצמה ניתן היה להסביר אולם יחדיו הן זימנו משבר.

 

1. סטייה כוכבית

אסטרונומים שמו לב שכוכבים מופיעים במיקומים שונים במקצת במהלך המסלול השנתי של כדור הארץ סביב השמש. אפקט זה, המכונה סטייה כוכבית, נראה הגיוני כיוון שכדור הארץ נע בחלל.

אולם תיאוריית האֶתֶר נִבְּאָה שכדור הארץ יגרור איתו את האתר, מה שימנע את סטיית אור הכוכבים, אך מאחר שנצפתה תזוזה במיקום הכוכבים, לא יכול להיות שכדור הארץ סוחב עימו את האֶתֶר בתנועתו מה שהפך את תיאוריית האֶתֶר כולה לפחות סבירה.

 

2. ההתנהגות המוזרה של אור במים זורמים

בשנת 1851, המדען הצרפתי פיזו (Fizeau) מדד את מהירות תנועת האור במים זורמים. כאשר החשיבה הקלאסית חזתה שתנועת המים צריכה להוסיף למהירות האור, בדיוק כפי שרכבת נוסעת מוסיפה מהירות לכדור שנזרק. אבל זה לא מה שהוא מדד. במקום זאת, הוא זיהה שהמים השפיעו על מהירות האור רק באופן חלקי.

שוב, נראה היה שהטבע לא מוכן לציית לחוקי המהירות הרגילים.

 

3. מהירות האור הנגזרת ממשוואות מקסוול

המדען ג'יימס מקסוול איחד את החשמל והמגנטיות לתאוריה אלגנטית אחת. בעשותו כן, הוא פיתח מספר משוואות לפיהם מהירות האור תלויה בתכונות המרחב עצמו ללא תלות בסוג התווך דרכו הוא נע. משמעות הדבר, שמשיקולים תיאורטיים מתמטיים, מהירות האור מוכרחה להיות קבועה.

 

4. רוח האֶתֶר הנעלמה

בשנת 1887, מייקלסון-מורלי ערכו ניסוי שתוכנן כדי למצוא את השפעת האֶתֶר על מהירות האור. תחת הנחה שרווחה באותה התקופה שכדור הארץ הנע בחלל צריך להיות נתון לרוח אֶתֶר הם ציפו שאור הנע עם הרוח יהיה מהיר יותר מאשר אור הנע נגדה.

הניסוי כלל אינטרפרומטר שפיצל את קרני האור לשני נתיבים אנכיים זה לזה:

נתיב א - שנע בכיוון תנועתו של כדור הארץ. לכאורה, עם או נגד רוח האֶתֶר.

נתיב ב - שנע נגד כיוון התנועה של כדור הארץ. לכאורה, בניצב לרוח האֶתֶר.

בקצה כל אחד מהנתיבים, שהיו למעשה זרועות מאונכות זו לזו של המכשיר, ניצבו מראות שהחזירו את קרני האור שפגעו בהם. ההנחה הייתה שאם אחת הקרניים תתעכב בדרכה אז קרני האור המוחזרות יצאו מסנכרון מה שאומר דפוס התאבכות אופייני. אבל זה לא מה שהם ראו. לא משנה באיזה כיוון הם סובבו את המכשיר דפוס ההתאבכות לא נצפה מה שאומר שרוח האֶתֶר לא השפיעה.

על פי השערת האֶתֶר רוח האֶתֶר היתה דרכו להשפיע על היקום אולם הניסוי לא הצליח למדוד השפעה כזו.

לא היתה זו אי נוחות קטנה אלא פגיעה ישירה וקטלנית בלב המודל הישן.

 

עבודת הטלאים של לורנץ ופואנקרה

לפני 1905, המוחות הגדולים ביותר בפיזיקה פעלו כסנגורים שעשו כל שביכולתם כדי להגן על השערת האֶתֶר. הם ידעו שהנתונים אינם תואמים את התיאוריה, אך הם לא היו מוכנים להפטר כליל מההשערה. במקום זאת, הם החלו להוסיף תיקונים "אד-הוק" שכל מטרתם הייתה להשאיר את ההשערה בחיים.

שניים מהמוחות הפוריים ביותר שפעלו באותה תקופה היו לורנץ ופואנקרה (Poincare). הם הציעו שחוקים פיזיקליים ועצמים משתנים בדרכים ספציפיות כשהם נעים דרך האֶתֶר, ובכך מסווים ביעילות את נוכחותה של רוח האֶתֶר.

 

הסרגל הפחוס של לורנץ

הנדריק לורנץ וג'ורג' פיצג'רלד בחנו את "התוצאה האפסית" של מייקלסון-מורלי והעלו טענה נועזת: האֶתֶר כה חזק שהוא דוחס פיזית עצמים הנעים דרכו.

לורנץ העלה השערה לפיה הכוחות האלקטרומגנטיים המחזיקים את האטומים יחדיו השתנו מעט עקב התנועה, בכך זרועו של מכשיר המדידה התכווצה בדיוק במידה הנכונה כדי לבטל את העיכוב שהאור היה אמור לחוות. דומה הדבר לעולם שבו ציר הרוחב המצביע צפונה קצר תמיד מהמאונך לו המציע מזרחה. דבר שלעולם לא ניתן לגלות כי כל סרגל שיופנה לצפון מתכווץ אף הוא בדיוק במידה המסתירה את העיוות.

 

פואנקרה ורוחו של זמן האמת

פואנקרה לקח את זה צעד קדימה כשסיפק מסגרת מתמטית ופילוסופית כדי להסביר מדוע לעולם לא נוכל למדוד את המהירות האמיתית שבה אנו חווים את האֶתֶר.

לורנץ הציג את הרעיון ששעונים ברכבת נוסעת ייצאו באופן טבעי מסנכרון. הוא כינה זאת "זמן מקומי", נוחות מתמטית שמטרתה לגרום למשוואות לעבוד. בעוד שלורנץ ראה בהם קיצורי דרך מתמטיים גרידא, פואנקרה ראה בהם מציאויות פיזיקליות. עם זאת, הוא עדיין האמין ב"זמן אמיתי" הקיים רק עבור צופה הנמצא במנוחה מוחלטת.

פואנקרה אף הגה את "עקרון היחסות" שעל פיו חוקי הפיזיקה קשרו קשר כדי להסתיר מאיתנו את האתר.

 

טבלת הטלאים

כדי להבין עד כמה "מסורבל" הפך העולם הניוטוני, ראה כיצד כל תגלית חדשה דרשה תיקון "אד-הוק" חדש וספציפי:

התוצאה הבעייתית

ההסבר לכאורה

המטרה

תוצאת האפס של מייקלסון-מורלי

"התכווצות אורך" פיזית של המכשיר.

שמירה על האתר כמסגרת התייחסות נייחת ועל המרחב המוחלט.

משוואות מקסוול

טרנספורמציות לורנץ ושינוי מתמטי של מרחב/זמן.

שמירה על עקביות האלקטרומגנטיות.

Fizeau ניסוי (תנועת אור במים זורמים)

"זמן מקומי" ואינטראקציה עם חומר נע.

הסבר מדוע אור מאט את תנועתו בנוזלים זורמים.

סטייה כוכבית

רוח האתר אינה נגררת על ידי כדור הארץ בתנועתו.

תיאום מיקום הכוכבים עם תנועת כדור הארץ דרך האתר.

לורנץ ופואנקרה ניסו להגן על "המרחב המוחלט" של ניוטון. כאשר ניסויים כמו של מייקלסון-מורלי נכשלו במציאת האֶתֶר, הם הוסיפו "טלאים". אם הבעיה היא שאנחנו לא יכולים לזהות את האֶתֶר, אולי זה מפני שהוא כה חזק שהוא מועך פיזית עצמים הנעים דרכו ("התכווצות אורך") ומאט את התהליכים הפנימיים שלהם ("זמן מקומי"). המתמטיקה עבדה, אבל היא הפכה מגושמת. היא דרשה שהאֶתֶר יתקיים, אך גם יהיה בלתי ניתן לגילוי.

 

הניסוח מחדש של איינשטיין

מעיון קרוב בעבודתו של איינשטיין על תורת היחסות הפרטית נראה שהוא בעיקר ניסח מחדש את מה שהיה ידוע בתקופתו. גאונותו הייתה ביכולתו להסיק מסקנות לוגיות בנוגע לטבע המציאות מבלי להזדקק להשערת האֶתֶר.

 

ניסוי המחשבה על הרכבת

ניסוי המחשבה על רכבת שפוגעים בה ברקים הוא הכלי הכירורגי שאיינשטיין השתמש בו כדי לנתק את הזמן מהרעיון של "עכשיו" קבוע לכולם. בעולמו של ניוטון, אם שני דברים קורים בזמן מסוים עבורך, הם קורים באותו זמן עבור כולם. בעוד איינשטיין הוכיח שבו זמניות היא יחסית ומשתנה בהתאם לפרספקטיבה של הצופה.

דמיין רכבת ארוכה מאוד הנעה במהירות גבוהה וקבועה.

צופה א' עומד נייח בתחנת הרכבת בזמן שהרכבת חולפת.

בעוד צופה ב' הוא נוסע ברכבת העומד בדיוק באמצע הרכבת.

כאשר מנקודת מבטו של הצופה הנייח שני ברקים פוגעים בו זמנית בחזית ומאחורי הרכבת.

הצופה הנייח, כיוון שהוא עומד בדיוק באמצע בין שני הברקים, רואה את האור שמקורו בשתי פגיעות הברק מגיע לעיניו באותה מהירות קבועה c. לכן, מבחינתו שני הברקים פגעו בו-זמנית, בדיוק באותו הזמן.

לעומתו, הצופה הנוסע ברכבת, רואה את האור המגיע מפגיעת הברק בקדמת הרכבת לפני שהוא רואה את האור המגיע מהאחוריים, וזה בגלל שמהירות האור קבועה. כשהוא נע קדימה הוא מקצר את המרחק ואת הזמן הנדרש לראיית הברק הקדמי, ומאריך את הזמן הנדרש לברק האחורי להגיע לעיניו.

המשמעות היא שביקום בו מהירות האור קבועה, זמן ההתרחשות של אירועים אינו מוחלט ותלוי בנקודת הראות של המתבונן.

 

הניסוח מחדש

במקום לנסות "לתקן" את המתמטיקה כדי לגרום להבזקים להופיע בו זמנית עבור שני האנשים, כפי שניסו קודמיו, איינשטיין ניסח מחדש את הגדרת הזמן: אירועים המתרחשים בו-זמנית ביחס לצופה הנייח אינם בו-זמניים ביחס לרכבת, ולהיפך. לכל גוף ייחוס יש זמן משלו.

ההבנה הזו, שאין "שעון אוניברסלי" ברקע היקום, היא שאפשרה לו להסיק את שאר תורת היחסות. אם הזמן אינו מוחלט, אז גם המרחק והמסה חייבים להיות גמישים כדי לשמור על מהירות האור קבועה.

 

הנחות היסוד (הַפּוֹסְטוֹלָטִים) של תורת היחסות הפרטית

תורת היחסות הפרטית של איינשטיין בנויה על גבי שני פוסטולטים. עקרונות יסוד אלה קובעים שחוקי הפיזיקה זהים עבור כל הצופים בתנועה אחידה וכי מהירות האור בוואקום קבועה, ללא קשר לתנועת המקור או הצופה.

 

1. עקרון היחסות

על פי הפוסטולט הראשון, חוקי הפיזיקה, כולל חוקי האלקטרודינמיקה והאופטיקה, זהים בכל מערכות הייחוס האינרציאליות (שאינם מאיצות).

משמעות הדבר היא שניסויים המבוצעים ברכבת נוסעת במהירות קבועה יניבו את אותן תוצאות כמו אלו המבוצעים על ידי צופה העומד על קרקע יציבה. משמעות הדבר היא שאין מסגרת מנוחה "מוחלטת".

 

2. מהירות האור קבועה

על פי הפוסטולט השני, אור מתפשט דרך חלל ריק (ואקום) במהירות קבועה (299,792,458 מטר לשנייה) שאינה תלויה במצב התנועה של הגוף הפולט או של הצופה. לא משנה כמה מהר אתם נעים לעבר מקור אור או ממנו, תמיד תמדדו את מהירות האור כ-c.

משמעותם של הנחות יסוד אלו היא שהזמן והמרחב אינם מוחלטים, מה שמוביל בהכרח, כפי שהראו משוואות היחסות הפרטית, להתארכות הזמן ולהתכווצות אורך במהירויות גבוהות מאוד.

 

איך שני הפוסטולטים שוללים את השערת הָאֶתֶר

כדי להבין כיצד הסיק איינשטיין כי האֶתֶר אינו קיים, נבחן יותר מקרוב את עקרונות הבסיס של תורת היחסות.

אם אתה נוסע במהירות קבועה ברכבת (מסגרת אינרציאלית), אינך יכול לבצע ניסוי אשר יוכיח שאתה בתנועה מכיוון שכל התופעות הפיזיקליות פועלות באותו אופן כאילו היית עומד על קרקע מוצקה. לדוגמה, נוסע ברכבת שזורק כדור ישר למטה רואה אותו נופל ישר למטה בדיוק כאילו הוא שרוי במנוחה בתחנה. לכן, עבורו, ייתכן מאוד שהוא נע בתנועה קבועה או שהוא במנוחה בזמן שהעולם ממהר לעברו במהירות קבועה. מכיוון שלא משנה איזו אפשרות נכונה, עבורו, הן נראות אותו הדבר. משמעות הדבר היא שתנועה היא תמיד יחסית לעצם אחר.

אם הייתה מסגרת מנוחה מוחלטת ("מסגרת מועדפת"), ניסויים שבוצעו במסגרת זו היו מניבים תוצאות שונות מניסויים שבוצעו במסגרת נעה. אך מכיוון שכל המסגרות האינרציאליות שוות ערך, לא ניתן לראות באף מסגרת את "מסגרת המנוחה המיוחדת". אֶתֶר נחשב ל"מסגרת מנוחה מוחלטת" מיוחדת כזו, ועל כן אין בו צורך.

הפוסטולאט השני טוען שמהירות האור קבועה בוואקום, ולכן אין צורך בתווך כדי לשמור על זרימתו.

אם אינך יכול לזהות אֶתֶר (פוסטולאט 1) ואינך זקוק לו כדי להסביר כיצד אור נע (פוסטולאט 2) המסקנה המתחייבת היא שהאֶתֶר אינו קיים.

 

שיטות החשיבה של איינשטיין

איינשטיין יישם את תער אוקהם ביעילות אכזרית. הוא הבין שאם דבר הוא בלתי נראה ונוכחותו לא משנה דבר במדידות, הוא מיותר וכנראה לא קיים.

במקום לשאול "איזה תפקיד ממלא האתר?", הוא שאל "מה אם מהירות האור היא פשוט קבועה לכולם, לא משנה איך הם נעים?"

על ידי הצבת הנחת יסוד פשוטה זו על מהירות אור קבועה (c), טרנספורמציות לורנץ צצו באופן טבעי כתכונה של המרחב-זמן עצמו. הוא לא היה צריך להסביר מדוע דברים מתכווצים; היה זה הכרח לוגי של יקום שבו מהירות האור קבועה.

במידה רבה, מה שאיינשטיין עשה הוא "הצרנה מחדש" (Re-framing). הוא לא הוסיף נתונים חדשים למערכת אלא שינה את התפקיד של המשתתפים בה.

המהלך הזה נקרא לעיתים קרובות מהפכה מושגית או היפוך לוגי.

להלן שלוש דרכים להבין את ה"מהלך" שאיינשטיין ביצע:


1. המעבר מ"הנחות אד-הוק" ל"עקרונות יסוד"

בעוד שקודמיו ראו בטרנספורמציות לורנץ תוצאה של "האתר הלוחץ על החומר וגורם לו להתכווץ", איינשטיין הפך את ההתכווצות לאופן פעולה הכרחי של הטבע.

איינשטיין הגיע לכך על ידי שהעז להעמיד הנחת יסוד, אקסיומה, לפיה "מהירות האור c היא קבועה לכולם כחוק טבע", תוך שהוא מסתמך על תוצאות ניסויים ופיתוחים מתמטיים, ושאל את עצמו איך העולם צריך להשתנות כדי לאפשר להנחה הזו להתקיים. בעולם כזה, משוואת התנועה הבסיסית ביותר: v = Δx/Δt, בה המהירות (v) נוצרת מחלוקת המרחק בזמן, אין ברירה אלא למרחק (מרחב) ולזמן להשתנות כדי לתמוך במהירות אור קבועה c. מסקנה זו עומדת בניגוד גמור לפיזיקה של גליליי וניוטון שראתה במרחב ובזמן קבועים מוחלטים. בהינתן הנחה זו, התכווצות המרחק במשוואות לורנץ חדלה להיות "תיקון" שצריך להסביר, והפכה תוצאה לוגית הכרחית של המרחב-זמן ביקום בו מהירות האור קבועה.

 

2 . "התער של אוקהם" ככלי ניתוח

איינשטיין ביצע מהלך של צמצום המיותר. הוא הבין שאם האתר קיים אבל אי אפשר למדוד אותו בניסוי, והוא לא משנה דבר במשוואות מקסוול, הרי שהוא "ישות מיותרת". המהלך שלו היה למחוק את ההנחה הזו מההוכחה. המציאות נשארה אותה מציאות, אבל התיאוריה הפכה להרבה יותר רזה ואלגנטית.

 

3. גזירה לוגית

זהו אולי המהלך החשוב ביותר. בפיזיקה שלפני 1905, המתמטיקה של לורנץ הייתה הסבר לתופעה (מדוע ניסוי מייקלסון-מורלי נכשל). אצל איינשטיין, המתמטיקה הפכה לתכונה של המרחב.

  1. הצבת העקרונות

    איינשטיין קבע שחוקי הפיזיקה ומהירות האור הם קבועים עבור כל הצופים. זהו המהלך ה"קופרניקאי" שלו: קביעת עקרון פשוט במרכז.

  2. ויתור על האינטואיציה

    כדי לשמור על מהירות האור קבועה, הוא הבין שצריך להקריב את המושג של "בו-זמניות מוחלטת". זהו הוויתור על ה"דעה הקדומה".

  3. גזירה לוגית

    טרנספורמציות לורנץ (שכבר היו קיימות) נגזרו כעת באופן אוטומטי מהנחות היסוד. הן כבר לא "טלאי", הן הגיאומטריה של היקום.

 

השוואת ה"מהלך" המחשבתי:

המאפיין

הגישה הישנה (לורנץ/פואנקרה)

הגישה החדשה (איינשטיין)

מהירות האור

נראית קבועה בגלל "טלאים" מכניים.

קבועה כחוק יסוד של היקום.

התכווצות האורך

שינוי פיזי במבנה האטומים (דינמיקה).

שינוי בפרספקטיבה של המדידה (גיאומטריה).

הזמן

יש זמן "אמיתי" אחד, השאר הם "זמן מקומי".

כל הזמנים שקולים; אין זמן מועדף.

האֶתֶר

קיים אבל "מתחבא" מאחורי המתמטיקה.

אינו קיים; המתמטיקה היא המציאות.

 

לקריאה נוספת

תורת היחסות הכללית והפרטית / אלברט איינשטיין בהוצאת מגנס ובתרגום יכין אונא. בעיקרון ספר פופולרי שכתב האחד והיחיד.

אולי גם זה יעניין אותך

המערה של אפלטון - שורשי הידיעה

התובנה שבקעה מפתח צר בקירות הכלא

נר בעלטה — אנשי חזון על סף העולם החדש

כיצד החיים מצליחים להתקיים ביקום בו חוקי הפיזיקה מעדיפים כאוס

ראסל, גודל, טיורינג - כיצד ההכרה בגבולות הידיעה מהווה את הבסיס לעולם המידע

מהו עקרון אי־הוודאות, ומדוע אלקטרונים לא מתרסקים לתוך גרעין האטום?

סיפורי מדע - היקום שבפנים


כיצד תורת היחסות הפרטית של איינשטיין מסבירה את החריגות במערכת הניוטונית

תורת היחסות הפרטית הסבירה את התופעות שהפרדיגמה הניוטונית התקשתה להסביר על ידי החלפת רעיון האֶתֶר בשתי הנחות יסוד לפיהם חוקי הפיזיקה זהים לכולם, ומהירות האור קבועה. בעשותו כן הצליח איינשטיין להסביר את החריגות במערכת הניוטונית.


1. סטיית אור הכוכבים

הבעיה: כוכבים מופיעים במיקומים שונים במקצת כאשר כדור הארץ נע, דבר שאותו ניסתה להסביר הפיזיקה הקלאסית כתנועה דרך אֶתֶר שמשום מה כדור הארץ אינו גורר אותו בתנועתו, ועל כן נשאר "נייח".

הפתרון של איינשטיין: איינשטיין הראה שאפקט זה הוא אך ורק תוצאה של תנועה יחסית בין הכוכב לצופה. הוא גזר את אותה "נטייה" בדיוק תוך שימוש רק במהירות היחסית של כדור הארץ ובמהירות האור הקבועה, והוכיח שאין צורך באֶתֶר נייח כדי להסביר מדוע כוכבים נראים כזזים ממקומם.


2. Fizeau ניסוי

הבעיה: הפיזיקה הקלאסית האמינה שמהירויות צריכות להתווסף אחת לשנייה באופן לינארי, ועל כן חזתה שמהירות האור c בעוברו דרך מים זורמים במהירות v תגדל ל-c+v. אולם הפיזיקאי הניסיוני Fizeau מדד בניסויים קפדניים תוספת חלקית בלבד.

הפתרון: זה היה "מבחן מכריע" עבור איינשטיין. הוא השתמש בנוסחת חיבור המהירות היחסותית שלו. מכיוון ששום דבר לא יכול לעלות על מהירות האור, מהירויות אינן מסתכמות בפשטות (c+v=c+v). במקום זאת, הן משתלבות באופן ששומר על הסכום הכולל מתחת למהירות האור. הנוסחה שלו תאמה בצורה מושלמת את תוצאותיו של פיזו מבלי שהיה צורך לדמיין את המים "גוררים" אתר.


3. משוואות מקסוול

הבעיה: משוואות מקסוול ניבאו תנועת אור במהירות קבועה (c), אך הפיזיקה הקלאסית קבעה כי המהירויות צריכות להיות סכום המהירויות מה שאומר שאדם שמאיר בפנס בכיוון התנועה של חללית הנעה במהירות שהיא חצי ממהירות האור צריך ליצור אלומת אור שמהירותה 1.5c.

הפתרון: איינשטיין הבין שמקסוול צדק וש-c הוא קבוע אוניברסלי. כדי שזה יעבוד, הוא הראה שמרחב וזמן חייבים "להתמתח" או "להתכווץ" (התארכות זמן והתכווצות אורך) כך שכל צופה מודד בדיוק את אותה מהירות אור.


4. מייקלסון-מורלי ותוצאת האפס

הבעיה: הניסוי כשל במציאת "רוח האֶתֶר" שהיא דרכו של האֶתֶר להשפיע על היקום לפי התיאוריה הרווחת.

הפתרון: איינשטיין פישט את הבעיה בכך שהסיק שהאֶתֶר אינו קיים בדיוק כפי שהתיאוריה שלו ניבאה.


 

אהבתם? לא אהבתם? דרגו!

0 הצבעות, ממוצע 0 מתוך 5 כוכבים

 

 

המדריכים באתר עוסקים בנושאי תכנות ופיתוח אישי. הקוד שמוצג משמש להדגמה ולצרכי לימוד. התוכן והקוד המוצגים באתר נבדקו בקפידה ונמצאו תקינים. אבל ייתכן ששימוש במערכות שונות, דוגמת דפדפן או מערכת הפעלה שונה ולאור השינויים הטכנולוגיים התכופים בעולם שבו אנו חיים יגרום לתוצאות שונות מהמצופה. בכל מקרה, אין בעל האתר נושא באחריות לכל שיבוש או שימוש לא אחראי בתכנים הלימודיים באתר.

למרות האמור לעיל, ומתוך רצון טוב, אם נתקלת בקשיים ביישום הקוד באתר מפאת מה שנראה לך כשגיאה או כחוסר עקביות נא להשאיר תגובה עם פירוט הבעיה באזור התגובות בתחתית המדריכים. זה יכול לעזור למשתמשים אחרים שנתקלו באותה בעיה ואם אני רואה שהבעיה עקרונית אני עשוי לערוך התאמה במדריך או להסיר אותו כדי להימנע מהטעיית הציבור.

שימו לב! הסקריפטים במדריכים מיועדים למטרות לימוד בלבד. כשאתם עובדים על הפרויקטים שלכם אתם צריכים להשתמש בספריות וסביבות פיתוח מוכחות, מהירות ובטוחות.

המשתמש באתר צריך להיות מודע לכך שאם וכאשר הוא מפתח קוד בשביל פרויקט הוא חייב לשים לב ולהשתמש בסביבת הפיתוח המתאימה ביותר, הבטוחה ביותר, היעילה ביותר וכמובן שהוא צריך לבדוק את הקוד בהיבטים של יעילות ואבטחה. מי אמר שלהיות מפתח זו עבודה קלה ?

השימוש שלך באתר מהווה ראייה להסכמתך עם הכללים והתקנות שנוסחו בהסכם תנאי השימוש.

הוסף תגובה חדשה

 

 

ענה על השאלה הפשוטה הבאה כתנאי להוספת תגובה:

איך קוראים בעברית לצ`ופצ`יק של הקומקום?