کتاب الکترونیکی

نسبیت: نظریه خاص و عام

Relativity: the special and general theory

دانلود کتاب Relativity: the special and general theory (به فارسی: نسبیت: نظریه خاص و عام) نوشته شده توسط «Albert Einstein – Rober Lawson»


اطلاعات کتاب نسبیت: نظریه خاص و عام

موضوع اصلی: نظریه نسبیت و گرانش

نوع: کتاب الکترونیکی

ناشر: bnpublishing.com

نویسنده: Albert Einstein – Rober Lawson

زبان: English

فرمت کتاب: pdf (قابل تبدیل به سایر فرمت ها)

سال انتشار: 2005

تعداد صفحه: 115

حجم کتاب: 1 مگابایت

کد کتاب: 9789569569067 , 9569569069

نوبت چاپ: free web version

توضیحات کتاب نسبیت: نظریه خاص و عام

از تفسیر رابرت گروخ (بخش مربوط به متن انیشتین را می‌توانید در زیر نظر بیابید. لطفاً توجه داشته باشید که در کتاب، تفسیر پس از متن کامل نسبیت قرار گرفته است.)
بخش 17. فضا-زمان
دیدگاه مینکوفسکی «هندسه‌سازی» نسبیت را نشان می‌دهد. این ایده‌ها در طول سال‌ها به منصه ظهور رسیده‌اند: آنها دیدگاه اکثر فیزیکدانانی را که امروزه در نسبیت کار می‌کنند منعکس می‌کنند. اجازه دهید این دیدگاه را گسترش دهیم. مفهوم اساسی رویدادی است که ما آن را یک رخداد فیزیکی می‌دانیم که هم در مکان و هم در زمان گسترش بسیار ناچیزی دارد. یعنی یک رویداد “کوچک و سریع” است، مانند انفجار ترقه یا شکستن انگشتان شما. اکنون مجموعه ای از همه رویدادهای ممکن در جهان را در نظر بگیرید – همه رویدادهایی که تا به حال رخ داده اند، همه آنچه اکنون اتفاق می افتد، و همه چیزهایی که همیشه اتفاق خواهند افتاد. اینجا و جاهای دیگر این مجموعه فضا-زمان نام دارد. این عرصه ای است که فیزیک در نسبیت در آن اتفاق می افتد. ایده این است که همه اظهارات مربوط به رویدادهای جهان فیزیکی را به ساختارهای هندسی در این فضا-زمان بازگردانیم. در روشی مشابه، ممکن است مطالعه هندسه صفحه را با معرفی مفهوم یک نقطه (مشابه با یک رویداد) و جمع کردن تمام نقاط ممکن در صفحه (مشابه فضا-زمان) آغاز کنید. این صفحه عرصه برای هندسه صفحه است و هر عبارتی که بخشی از هندسه صفحه است باید به عنوان ساختار هندسی در این صفحه ریخته شود. این فضا-زمان تصویری یکبار برای همیشه از کل جهان فیزیکی است. هیچ چیز در آنجا “اتفاق نمی افتد”؛ چیزها فقط “هستند” به عنوان مثال، یک ذره فیزیکی به زبان فضا-زمان با دادن مکان همه رویدادهایی که “درست در ذره” رخ می دهند، توصیف می شود. نتیجه یک منحنی یا مسیر معینی در فضا-زمان است که به آن خط جهانی ذره می‌گویند. فکر نکنید که ذره از خط جهانی خود به همان مفهومی که قطار از ریل خود عبور می کند، «پیمایش» می کند. در عوض، خط جهانی، یک بار برای همیشه، کل تاریخ زندگی ذره را از تولد تا مرگش نشان می دهد. برای مثال، برخورد دو ذره به صورت هندسی با تقاطع خطوط جهانی آنها نشان داده می شود. نقطه تقاطع – نقطه مشترک هر دو منحنی. رویدادی که “درست” هر دو ذره است – رویداد برخورد آنها را نشان می دهد. به روشی مشابه، رویدادهای فیزیکی پیچیده‌تر – برای مثال یک آزمایش در فیزیک ذرات، یا یک بازی فوتبال – در ساختار فضا-زمان گنجانده شده‌اند. یکی از نمونه‌های «پیش‌روی فیزیکی» چارچوب مرجعی است که اینشتین در بحث خود از نسبیت خاص استفاده می‌کند. چگونه این در فضا-زمان گنجانده می شود؟ افراد درون یک چارچوب مرجع خاص، چهار عدد با برچسب x، y، z، t را به هر رویداد در فضا-زمان اختصاص می‌دهند. سه مورد اول مکان مکانی رویداد را طبق نظر این ناظران نشان می دهد، آخرین مورد زمان رویداد را نشان می دهد. این اعداد به طور کامل و منحصر به فرد رویداد را مشخص می کنند. از نظر هندسی، یک چارچوب مرجع باعث ایجاد یک سیستم مختصات در فضا-زمان می شود. در روشی مشابه، در هندسه صفحه، یک سیستم مختصات دو عدد x و y را به هر نقطه از صفحه اختصاص می‌دهد. این اعداد به طور کامل و منحصر به فرد آن نقطه را مشخص می کنند. عبارت “هواپیما دو بعدی است” به معنای چیزی بیشتر و کمتر از این است که دقیقاً دو عدد برای قرار دادن هر نقطه در هواپیما لازم است. به طور مشابه، “فضا-زمان چهار بعدی است” به معنای چیزی بیشتر و کمتر از این است که دقیقاً چهار عدد برای مکان یابی هر رویداد در فضا-زمان لازم است. این تمام چیزی است که در مورد آن وجود دارد! اکنون شما «فضا-زمان چهار بعدی» را مانند هر فیزیکدانی درک می کنید. توجه داشته باشید که معرفی فضا-زمان چهار بعدی نمی گوید مکان و زمان «معادل» یا «غیرقابل تمایز» هستند. واضح است که فضا و زمان به طور ذهنی موجودیت های متفاوتی هستند. اما اختلاط نسبتاً ظریفی از آنها در نسبیت خاص رخ می دهد و معرفی این موجودیت واحد، فضا-زمان را راحت می کند. در هندسه صفحه، ممکن است مختصات را تغییر دهیم، یعنی نقاط را دوباره برچسب گذاری کنیم. این همان صفحه ای است که به روشی متفاوت توصیف شده است (به این ترتیب که یک نقطه مشخص اکنون با اعداد مختلف نشان داده می شود)، همانطور که زمین نشان داده شده توسط یک نقشه ثابت می ماند چه از طول و عرض جغرافیایی یا مختصات GPS استفاده کنید. اکنون می‌توانیم فرمول‌هایی را تعیین کنیم که مقادیر مختصات جدید را برای هر نقطه از صفحه بر حسب مقادیر مختصات قدیمی بیان می‌کنند. به طور مشابه، ما ممکن است مختصات را در فضا-زمان تغییر دهیم، به عنوان مثال، چارچوب مرجع را در آن تغییر دهیم. و، دوباره، می‌توانیم فرمول‌هایی را تعیین کنیم که مختصات-مقادیر جدید را برای هر رویداد فضا-زمان به مختصات-مقدارهای قدیمی آن رویداد مرتبط می‌کند. این، از دیدگاه هندسی مینکوفسکی، جوهر فرمول‌های تبدیل لورنتز در بخش 11 است. مزیت مهم دیدگاه مینکوفسکی این است که به‌خوبی با نظریه نسبیت عام نیز سازگار است. ما در بحث خود به این دیدگاه هندسی باز خواهیم گشت


From the Commentary by Robert Geroch (The corresponding section of Einstein’s text can be found below the comment. Please note that in the book, the Commentary is placed after the complete text of Relativity.)
Section 17. Space-Time
Minkowski’s viewpoint represents a “geometrization” of relativity. These ideas have, over the years, come to the forefront: They reflect the perspective of the majority of physicists working in relativity today. Let us expand on this viewpoint. The fundamental notion is that of an event, which we think of as a physical occurrence having negligibly small extension in both space and time. That is, an event is “small and quick,” such as the explosion of a firecracker or the snapping of your fingers. Now consider the collection of all possible events in the universe—all events that have ever happened, all that are happening now, and all that will ever happen; here and elsewhere. This collection is called space-time. It is the arena in which physics takes place in relativity. The idea is to recast all statements about goings-on in the physical world into geometrical structures within this space-time. In a similar vein, you might begin the study of plane geometry by introducing the notion of a point (analogous to an event) and assembling all possible points into the plane (analogous to space-time). This plane is the arena for plane geometry, and each statement that is part of plane geometry is to be cast as geometrical structure within this plane. This space-time is a once-and-for-all picture of the entire physical world. Nothing “happens” there; things just “are.” A physical particle, for example, is described in the language of space-time by giving the locus of all events that occur “right at the particle.” The result is a certain curve, or path, in space-time called the world-line of the particle. Don’t think of the particle as “traversing” its world-line in the same sense that a train traverses its tracks. Rather, the world-line represents, once and for all, the entire life history of the particle, from its birth to its death. The collision of two particles, for example, would be represented geometrically by the intersection of their world-lines. The point of intersection—a point common to both curves; an event that is “right at” both particles—represents the event of their collision. In a similar way, more complicated physical goings-on—an experiment in particle physics, for example, or a football game—are incorporated into the fabric of space-time. One example of “physical goings-on” is the reference frame that Einstein uses in his discussion of special relativity. How is this incorporated into space-time? The individuals within a particular reference frame assign four numbers, labeled x, y, z, t, to each event in space-time. The first three give the spatial location of the event according to these observers, the last the time of the event. These numbers completely and uniquely characterize the event. In geometrical terms, a frame of reference gives rise to a coordinate system on space-time. In a similar vein, in plane geometry a coordinate system assigns two numbers, x and y, to each point of the plane. These numbers completely and uniquely characterize that point. The statement “the plane is two-dimensional” means nothing more and nothing less than that precisely two numbers are required to locate each point in the plane. Similarly, “space-time is four-dimensional” means nothing more and nothing less than that precisely four numbers are required to locate each event in space-time. That is all there is to it! You now understand “four-dimensional space-time” as well as any physicist. Note that the introduction of four-dimensional space-time does not say that space and time are “equivalent” or “indistinguishable.” Clearly, space and time are subjectively different entities. But a rather subtle mixing of them occurs in special relativity, making it convenient to introduce this single entity, space-time. In plane geometry, we may change coordinates, i.e., relabel the points. It is the same plane described in a different way (in that a given point is now represented by different numbers), just as the land represented by a map stays the same whether you use latitude/longitude or GPS coordinates. We can now determine formulae expressing the new coordinate-values for each point of the plane in terms of the old coordinate-values. Similarly, we may change coordinates in space-time, i.e., change the reference frame therein. And, again, we can determine formulae relating the new coordinate-values for each space-time event to the old coordinate-values for that event. This, from Minkowski’s geometrical viewpoint, is the substance of the Lorentz-transformation formulae in Section 11. A significant advantage of Minkowski’s viewpoint is that it is particularly well-adapted also to the general theory of relativity. We shall return to this geometrical viewpoint in our discussion of Section 27.

دانلود کتاب «نسبیت: نظریه خاص و عام»

مبلغی که بابت خرید کتاب می‌پردازیم به مراتب پایین‌تر از هزینه‌هایی است که در آینده بابت نخواندن آن خواهیم پرداخت.