شرح مفارقة التوأم لأينشتاين - آمبر ستيفر
-
0:06 - 0:11في عيد ميلادهم العشرين، تطوع توأم متطابق
من رواد الفضاء لخوض تجربة. -
0:11 - 0:15ستبقى تيرا على الأرض، بينما
ستسافر ستيلا على متن مركبة فضائية. -
0:15 - 0:19ستسافر مركبة ستيلا بسرعة الضوء
بنسبة 86.6٪ -
0:19 - 0:22لزيارة نجم يبعد 10سنوات ضوئية،
-
0:22 - 0:24ومن ثم العودة إلى الأرض بالسرعة نفسها.
-
0:24 - 0:26و بينما تستعدان للإفتراق،
-
0:26 - 0:29تسآل التومأن عن الذي سيحدث
حين يجتمعان مرة أخرى. -
0:29 - 0:32حيث أن السنة الضوئية تعادل تماماً
المسافة التي يقطعها الضوء في سنة واحدة، -
0:32 - 0:35يجب أن تستغرق رحلة ستيلا 23 سنة.
-
0:35 - 0:38ولكن من دراستهما للنسبية الخاصة،
-
0:38 - 0:41يعلم التوأمان أن الأمر ليس بهذه السهولة.
-
0:41 - 0:45أولاً: كلما تحرك جسم في الفضاء بسرعة،
-
0:45 - 0:48كلما كانت حركته عبر الوقت بطيئة
مقارنة بمرصد ثابت. -
0:48 - 0:52يمكن حساب هذه العلاقة كمياً بواسطة
شيء يدعى بمعامل لورنتز -
0:52 - 0:55والتي تحدد بهذه المعادلة.
-
0:55 - 0:59وثانياً: طول جسم متحرك
كما قيس من مرصد ثابت -
0:59 - 1:01سيتقلص بواسطة المعامل نفسه.
-
1:01 - 1:05في 86.6٪ من سرعة الضوء معامل لورنتز هو 2،
-
1:05 - 1:09هذا يعني أن الوقت سيمضي أبطأ بمعدل
مرتين على متن المركبة الفضائية. -
1:09 - 1:12طبعاً، لن تلاحظ ستيلا تباطؤ الزمن.
-
1:12 - 1:16وذلك لأن جميع العمليات المعتمدة
على الزمن ستتباطئ في المركبة كذلك -
1:16 - 1:18الساعات والأجهزة الإلكترونية،
-
1:18 - 1:22ونشاطات ستيلا البيولوجية
ومن ضمنها تقديرها للتقدم بالسن -
1:22 - 1:24وافتراضها عن الوقت بحد ذاته.
-
1:24 - 1:27فقط الأشخاص الذين يستطيعون ملاحظة
أن الوقت على المركبة المتحركة -
1:27 - 1:29يمضي أبطأ بالنسبة لستيلا
-
1:29 - 1:33هم المراقبين ضمن الإطار
المرجعي القصوري أو العطالي. -
1:34 - 1:36مثل تيرا التي بقيت على الأرض.
-
1:36 - 1:39لذلك تستنج تيرا أنه عندما
ستجتمعان على الأرض، -
1:39 - 1:41ستكون أكبر من ستيلا.
-
1:41 - 1:43ولكنها مجرد طريقة واحدة للنظر للأمور.
-
1:43 - 1:46لأن جميع الحركات نسبية،
-
1:46 - 1:50تزعم ستيلا أنه من الصحيح
القول أن مركبتها ستظل ثابتة -
1:50 - 1:55بينما بقية الكون ومن ضمنهم
تيرا سيدور حولها -
1:55 - 1:59وفي هذه الحالة، سيمر الوقت
أبطأ بمرتبن عند تيرا، -
1:59 - 2:02جاعلاً ستيلا التوأم الأكبرفي النهاية.
-
2:02 - 2:06لا يمكن أن تكون كل واحدة منهما أكبر
من الأخرى، إذاً فأيهما على حق؟ -
2:06 - 2:10هذا يظهر تناقض يعرف بـ " مفارقة التوأم"
-
2:10 - 2:12ولكنها ليست بالمفارقة الحقيقة
-
2:12 - 2:16فهي مجرد مثال على كيفية إساءة
فهم النسبية الخاصة بسهولة. -
2:17 - 2:19ولاختبار نظريتهما في الوقت الحالي،
-
2:19 - 2:22اتفق كلا التوأمان على ارسال
موجة من الضوء للآخر -
2:22 - 2:25كلما مرت سنة عليهما.
-
2:25 - 2:28فعلى خلاف بقية الأشياء،
سرعة الضوء تبقى ثابتة -
2:28 - 2:31بغض النظر عن إطار المراقب المرجعي.
-
2:31 - 2:34وستقاس موجة الضوء المرسلة
من الأرض بالسرعة ذاتها -
2:34 - 2:37التي ستقاس بها موجة الضوء
المرسلة من المركبة، -
2:37 - 2:39بغض النظر عما إذا كانت صادرة أو واردة.
-
2:40 - 2:43لذا عندما يرصد التوأمان موجة ضوئية،
-
2:43 - 2:46فهما يقيسان كم يستغرق التوأم
الآخر ليختبر مضي عام عليه، -
2:47 - 2:49بالإضافة إلى كم يستغرق
الضوء ليسافر فيما بينهما. -
2:49 - 2:52نستطيع تتبع ما يحدث على الرسم البياني.
-
2:52 - 2:58يحدد محور X مسافة البعد عن الأرض،
و يتابع محور Y مرور الوقت. -
2:58 - 3:02من منظور تيرا، سيكون مسارها
خطاً عامودياً ببساطة، -
3:02 - 3:04مع بعد يعادل صفراً
-
3:04 - 3:07وتعادل كل علامة على خطها
سنة كما تعيشها هي. -
3:07 - 3:13سيتمدد مسار ستيلا من البداية ذاتها
حتى نقطة 11.5 سنة زمنياً -
3:13 - 3:16و 10 سنين ضوئية بعداً عن تيرا...
-
3:16 - 3:20قبل أن تتلاقى مرة أخرى عند
البعد صفر و 23 سنة زمنياً. -
3:20 - 3:22في علامة أول سنة لها،
-
3:22 - 3:26سترسل تيرا نبضات ضوئية
من الأرض باتجاه مركبة ستيلا. -
3:26 - 3:29وبما أن الضوء يستغرق سنة
ليسافر سنة ضوئية واحدة، -
3:29 - 3:32سيكون مساره 45 درجة على الخط المائل.
-
3:32 - 3:35ولأن ستيلا تسافر بعيداً عنه.
-
3:35 - 3:37سيدركها الضوء بمرور الوقت،
-
3:37 - 3:41أكثر من 7 سنوات سيمر
على تيرا و 4 سنوات على ستيلا. -
3:41 - 3:45بمرور الوقت سترصد ستيلا موجة تيرا الثانية،
-
3:45 - 3:48وستكون فعلياً في رحلة عودتها.
-
3:48 - 3:51ولكن الآن، بما أنها تسافر
باتجاه مصدر الضوء، -
3:51 - 3:53سيستغرق وقتاً أقل حتى يصل إليها،
-
3:53 - 3:56وسترصد الموجات على نحو متكرر أكثر.
-
3:56 - 3:59وهذا يعني أن ستيلا سترصد تيرا تكبر ببطء
-
3:59 - 4:00في النصف الأول من رحلتها،
-
4:00 - 4:02ولكنها تكبر بسرعة خلال نصف رحلة العودة.
-
4:02 - 4:07في هذه الأثناء، ستبدو ستيلا
كما تيرا _ في نجمة المقصد_ -
4:07 - 4:09والكون بأكمله يدور حولها.
-
4:09 - 4:11وبسبب طول الإنكماش،
-
4:11 - 4:15ترصد ستيلا تقلص المسافة
بينهما بواسطة العامل 2. -
4:15 - 4:19هذا يعني أن كل مرحلة من الرحلة
ستستغرق فقط حوالي ستة سنوات. -
4:19 - 4:21من منظور ستيلا.
-
4:21 - 4:25فعندما ترسل أول إشارة إلى الأرض،
يكون قد مضت سنتان على تيرا. -
4:25 - 4:29وسترسل ستيلا أربعة موجات ضوئية إضافية
في رحلة ذهابها -
4:29 - 4:30كل واحدة أكثر بعداً عن الأخرى.
-
4:30 - 4:34بمرور الوقت سترصد تيرا نبضة الضوء الأولى
من رحلة إياب ستيلا، -
4:34 - 4:38وسيمضي أكثر من 21 سنة عليها.
-
4:38 - 4:41أما ما تبقى من رحلة عودة ستيلا،
-
4:41 - 4:43ستستقبل تيرا عدة نبضات ضوئية كل سنة.
-
4:43 - 4:50وهكذا تيرا ترصد ستيلا تكبر ببطئ بنسبة
90% من سنواتها ال 23 على حدة، -
4:50 - 4:53وتكبر بسرعة في آخر 10%.
-
4:53 - 4:57إن هذه الحسابات المتباينة تبين لماذا هذه
المفارقة ليست في الحقيقة مفارقة. -
4:57 - 5:00على الرغم من أن كل توأم يشهد وقت
-
5:00 - 5:02كلاهما يتسارع و يتباطئ لكل منهما،
-
5:02 - 5:04حتى ستيلا سترى الإنقسام،
-
5:04 - 5:07بينما تيرا ترى ستيلا تكبر ببطئ
في أغلب وقت ابتعادهما. -
5:08 - 5:12هذا ثابت عند كلا التوأمين
في قياس رحلة الفضاء، -
5:12 - 5:17والتي تستغرق 23 سنة أرضية، وفقط
11.5 سنة كما اختبرت على متن المركبة. -
5:18 - 5:23وعندما سيجتمع التوأمين، ستكون تيرا
بعمر 43، بينما ستيلا ستكون في 31. -
5:23 - 5:25أين أخطئت ستيلا
-
5:25 - 5:30كان افتراضها يقضي أنها وتيرا لديهما برهان
متكافئ ليصبحوا مرصدين قصوريين -
5:30 - 5:35وليتحقق مرصد قصوري، يجب أن
يحافظ أحدهم على سرعة ثابتة و اتجاه -
5:35 - 5:37نسبي للثبات في الكون.
-
5:37 - 5:41كانت تيرا في حالة سكون طوال الوقت،
لذا كانت سرعتها ثابتة عند الصفر. -
5:41 - 5:44ولكن عندما غيرت ستيلا وجهتها
في رحلة العودة، -
5:44 - 5:47دخلت في إطار مرجعي مختلف
عن الذي بدأت به. -
5:48 - 5:52والآن لدى تيرا وستيلا فهم أفضل
عن كيف يعمل الزمكان. -
5:52 - 5:55وكما التوأمان يبتعدان عن بعضهما
بفارق 11 سنة عمرياً، -
5:55 - 5:59فهما خير مثال على النسبية الخاصة.
- Title:
- شرح مفارقة التوأم لأينشتاين - آمبر ستيفر
- Speaker:
- آمبر ستيفر
- Description:
-
شاهد الدرس الكامل: https://ed.ted.com/lessons/einstein-s-twin-paradox-explained-amber-l-stuver
في عيد ميلادهم العشرين، تطوع توأم متطابق من رواد الفضاء لخوض تجربة. ستبقى تيرا على الأرض، بينما ستسافر ستيلا على متن مركبة فضائية. ستسافر مركبة ستيلا لزيارة نجم يبعد 10 سنوات ضوئية، ومن ثم ستعود إلى الأرض.
وبينما يستعدون للإفتراق تسآل التوأمان عن الذي سيحدث حين يجتمعان سويةً. أياً منهما ستكون الأكبر؟
هذا ما تبحثه آمبر ستيفر في "مفارقة التوأم".درس ل آمبر ستيفر، إخراج Aim Creative Studios
- Video Language:
- English
- Team:
- closed TED
- Project:
- TED-Ed
- Duration:
- 06:00
Riyad Altayeb approved Arabic subtitles for Einstein's twin paradox explained | ||
Riyad Altayeb edited Arabic subtitles for Einstein's twin paradox explained | ||
Mahmoud Saleh accepted Arabic subtitles for Einstein's twin paradox explained | ||
Mahmoud Saleh edited Arabic subtitles for Einstein's twin paradox explained | ||
Mahmoud Saleh edited Arabic subtitles for Einstein's twin paradox explained | ||
Hiba Moukaw edited Arabic subtitles for Einstein's twin paradox explained | ||
Hiba Moukaw edited Arabic subtitles for Einstein's twin paradox explained | ||
Hiba Moukaw edited Arabic subtitles for Einstein's twin paradox explained |