پاورپوینت کامل و جامع با عنوان نسبیت و الکترومغناطیس در 54 اسلاید

نظریهٔ نسبیَت دو نظریه اصلی و معروف نسبیت خاص و نسبیت عام آلبرت اینشتین را در بر می‌گیرد. ایده اصلی این نظریه آن است که زمان و فضا با هم مرتبط هستند، نه جدا از هم و ثابت.

آغاز به کار بردن عبارت «نظریهٔ نسبیت» به ۱۹۰۶ بر می‌گردد؛ هنگامی که ماکس پلانک ترکیب «نظریه نسبی» (در آلمانی: Relativtheorie) را به کار برد و بر چگونگی به کار برده شدن اصل نسبیت توسط این نظریه تأکید کرد. اما این آلفرد بوخرر بود که در بخش بحث مقاله پلانک، برای نخستین بار ترکیب «نظریه نسبیت» (در آلمانی: Relativitätstheorie) را به کار برد.

نسبیت خاص نگره‌ای بر روی ساختار فضازمان است. این نگره در سال ۱۹۰۵ توسط اینشتین و در مقاله‌ای به نام «درباره الکترودینامیک اجسام در حال حرکت» ارایه شد. این نگره بر پایه دو فرضی است که در تناقض با مکانیک کلاسیک هستند:

چنین نگره‌ای همخوانی بهتری با آزمایش‌های تجربی نشان می‌دهد. برای نمونه، آزمایش مایکلسون-مورلی نه تنها فرض دوم را تأیید می‌نمود که نتایج جالب دیگری را نیز به همراه داشت:

ویژگی تعریف‌کننده نسبیت خاص در جابجایی ترادیسی‌های گالیله مورد استفاده در مکانیک کلاسیک با تبدیلات لورنتس است.

نسبیت عام، نظریه‌ای هندسی برای گرانش است که در سال ۱۹۱۶ توسط آلبرت اینشتین مطرح گردید و تصویر کنونی فیزیک جدید از گرانش را تشکیل می‌دهد. نسبیت عام، نظریه نسبیت خاص و قانون جهانی گرانش نیوتن را تعمیم می‌دهد و توصیفی یکتا از گرانش به عنوان یک ویژگی هندسی فضا و زمان، یا فضازمان ارائه می‌کند. به خصوص در این نظریه، انحنای فضازمان، به‌طور مستقیم بهانرژی و تکانه هر ماده و تابشی که موجود باشد مربوط است. این رابطه توسط معادلات میدان اینشتین مشخص می‌گردد ٬که یک دستگاه معادلات مشتقات پاره‌ای را تشکیل می‌دهند.

برخی از پیش‌بینی‌های نظریه نسبیت عام ٬به خصوص موارد مرتبط با گذشت زمان، هندسهٔ فضا٬حرکت اجسام هنگام سقوط آزاد و انتشار نور، با پیش‌بینی‌های نظریه‌های فیزیک کلاسیک تفاوت بسیاری دارند. برای نمونه از چنین تفاوت‌هایی، می‌توان به اتساع گرانشی زمان، همگرایی گرانشی، انتقال به سرخ گرانشی نور و تاخیر زمانی گرانشی اشاره کرد. پیش‌بینی‌های نظریه نسبیت عام در همه آزمون‌ها تا به امروز تأیید شده‌اند. هرچند نسبیت عام تنها نظریه نسبیتی نور نیست، ساده‌ترین نظریه‌ای است که با آزمایش‌ها مطابقت دارد. البته پرسش‌های بدون پاسخی باقی مانده‌اند، که بنیادی‌ترین آن‌ها چگونگی آشتی دادن نسبیت عام با فیزیک کوانتومی برای ایجاد یک نظریه خود-سازگار و کامل از گرانش کوانتومی می‌باشد.

نظریه اینشتین نتایج اخترفیزیکی مهمی به دنبال دارد. برای مثال، وجود سیاه‌چاله‌ها را نشان می‌دهد (مکان‌هایی در فضا که در آن فضا و زمان طوری ناهموار شده‌اند که هیچ چیز، حتی نور نمی‌تواند از آن فرار کند)، حالتی که در پایان عمر برای ستاره‌های پرجرم ایجاد می‌گردد. شواهد فراوانی وجود دارد که نشان می‌دهد تابش‌های شدید گسیل شده از برخی اجسام نجومی، مربوط به سیاه‌چاله‌ها است. برای مثال، ریزاختروش‌ها یا هسته کهکشانی فعال نتیجه حضور سیاه‌چاله‌های ستاره‌وار و سیاه‌چاله‌هایی با جرم‌های بسیار بسیار بیشتر هستند. خم‌شدن نور توسط گرانش می‌تواند منجر به پدیده‌ای موسوم به همگرایی گرانشی گردد که موجب دیده شدن چند تصویر از یک شئ نجومی دور، در آسمان می‌شود. نسبیت عام همچنین وجود امواج گرانشی را پیش‌بینی می‌کند. مشاهده و اندازه‌گیری مستقیم آن‌ها هدف پروژه‌هایی نظیر لیگو، آنتن فضایی تداخل‌سنج لیزری ناسا/اسا و آرایه‌های گوناگون زمان‌سنجی تپ‌اختر است. در ۱۱ فوریه ۲۰۱۶ پژوهشگران در LIGO موفق به مشاهده مستقیم امواج گرانشی برای نخستین بار شدند. همچنین، نسبیت عام اساس مدل‌های کنونی کیهان‌شناختی از یک جهان در حال انبساط است.

فهرست مطالب:

نسبیت و الکترومغناطیس

چگونه میدان مغناطیسی صرفا بدلیل حرکت بصورت یک میدان الکتریکی نمود می کند؟

سیم حامل جریان

چگالی نسبیتی شدت جریان

مولفه های چگالی شدت جریان

رابطه چگالی شدت جریان و چگالی بار فضا - زمانی

معادلات تبدیل برای E و B

تبدیلات میدان مغناطیسی

میدان حاصل از یک بار نقطه ای متحرک با حرکت یکنواخت

میدانها در مجاورت یک سیم حامل جریان

ناوردایی معادلات ماکسول

نمایش هندسی فضا - زمان

جهانخط های ویژه

معادلات لورنتس با استفاده از نماد جدید w=ct

جهانخط ها و زمان

ساعت های متحرک: همزمانی

مخروط نوری

بازه فضا - زمان

ناورداهای فضا - زمان

پارادکس های نسبیت خاص

پارادکس دوقلوها

نسبیت عام (1916)

اصل هم ارزی

هم ارزی شتاب و گرانش

خم شدن پرتوهای نور در میدان گرانشی

و...

به همراه مثال های حل شده.