الفيزياء الكلاسيكية والنظرية النسبية – الفصل السادس

🟩 الفيزياء الكلاسيكية والنظرية النسبية – شرح شامل

🧭 مقدمة:

الفيزياء تنقسم إلى عدة فروع، من أهمها:

• الفيزياء الكلاسيكية: التي ظهرت منذ القرن 17 مع إسحاق نيوتن.
• النظرية النسبية: التي وضعها ألبرت أينشتاين في القرن 20 لتفسير الظواهر التي عجزت الفيزياء الكلاسيكية عن تفسيرها.

كلاهما يحاول فهم قوانين الطبيعة، لكن كل منهما يعمل في نطاق مختلف وظروف مختلفة.

🔷 أولًا: الفيزياء الكلاسيكية (Classical Physics)

✅ المفهوم:

هي فرع الفيزياء الذي يدرس حركة الأجسام والقوى والحرارة والكهرباء والضوء في نطاق السرعات البطيئة والأجسام الكبيرة.

✅ من روادها:

• إسحاق نيوتن (قوانين الحركة والجاذبية).
• جاليليو، كبلر، ماكسويل (الكهرباء والمغناطيسية).

✅ أهم قوانين الفيزياء الكلاسيكية:

1. قوانين نيوتن الثلاثة للحركة
   • الجسم الساكن يبقى ساكنًا والمتحرك يبقى متحركًا ما لم تؤثر عليه قوة.
   • القوة = الكتلة × التسارع (F = m × a).
   • لكل فعل رد فعل مساوي له في المقدار ومعاكس له في الاتجاه.
2. قانون الجاذبية العام

   $$F = G \cdot \frac{m_1 \cdot m_2}{r^2}$$

3. قوانين الطاقة والعمل
   • الطاقة الحركية: $K.E = \frac{1}{2}mv^2$
   • الطاقة الكامنة: $P.E = mgh$

✅ خصائص الفيزياء الكلاسيكية:

🟥 ثانيًا: النظرية النسبية (Relativity Theory)

✅ من وضعها؟

العالم الألماني ألبرت أينشتاين، وتنقسم إلى:

• النسبية الخاصة (1905)
• النسبية العامة (1915)

✅ المفاهيم الأساسية في النسبية الخاصة:

1. السرعة القصوى في الكون هي سرعة الضوء

   $$c = 3 \times 10^8 \, \text{m/s}$$

2. الزمان والمكان ليسا مطلقين بل نسبيان
   الزمن يتمدد والمسافات تتقلص عندما تقترب الأجسام من سرعة الضوء.
3. الكتلة والطاقة مرتبطتان:

   $$E = mc^2$$وهي أشهر معادلة في الفيزياء، وتعني أن الكتلة يمكن أن تتحول إلى طاقة والعكس.

✅ النظرية النسبية العامة:

تُعنى بالجاذبية في الأجسام الكبيرة جدًا (مثل النجوم والثقوب السوداء)، وتفسرها على أنها انحناء في نسيج الزمكان (الزمان + المكان).

✅ خصائص النظرية النسبية:

🔁 مقارنة بين الفيزياء الكلاسيكية والنسبية

🧪 تطبيقات حقيقية للنظرية النسبية:

1. GPS (تحديد المواقع):
   يعمل بدقة لأنه يأخذ في الاعتبار تمدد الزمن بين الأقمار الصناعية والأرض.
2. الطاقة النووية:
   تفسر كيف تتحول الكتلة إلى طاقة في الانفجارات النووية أو داخل النجوم.
3. الأبحاث الفلكية:
   مثل الثقوب السوداء وتمدد الكون.

✅ الخلاصة:

• الفيزياء الكلاسيكية ما زالت مفيدة ودقيقة في معظم التطبيقات اليومية مثل السيارات والطائرات والبناء.
• أما النظرية النسبية فهي ضرورية عندما ندرس أشياء تتحرك بسرعة كبيرة أو ذات كتل هائلة، مثل الجسيمات الذرية والفضاء.

كلا الفرعين لا يُلغي الآخر، بل يكملانه لفهم أعمق للطبيعة.