<main id="main-content-area" tabindex="-1" aria-label="مجال المحتوى الرئيسي"><header class="article-header"><div class="breadcrumbs"><div class="topics">علوم وتكنولوجيا</div></div><h1>ما علاقة نظرية أينشتاين للنسبية بالزئبق السائل ولون الذهب؟</h1></header><figure class="article-featured-image"><div class="responsive-image"><img loading="eager" fetchpriority="high" src="https://doc.aljazeera.net/wp-content/uploads/2024/08/%D8%A3%D9%8A%D9%86%D8%B4%D8%AA%D9%8A%D9%86-1724058766.jpg?resize=770%2C513&quality=80" alt=""></div></figure><div class="article-info-block"><div class="article-b-l"><div class="article-author-name"><span class="article-author-name-item">يمان الشريف</span></div><div class="article-dates"><div class="date-simple css-1yjq2zp"><span class="screen-reader-text">Published On 20/8/2024</span><span aria-hidden="true">20/8/2024</span></div><div class="date-updated"><div class="date-updated__separator">|</div><div class="date-updated__lastupdated">آخر تحديث<!-- -->: </div><div class="date-updated__date">20/8/2024</div><div class="date-updated__time">10:26 AM (بتوقيت مكة المكرمة)</div></div></div></div></div><style data-emotion-css="1ixs1ns">.css-1ixs1ns{display:block;font-family:"Al-Jazeera","Helvetica Neue","Helvetica","Arial",sans-serif !important;font-size:22px !important;}.css-1ixs1ns blockquote{font-family:"Al-Jazeera","Helvetica Neue","Helvetica","Arial",sans-serif !important;}.css-1ixs1ns p{font-family:"Al-Jazeera","Helvetica Neue","Helvetica","Arial",sans-serif !important;}.css-1ixs1ns h1{font-family:"Al-Jazeera","Helvetica Neue","Helvetica","Arial",sans-serif !important;}.css-1ixs1ns h2{font-size:32px;font-family:"Al-Jazeera","Helvetica Neue","Helvetica","Arial",sans-serif !important;}.css-1ixs1ns h3{font-size:26px;font-family:"Al-Jazeera","Helvetica Neue","Helvetica","Arial",sans-serif !important;}.css-1ixs1ns h4{font-size:22px;font-family:"Al-Jazeera","Helvetica Neue","Helvetica","Arial",sans-serif !important;}.css-1ixs1ns h5{font-family:"Al-Jazeera","Helvetica Neue","Helvetica","Arial",sans-serif !important;}.css-1ixs1ns figure{font-family:"Al-Jazeera","Helvetica Neue","Helvetica","Arial",sans-serif !important;}.css-1ixs1ns a{color:#0059A5;}.css-1ixs1ns blockquote::after{background-color:#1D9EB4;}.css-1ixs1ns li::before{background-color:#1D9EB4;}</style><div class="wysiwyg wysiwyg--all-content css-1ixs1ns" aria-live="polite" aria-atomic="true"><p style="direction:rtl">لم يكن هناك أي فهم عميق لطبيعة الكون أكثر مما قدمه العالم الألماني ألبرت أينشتاين، الذي وصف الكون كنظام ديناميكي يتداخل فيه الزمان والمكان ضمن كيان واحد يعرف بـ"الزمكان". وقد أشار إلى وجود علاقة وثيقة بين الطاقة والكتلة، تفسر حدوث المادة من حولنا.</p>
<p style="direction:rtl">وقد قام بصياغة هذه المفاهيم ضمن إطار رياضي متكامل يُعرف كمعادلات "أينشتاين". وتنبأت حلول هذه المعادلات، التي تحتوي على رموز رياضية معقدة ودقيقة، بوجود ظواهر فلكية مدهشة مثل الموجات الثقالية والثقوب السوداء وتأثير الجاذبية على الضوء، بالإضافة إلى تمدد الكون وانغلاقه على ذاته.</p>
<div class="jetpack-video-wrapper"><span class="embed-youtube" style="text-align:center;display:block"></span></div>
<p style="direction:rtl">وقد أكدت التجارب العلمية صحة هذه التأكيدات، بدءًا من بعثتي الفلكيين فرانك واتسون دايسون وآثر ستانلي إدينغتون في عام 1919، اللذين قاما برحلتين منفصلتين لمتابعة كسوف الشمس. واحدة منها كانت إلى جزيرة برينسيبي قبالة سواحل القارة الأفريقية، والأخرى إلى سوبرال في البرازيل، حيث كانت مهمتهما قياس تأثير كتلة الشمس على ضوء النجوم عند مروره بجوارها.</p>
<figure id="attachment_115534" aria-describedby="caption-attachment-115534" style="width:770px" class="wp-caption aligncenter"><img loading="lazy" class="wp-image-115534 size-arc-image-770" style="width:769.988px;font-size:22px" src="https://doc.aljazeera.net/wp-content/uploads/2023/06/%D8%A3%D9%8A%D9%86%D8%B4%D8%AA%D9%8A%D9%86.1-1685956463.jpg?resize=770%2C433" alt="" data-recalc-dims="1"><figcaption id="caption-attachment-115534" class="wp-caption-text">العالم الألماني ألبرت أينشتاين، صاحب نظرية النسبية</figcaption></figure>
<p style="direction:rtl">ومع مرور الزمن وتتابع الاكتشافات الفلكية، أثبتت تلك الاكتشافات مثل التصوير المباشر لظل ثقب أسود في السنتين الأخيرتين صحة تنبؤات أينشتاين. ولا تقتصر دلالات النسبية على الأنماط الكونية البعيدة فحسب، بل توجد دلائل مباشرة تدعم صحة هذه النظرية، حيث أصبحت تمثل جزءًا من حياتنا اليومية.</p>
<h2 id="ما-علاقة-نسبية-اينشتاين-بالحركة-والسرعة؟">ما علاقة نسبية أينشتاين بالحركة والسرعة؟</h2>
<p style="direction:rtl">قدم أينشتاين نظريته الأولى في النسبية عام 1905، المعروفة بالنسبية الخاصة، حيث أوضح العلاقة بين السرعة والكتلة والطول والزمن. فسر هذه النظرية مفهوم الإطار المرجعي، الذي يعني النظام الإحداثي الذي يعتمد عليه المراقب لقياس الظواهر الفيزيائية أثناء حركة الأجسام.</p>
<p style="direction:rtl">استند أينشتاين في النسبية الخاصة إلى ضرورة أن يكون هذا الإطار المرجعي "عطاليًا"، أي غير متسارع، وذلك لضمان ثبات القوانين الفيزيائية لجميع المراقبين الذين يتحركون بسرعة منتظمة بالنسبة لبعضهم البعض، وهو مبدأ يُعرف بـ"ثبات القوانين الفيزيائية".</p>
<div class="jetpack-video-wrapper"><span class="embed-youtube" style="text-align:center;display:block"></span></div>
<p style="direction:rtl">إذا اختلفت سرعة المراقبين، تبرز أهمية النسبية هنا، حيث تقدم مفاهيم جديدة حول الزمن والمسافة، اللذين يصبحان قيمتين غير مطلقتين، بل يرتبطان بالحركة النسبية لكليهما.</p>
<p style="direction:rtl">وهذا قد يؤدي إلى ظواهر مذهلة مثل تمدد الزمن وتباطؤه، إذ تتحرك عقارب الساعات في الأجسام المتحركة ببطء أكثر مقارنة بالساعات الثابتة، بالإضافة إلى تقليص الطول وظهور الأجسام المتحركة أقصر في اتجاه حركتها. كما تزداد الكتلة الظاهرة للأجسام المتحركة في رؤى المراقب الساكن، وذلك لا يظهر إلا عند اقتراب سرعة الأجسام من سرعة الضوء.</p>
<h2 id="مبادي-النسبية-الاساسية" style="direction:rtl">مبادئ النسبية الأساسية</h2>
<p style="direction:rtl">تستند النسبية في مبادئها إلى ثلاثة عوامل رئيسية:</p>
<ul>
<li style="direction:rtl">الإطار المرجعي العطالي</li>
<li style="direction:rtl">وجود سرعة قصوى للضوء لا يمكن لأي شيء تجاوزها، والتي تبلغ 300 ألف كيلومتر في الثانية. وعند جمع السرعات، فإن السرعة القصوى الناتجة ستكون سرعة الضوء، حتى لو تحرك جسمان بسرعات متساوية.</li>
<li style="direction:rtl">تظل سرعة الضوء ثابتة بغض النظر عن سرعة المراقب.</li>
</ul>
<h2 id="نظام-التموضع-الملاحة-العالمي" style="direction:rtl">نظام التموضع (الملاحة) العالمي</h2>
<p style="direction:rtl">يعتبر نظام التموضع العالمي (GPS) التطبيق الأكثر وضوحًا للنسبية، حيث أصبح جزءًا لا يتجزأ من معظم وسائل النقل والهواتف بعد أن اقتصر استخدامه على المجالات العسكرية. يعتمد هذا النظام على مجموعة من الأقمار الصناعية التي تدور حول الأرض على ارتفاع حوالي 20 ألف كيلومتر، لتقديم معلومات دقيقة عن إحداثيات المواقع على سطح الأرض تحت مختلف الظروف الجوية.</p>
<p style="direction:rtl">تظهر تأثيرات النسبية بشكل واضح في نظام التموضع العالمي عبر مستويين: الأول هو اختلاف السرعة، حيث تبلغ سرعة الأقمار الصناعية 14 ألف كيلومتر في الساعة، مما يعني أنها تكمل دورتين حول الأرض في يوم واحد. ونتيجة لذلك، يحدث تمدد زمني نسبي قدره حوالي 7 ميكروثانية في اليوم لصالح الأقمار الصناعية.</p>
<figure id="attachment_145958" aria-describedby="caption-attachment-145958" style="width:770px" class="wp-caption aligncenter"><img loading="lazy" class="wp-image-145958 size-arc-image-770" src="https://doc.aljazeera.net/wp-content/uploads/2024/08/%D9%82%D9%85%D8%B1-%D8%B5%D9%86%D8%A7%D8%B9%D9%8A-%D8%AC%D9%8A%D8%A8%D9%8A%D8%B3-1724016076.jpg?w=770&resize=770%2C630" alt="" data-recalc-dims="1"><figcaption id="caption-attachment-145958" class="wp-caption-text">أحد أقمار نظام التموضع العالمي (جي بي إس)</figcaption></figure>
<p style="direction:rtl">أما التأثير الثاني فهو نتيجة تأثير الجاذبية على الأقمار الصناعية، حيث يُعادل تأثير الجاذبية في الفضاء حوالي ربع تأثيره على سطح الأرض، مما يؤدي إلى سير الساعة في القمر الصناعي بشكل أسرع بنحو 45 ميكروثانية في اليوم.</p>
<p style="direction:rtl">نتيجة لذلك، فإن الوقت بالنسبة للأقمار الصناعية يتأخر عن الأرض بمقدار 38 ميكروثانية في اليوم. وعلى الرغم من أن هذه القيمة تبدو صغيرة، إلا أن العواقب قد تكون كبيرة وستتزايد مع مرور الوقت إذا تم تجاهل قوانين النسبية في النظام الملاحي، حيث يمكن أن تؤدي إلى انحرافات كبيرة.</p>
<h2 id="النسبية-والكهرومغناطيسية" style="direction:rtl">النسبية والكهرومغناطيسية</h2>
<p style="direction:rtl">تأثير النسبية يمتد أيضًا إلى المجال المغناطيسي الكهربائي، حيث ينشأ المجال المغناطيسي نتيجة مرور تيار كهربائي في سلك. على الرغم من أن هذا التأثير قد لا يكون واضحًا في البداية، إلا أن اعتباره مهم. عندما يتدفق التيار الكهربائي عبر سلك، تؤثر الحركة النسبية للإلكترونات على توليد المجال المغناطيسي.</p>
<p style="direction:rtl">وفقًا لنظرية النسبية لأينشتاين، تتحرك الجسيمات مثل الإلكترونات بسرعات عالية تزيد من كتلتها وتقلص أبعادها، مما يؤدي إلى تأثيرات مغناطيسية تتفاعل مع مجالات مغناطيسية أخرى أو مواد موصلة، محدثة نتائج مختلفة مثل الجذب أو التنافر.</p>
<figure id="attachment_145962" aria-describedby="caption-attachment-145962" style="width:770px" class="wp-caption aligncenter"><img loading="lazy" class="wp-image-145962 size-arc-image-770" src="https://doc.aljazeera.net/wp-content/uploads/2024/08/%D9%85%D8%AC%D8%A7%D9%84-%D9%85%D8%BA%D9%86%D8%A7%D8%B7%D9%8A%D8%B3%D9%8A-1724016098.jpg?w=770&resize=770%2C530" alt="" data-recalc-dims="1"><figcaption id="caption-attachment-145962" class="wp-caption-text">مرور تيار كهربائي في ملف معدني يولد مجالا مغناطيسيا، والعكس صحيح</figcaption></figure>
<p style="direction:rtl">تؤثر سرعة الإلكترونات حتى وإن لم تكن قريبة من سرعة الضوء، على كيفية توليد وانتشار المجال المغناطيسي. عندما يتدفق التيار عبر سلك ويتفاعل مع سلك آخر قريب، تؤثر الحركة النسبية للإلكترونات في السلكين على تفاعلهما بشكل مغناطيسي. هذا التفاعل، الذي تحكمه القوى الكهرومغناطيسية ويتأثر بمبادئ النسبية، يمثل أساس عمل الأجهزة الكهروميكانيكية مثل المحولات والمحركات والمولدات التي نستخدمها في الحياة اليومية.</p>
<h2 id="ما-علاقة-النسبية-بلون-الذهب-الاصفر؟" style="direction:rtl">ما علاقة النسبية بلون الذهب الأصفر؟</h2>
<p style="direction:rtl">يعد الذهب من الفلزات الانتقالية المميزة، جنبًا إلى جنب مع النحاس، ولهما تاريخ طويل في سك النقود والتجارة. بينما تتميز معظم هذه الفلزات بلونها الفضي، فإن الذهب يمتاز بلون أصفر لامع، والذي يُعرف أحيانًا باللون الذهبي. ويظهر أن قوانين النسبية تلعب دورًا كبيرًا في اكتساب الذهب لهذا اللون المميز عن باقي المعادن من خلال "كيمياء الكم النسبية".</p>
<p style="direction:rtl"><span style="font-size:22px">تفسر "كيمياء الكم النسبية" كيف تكتسب الجسيمات عند حركتها بسرعات عالية قرب سرعة الضوء طاقة إضافية تتحول إلى كتلة، وهذا يصبح مهمًا بشكل خاص بالنسبة للذرات ذات الأعداد الذرية العالية مثل الذهب. وقد أوجد الفيزيائي الألماني أرنولد سومرفيلد معادلة قريبة لحساب سرعة الإلكترون داخل الذرة بالنسبة إلى سرعة الضوء، مما يساعد في فهم التأثيرات النسبية في العناصر الثقيلة.</span></p>
<p><img loading="lazy" class="aligncenter size-arc-image-770 wp-image-145960" src="https://doc.aljazeera.net/wp-content/uploads/2024/08/%D8%A7%D9%84%D8%B0%D9%87%D8%A8-1724016092.jpg?w=770&resize=770%2C503" alt="" data-recalc-dims="1"></p>
<p style="direction:rtl">وتظهر المعادلة الرياضية أن الذهب، الذي يملك عددًا ذريًا يبلغ 79، تتحرك فيه الإلكترونات بسرعة تصل إلى نحو 58% من سرعة الضوء في المدار الذري الخارجي، بينما تصل هذه السرعة إلى 90% من سرعة الضوء في المدارات الداخلية.</p>
<p style="direction:rtl">تشتهر معظم المعادن بأنها لامعة بسبب قفز الإلكترونات بين مدارات الطاقة المختلفة. عندما تصطدم الفوتونات (جزيئات الضوء) بسطح المعدن، يتم امتصاص بعضها ثم تنبعث مجددًا لكن بأطوال موجية مختلفة، مما يعطي المعدن مظهره اللامع. بالنسبة للذهب، بمجرد أن تتحرك الإلكترونات بسرعات عالية، تؤدي التأثيرات النسبية إلى تقليص المسارات التي تسلكها، مما يؤثر على ديناميكيات الطاقة ويجعل الأطوال الموجية الممتصة من الضوء أطول.</p>
<p style="direction:rtl">وبذلك، يمتص الذهب الأطوال الموجية القصيرة مثل اللون الأزرق، ويعيد إطلاقها مرة أخرى ولكن بأطوال موجية أطول، مثل الأصفر، وظاهرة مشابهة تحدث أيضًا مع معدن السيزيوم.</p>
<h2 id="لماذا-الزيبق-سايل-وباقي-المعادن-صلبة؟" style="direction:rtl">لماذا الزئبق سائل وباقي المعادن صلبة؟</h2>
<p style="direction:rtl">الزئبق يقع مباشرة بعد الذهب في الجدول الدوري، وله تأثيرات نسبية واضحة تنعكس في حالته السائلة عند درجة حرارة الغرفة، على عكس معظم المعادن الأخرى التي تكون صلبة في نفس الظروف. وفقًا لنظرية النسبية، تتحرك الإلكترونات الداخلية في العناصر الثقيلة مثل الزئبق بسرعات عالية، وهذا يؤدي إلى اكتسابها كتلة نسبية وزيادة تقلص مدارات الذرة، مما يقرّب الإلكترونات أكثر من النواة التي تحتوي على عدد كبير من البروتونات.</p>
<p style="direction:rtl"><span style="font-size:22px">هذا الانكماش النسبي يؤثر بدوره على كيفية ارتباط ذرات الزئبق ببعضها البعض. فعادةً، تشكل المعادن روابط قوية لأن إلكتروناتها تتحرك بحرية، مما يخلق "بحرًا" من الإلكترونات، ولكن في حالة الزئبق، يقلل الانكماش وزيادة طاقة الربط بسبب السرعة العالية من فرص حدوث نفس نوع الروابط الذرية القوية. لذا، لا تلتصق ذرات الزئبق ببعضها بقوة مثل ذرات المعادن الأخرى، مما يجعلها في حالة سائلة عند درجة حرارة الغرفة.</span></p>
<p><img loading="lazy" class="aligncenter size-arc-image-770 wp-image-145956" src="https://doc.aljazeera.net/wp-content/uploads/2024/08/%D8%B2%D8%A6%D8%A8%D9%82-1724016070.jpg?w=770&resize=770%2C626" alt="" data-recalc-dims="1"></p>
<p style="direction:rtl">وعلى الرغم من تساؤلات القارئ حول العناصر الكيميائية الأثقل من الزئبق التي لا تكون سائلة، فإن السبب يعود إلى عدد الإلكترونات الموجودة في المدار الخارجي (غلاف التكافؤ)، التي تحدد طبيعة العلاقة بين ذرات العنصر. على سبيل المثال، الذرات الثقيلة مثل الرصاص واليورانيوم تمتلك عددًا كبيرًا من الإلكترونات التي تؤدي إلى تكوين روابط قوية وصلبة عند درجة حرارة الغرفة، على عكس الزئبق.</p>
<p> </p><h3 style="direction:rtl">المصادر:</h3><p style="direction:rtl">[1] محررو الموقع (التاريخ غير معروف). دايسون وإدينجتون يقدمان أول دليل تجريبي على النسبية العامة. الاسترداد من: <a target="_blank" href=""></a></p><p style="direction:rtl">[2] ويل، م. كليفرد (2006). نسبية أينشتاين والحياة اليومية. الاسترداد من: <a target="_blank" href=""></a></p><p style="direction:rtl">[3] بارد، إس. كريستوفر (2016). كيف يكون المجال المغناطيسي مجرد مجال كهربائي مع تطبيق النسبية؟. الاسترداد من: <a target="_blank" href=""></a></p><p style="direction:rtl">[4] محررو الموقع (2015). نظرية النسبية لأينشتاين تشرح الخصائص الأساسية للذهب. الاسترداد من: <a target="_blank" href=""></a></p><p style="direction:rtl">[5] هاوس، لورا (2013). النسبية وراء سيولة الزئبق. الاسترداد من: <a target="_blank" href=""></a></p></div></main>
