http://www.3lom4all.com/3lom4all.com.gif

http://im32.gulfup.com/Ei2Fj.jpg

صفحة 1 من 11 123 ... الأخيرةالأخيرة
النتائج 1 إلى 7 من 76

الموضوع: معادلة انشتاين فى النسبية العامة

  1. #1
    مشرف سابق لمنتدى النسبية
    Array الصورة الرمزية الصادق
    تاريخ التسجيل
    Dec 2008
    المشاركات
    1,207
    معدل تقييم المستوى
    194

    معادلة انشتاين فى النسبية العامة

    المحاضرات ل د/ الصادق معا فى صورة pdf:


    http://www.herosh.com/download/20796..._____.pdf.html



    اخوكم / محمد ابوزيد



    ------------------------------------------------------------------------------------------------------






    تلبيةَ لطلب اخى احمد محمد فتحى , سوف اقوم بمشئية الله بتعريف واعطاء فكرة عامة عن معادلة انشتاين فى النظرية النسبية العامة
    وارجو من الله التوفيق والسداد

    بصورة عامة حل معادلة انشتاين يعطى الممتدد المترى و هو تلك الدالة التى تعرف طول الفترة فى الزمنكان

    احتمالان:

    1) اذا كان الممتدد المترى دالة ثابتة لا تعتمد على متغيرات الزمنكان (t, x,y,z) فان الفضاء يكون مستويا ولا يوجد به انحناء وعليه لا توجد جاذبية و تؤول النظرية النسبية العامة الى النسبية الخاصة

    2) اذا كان الممتدد المترى دالة فى متغيرات الزمنكان فان الفضاء يكون منحنيا و توجد قوى جذب كونى

    الان ماهو الممتدد المترى ؟

    يعرف الممتدد المترى على انه يعطى تعريفا لطول المتجة فى الفضاء
    دعنا نبدأ من فيثاغورث و افترض متجهين يعطيان ب



    ماهو البعد بين هذين المتجهين؟ بالطبع البعد هو القيمة المطلقة للفرق بين المتجهين


    ولما كان المتجين قريبين من بعضهما البعض فان الفرق فى الاحداثيات يمكن تمثيله كتغير طفيف يعبر عنه بالرمز dr وعليه نعيد كتابة المعادلة (3) على النحو المختصر التالى :



    وهكذا نجد ان مربع طول المتجة يعطى بالضرب القياسى للمتجه dr مضروبا فى نفسه (فيثاغورث فى ثلاثة ابعاد x ,y,z) اى ان



    الان نريد كتابة هذه المعادلة على النحو الذى يسمح بتعريف الممتدد المترى



    حيث ان المعاملات التى تظهر فى مقدمة مربع التغير فى x و y و z تساوى الواحد الصحيح فى هذا المثال لاننا نتحدث عن بعد بين متجهين فى فضاء مستوى ولكن بشكل عام فى الفضاءت غير المستوية تكون هذه المعاملات دوال فى x و y و z وهذه المعاملات تعرف على انها مركبات الممتدد المترى

    يتصل....
    التعديل الأخير تم بواسطة محمد ابوزيد ; 01-11-2010 الساعة 02:51 PM




  2. #2
    مشرف سابق لمنتدى النسبية
    Array الصورة الرمزية الصادق
    تاريخ التسجيل
    Dec 2008
    المشاركات
    1,207
    معدل تقييم المستوى
    194

    مشاركة: معادلة انشتاين فى النسبية العامة

    الممتد المترى فى فضاء مستوى رباعى الابعاد

    تعلمنا من النظرية النسبية الخاصة بان الزمن يعامل على انه بعد رابع وعليه يصبح الفضاء زمنكانيا بدلا عن مكانيا ويكون المتجه فى الزمنكان متجه رباعى الابعاد

    الطول الفاصل بين اى متجهين رباعيين يحمل خاصية المكان و خاصية الزمان ونسميه بالفترة المكانية-الزمانية (الفترة الزمنكانية) ويرمز لطول الفترة بالرمز ds

    الان نستطيع تكرر نفس الخطوات فى حساب مربع طول متجه فى فضاء ثلاثى الابعاد من اجل حساب مربع طول الفترة الزمنكانية, وببساطة سوف نقوم باضافة مربع البعد الزمنى للمعادلة (5) ولكن كم تعلم ان البعد الزمنى فى النسبية الخاصة هو بعد تخيلى ict ولهذا فان مربعه يكون سالبا
    وعليه يكون



    والتى يمكن اعادة كتابتها على نفس النحو الذى اتخذناه فى كتابة المعادلة (6) لنحصل على



    حيث المعامل يساوى -1 و بقية المعاملات تساوب +1 فى هذا المثال لفضاء مستوى رباعى الابعاد اما بشكل عام فان هذه المعاملات تكون دوال فى متغيرات الزمنكان وتظل دائما المركبة الزمانية للممتدد المترى دالة سالبة الاشارة بينما بقية المركبات تكون دوال موجبة الاشارة

    ترميز

    من اجل الاختصار سوف نقوم بتغير الترميز وذلك لكى نختصر الكتابة
    سوف نسمى البعد الزمنى بالبعد الصفرى و البعد فى x بالبعد الاول والبعد فى y بالبعد الثانى والبعد فى z بالبعد الثالث ونعبر عن كل هذا بالشكل المختصر التالى :


    لاحظ ان المعامل اعلى x لا يمثل اسا وانما فقط رقم يمثل ترتيب البعد

    واذا قمنا باستبدال الترميز القديم بهذا الترميز (فقط استبدل ct و x و y و z بمقابلاتها فى المعادلة (9)) فى معادلة مربع الفترة (8) نحصل على الشكل التالى :



    المركبات و و و تمثل مركبات الممتدد المترى فى الفضاء الزمنكانى المستوى رباعى الابعد واذا كانت هذه المركبات تعتمد المتغيرات الزمنكانية فان تكون ملركبات الممتدد المترى للزمنكان المنحنى رباعى الابعاد

    يتصل....




  3. #3
    مشرف سابق لمنتدى النسبية
    Array الصورة الرمزية الصادق
    تاريخ التسجيل
    Dec 2008
    المشاركات
    1,207
    معدل تقييم المستوى
    194

    مشاركة: معادلة انشتاين فى النسبية العامة

    نوعان من المتجهات الرباعية

    نعلم من مبادئ الجبر الخطى ان المتجه يمكن تمثيله بمصوفة عمودية (بها عمود واحد وعدة صفوف) او بمصفوفة صفية (بها صف واحد وعدة اعمدة)
    الان دعنا نمثل المتجه الرباعى على النحو التالى



    حيث المعامل ميو يأخذ القيم 0و 1 و 2 و 3 وبالطبع اذا اخذ ميو القيمة 0 فان هذا يقابل الصف الصفرى و اذا اخذ ميو القيمة 1 فهذا يقابل الصف 1 ...الخ

    لاحظ اننا لكى نضرب اى مصفوفتين فيجب ان يكون عدد اعمدة المصفوفة الا ولى مساوى لعدد صفوف المصفوفة الثانية و فبما عدا هذا فان ضرب المصفوفة الاولى فى الثانية لن يكون معرفا (ممكننا). ولهذا السبب سوف نحتاح الى تحويل المتجه الرباعى من مصفوفة عمودية الى مصفوفة صفية لكى نتمكن من ضربه فى نفسه لكى نحصل على مربع طول المتجه الرباعى .
    ولكى نمييز بين المتجه الرباعى الممثل بمصفوفة عمودية و المتجه الرباعى الممثل بمصفوفة صفية سوف نكتب المعامل ميو اعلى x فى حالة المصفوفة العمودية ونكتبه اسفل x فى حالة المصفوفة الصفية اى ان





    الان نريد استخدم مفهوم ضرب مصفوفتين فى تعريف مربع الفترة ودعنا فقط نضرب المصفوفة الصفية للمتجه الرباعى فى المصفوفة العمودية لحصل على المعادلة التالية



    وبمقارنة سريعة بين هذه المعادالة والمعادلة (10) نجد ان :


    اى ان مركبات الممتدد المترى تعمل على تنزيل المعامل من اعلى x الى اسفل x . من الان ولاحقا سوف نسمى المتجه الرباعى الذى يمثل بمصوفة عمودية (ميو توجد فى اعلى x ) بمتجه كونترافيرينت contravariant اما المتجه الرباعى الذى يمثل بمصفوفة صفية (ميو توجد فى اسفل x) بمتجه كوفيرينت covariant
    وهكذا يعمل الممتدد المترى على تحويل الكونترافيرينت الى كوفيرينت (والعكس ايضا صحيح)

    يتصل....




  4. #4
    مشرف سابق لمنتدى النسبية
    Array الصورة الرمزية الصادق
    تاريخ التسجيل
    Dec 2008
    المشاركات
    1,207
    معدل تقييم المستوى
    194

    مشاركة: معادلة انشتاين فى النسبية العامة

    تمثيل الممتدد المترى

    المعادلة (14) يمكن كتابتها بالصورة المصفوفية التالية



    حيث ان جميع العناصر التى لا تقع فى القطر الرئسى (عندما يختلف رغم الصف عن رغم العمود ) مساوىة للصفر بالنسبة لمثالنا فى الفضاء المستوى رباعى الابعاد ولكن فى الحالة العامة قد لا تساوى جميعها الصفر. وهذه المعادلة توضح كيفية تحويل الكونترافيرينت الى كوفيرينت, والان بتعويض المتجه الكوفيرينت من المعادلة (15) فى المعادلة (13) نحصل على مربع طول الفترة بالصورة المصفوفية التالية



    نلاحظ من هذه المعادلة ان الممتدد المترى عبارة عن مصفوفة مربعة من النظام 4 فى 4 اى ان بها اربعة صفوف واربعة اعمدة وهذه المصفوفة يعبر عنها بالصورة المختصرة التالية :



    وهى تمثل ممتدد مترى من الرتبة الثانية ومن النوع كوفيرينت وذلك لان المعاملات ميو (رغم الصف) و نيو (رغم العمود) موجودة فى اسفل g

    وهى عبارة عن مصفوفة غير شاذه بمعنى انها قابلة للعكس ومعكوسها الضربى هو ايضا مصفوفة مربعة وتسمى بالممتدد المترى من الرتبة 2 ومن النوع كونترافيرينت (لان المعاملات ميو و نيو توجد فى اعلى g) ويعبر عنها بالصورة التالية:



    ومثلما كان الممتدد المترى من النوع كوفيرينت يحول المتجه الرباعى كونترافيرينت الى كوفيرينت فان الممتدد المترى من النوع كونترافيرينت يحول المتجه الرباعى كوفيرينت الى كونترافيرينت


    يتصل.....




  5. #5
    مشرف سابق لمنتدى النسبية
    Array الصورة الرمزية الصادق
    تاريخ التسجيل
    Dec 2008
    المشاركات
    1,207
    معدل تقييم المستوى
    194

    مشاركة: معادلة انشتاين فى النسبية العامة

    قاعدة تجميع انشتاين

    الان سوف افترض ان القارئ ملم بمبادئ جبر المصفوفات ويستطيع ايجاد حاصل الضرب للمصفوفات فى المعادلة (16) وسوف نحصل على النتيجة التالية بعد اجراء عملية الضرب المباشرة


    لاحظ تكرار 0 فى رغم الصف فى g وفى dx الاةلى فى جميع الحدود فى السطر الاول من المعادلة الاخيرة وهكذا نستطيع كتابة السطر الاول فى شكل مجموع بالصورة التالية:



    اما فى السطر الثانى فيتكرر المعامل 1 وهكذا نستطيع كتابته بالمجموع التالى




    اما فى السطر الثالث فان المعامل المتكرر هو 2 لذا نجد ان :



    واخيرا يتكرر المعامل 3 فى السطر الرابع وعليه يكون



    الان عوض المجاميع هذه فى المعادلة (19) لتحصل على مربع الفترة التالى



    لاحظ تكرر المعامل نيو فى رغم العمود فى g وفى dx الثانية فى جميع حدود المعادلة الاخيرة وهكذا وبنفس الطريقة السابقة نستطيع كتابة تجميع جديد



    عوض هذا التجميع فى المعادلة الاخيرة لتحصل على الصورة التالية لمربع طول الفترة




    قاعدة جمع انشتاين هى اصطلاح اسقاط رمز التجميع عند تكرر معامل مرة فى الاسفل فى حد ومرة فى الاعلى فى حد ثانى لذا نسقط رمز التجميع على ميو لظهورها فى الاسفل فى g وفى الاعلى فى dx الاولى و ايضا نسقط رمز التجميع على نيو نسبة لظهورها فى اسفل g وفى اعلى dx الثانية
    لاحظ اننا نسقط رمز التجميع فقط من اجل اختصار الكتابة ولكن لا نسقط عملية التجميع نفسها اى ان تكرار المعامل دليل على عملية تجميع



    والان اذا رفعت معامل فى احد الحدود فيجب تنزيل هذا المعامل فى الحد الاخر اى مثلا نجد ميو فى اسفل g وفى الاعلى فى dx فتستطيع رفع ميو فى اعلى g بشرط تنزيله فى اسفل dx ونفس الامر يمكن تطبيقه على نيو لنحصل على



    يتصل....




  6. #6
    مشرف سابق لمنتدى النسبية
    Array الصورة الرمزية الصادق
    تاريخ التسجيل
    Dec 2008
    المشاركات
    1,207
    معدل تقييم المستوى
    194

    مشاركة: معادلة انشتاين فى النسبية العامة

    لماذا نسبية عامة؟

    ماهو السبب الذى جعل انشتاين يضع نظريته للنسبية العامة؟ أو بمعنى اخر ما عيب الوصف النيوتونى للتثاقل الكونى حتى يتم استبداله بنظرية النسبية العامة؟
    عندما وضع انشتاين نظرية النسبية الخاصة, الزم جميع القوانين الفيزيائية بان تكون لا متغيرة تحت تأثير تحويلات لورنتز, كما هو معلوم ان معادلة نيوتن للتثاقل الكونى (قانون الجذب العام) لا تحقق تحويلات لورنتز, وانها تتنبأ بتفاعل تجاذبى لحظى اى ان سرعة انتقال التفاعل التثاقلى لانهائية. دعنا نعطى مثال لذلك حتى لا يتوه القارئ بين التعبيرات العلمية الجامدة وحتى تتكون لديه صورة ذهنية لتقريب الصورة الفيزيائية
    تترتبط الارض مع الشمس بقوى جذب تثاقلى تجعل الارض تدور حول الشمس, ولكن اذا افترضنا ان الشمس لسبب ما قد اختفت فجاءة!!!! ماذا يحدث للارض؟ بالطبع حسب نظرية نيوتن لا توجد سرعة قصوى فى الطبيعة لذلك نجد ان المجال التثاقلى الذى ينتقل بين الشمس والارض يتحرك بسرعة لانهائية وعليه يقطع المسافة بينهما فى فى زمن يساوى الصفر وهكذا اذا اختفت الشمس سوف يتوقف المجال التثاقلى وتتوقف الارض عن الدوران فى نفس لحظة اختفاء الشمس.
    والان مالذى جعل انشتاين غير سعيدا بهذه النتيجة؟ حسب مفاهيم النسبية الخاصة توجد سرعة القصوى لانتقال التفاعل وهذه السرعة القصوى هى سرعة الضوء. واذا افترضنا ان الشمس قد اختفت فجاءة بعد ارسالها للمجال التثاقلى, فان المجال سوف يتحرك باقصى سرعة ممكنة (سرعة الضوء) ليصل الى الارض بعد فترة زمنية تصل الى 8 دقائق تقريبا, وعليه لن تعرف الارض اختفاء الشمس الا بعد مرور 8 دقائق وسوف تظل تدور حول موقع الشمس المزعوم لمدة ثمانية دقائق قبل ان تكف عن الدوران.
    وهكذا نجد ان نظرية نيوتن للتثاقل الكونى تتناقض مع فرضيات النسبية الخاصة لذا يجب تعديلها او استبدالها بنظرية اخرى تكون متوافقة مع النسبية الخاصة.
    والان بعد ان عرفنا ان نظرية نيوتن للتثاقل الكونى لا يمكن ان تكون الكلمة النهائية لوصف القوى التثاقلية , نريد ان نعرف كيفية ايجاد نظرية بديلة لها. مدخل انشتاين لايجاد هذه النظرية يتمحور حول ثلاثة نقاط رئيسية وهى
    (1) مبدأ التكافؤ فى النسبية الخاصة.
    (2) العلاقة بين كتلة القصور وكتلة التثاقل
    (3) النسبية الخاصة و التسارع.

    النقطة الاولى:
    كما هو معلوم ان النسبية الخاصة افترضت وجود مناطات اسنادية مفضلة لوصف القوانين الطبيعة وهذه المناطات تسمى بمناطات القصور وهى المناطات التى تتحرك بالنسبة لبعضها البعض بسرعات منتظمة (ثابتة) وفى خط مستقيم . ولكن دعنا الان نطرح السؤال التالى ونترك الاجابه عليه لفطنة القارئ , مالذى يميز السرعات الثابتة عن غيرها؟ لماذا تكون السرعات الثابتة مفضلة؟ او على بصورة اعمق, سرعات ثابتة بالنسبة لماذا؟ هل بالنسبة لفضاء مطلق؟ ام بالنسبة لنجم ثابت؟ ...الخ؟

    النقطة الثانية:
    فى الميكانيكا النيوتونية يوجد مفهومين مستقلين للكتلة وهما كتلة القصور وهى التى تمانع التسارع وهى تجعل الجسم قاصرا عن الحركة مالم تؤثر عليه قوى خارجية تجعله يتسارع. وكتلة اخرى تعرف بكتلة التثاقل وهى الكتلة المرتبطة بقوى التثاقل. الان يوجد تأكيد عملى غير قابل للشك ينص على ان الكتلتين متساويتين, بمعنى ان جميع الاجسام تسقط بنفس المعدل فى وجود حقل تثاقلى, او بصورة اخرى ان كتلة القصور التى تقوم تسارع الجسم تساوى كتلة الثاقل التى جعلت الجسم يتفاعل مع الحقل التاقلى.
    ولما كانت نظرية نيوتن تفضل ان تكون كتلة القصور مختلفة عن كتلة التثاقل, وكانت الحقائق التجريبية تنص على تساوى الكتلتين. اعتبر انشتاين ان عملية تساوى الكتلتين هذا ربما يقود الى المعنى العميق لطبيعة قوى التثاقل, وبحنكة وعبقرية استطاع انشتاين من هذه الملاحظة البسيطة ان تساوى كتلة القصور مع كتلة التثاقل يوحى بعلاقة بين القصور (التسارع) وقوى التثاقل نفسها و قال:
    محليا (فى حيز صغير- سوف نرجع لهذه المفهوم لاحقا) لا نستطيع التمييز بين قوى التثاقل والتسارع
    محليا: التثاقل=القصور=التسارع

    يتصل....




  7. #7
    مشرف سابق لمنتدى النسبية
    Array الصورة الرمزية الصادق
    تاريخ التسجيل
    Dec 2008
    المشاركات
    1,207
    معدل تقييم المستوى
    194

    مشاركة: معادلة انشتاين فى النسبية العامة

    مبدأ التكافؤ فى النسبية

    دعنا نتخيل صندوق مغلق تماما (مصعد) موضوع فى مكان ما فى الفراغ الخارجى و بداخل هذا المصعد مراقب. افترض عدم وجود اى نوع من انواع تؤثر على المصعد و لذلك فان المراقب سوف يسبح بحرية تامة (لانعدام الوزن) داخل المصعد, اذا كان المراقب يحمل فى كلتا يديه كرتين وقام بتركهما فى لحظة ما ليسبحان معه داخل المصعد
    افترض وجود شخص ما قام بربط المصعد من سقفه بسلسلة و سحبه الى اعلى بعجلة ثابته, وهكذا سوف يرتفع المصعد وترتفع مع ارضية المصعد لتصطدم بقدمى المراقب وبالكرتين وصديقنا داخل المراقب سوف يشعر بقوى تضغط على قدمية ويرى الكرتين وهما تسقطان نحو ارضية المصعد وهما يسلكان مساريين متوازيتين اثناء سقوطهما
    انظر الى الشكل ادناه الى جهة اليسار



    دعنا الان نفترض ان المصعد موضوع فى حقل تثاقلى كما هو مبين فى الرسم اعلاه فى جهة اليمين , سوف يشعر المراقب بقوى تضغط على قدميه وسوف يرى الكرتين وهما تسقطان نحو ارضية المصعد ولما كانت قوى الجذب تجذب الكرتين نحو مركز الكتلة المسببة للحقل التثاقلى فان الكرتان سوف تسقطان نحو حو الارضية سالكتين مساريين متقاربين, ولكن اذا كانت المسافة (وهى كذلك) بين الكرتين صغيرة جدا بالمقارنة مع نصف قطر مركز الكتلة التى انتجت قوى التثاقل (هذا هو مفهوم المحليه) فان المراقب لن يستطيع مشاهدة تقارب مسار الكلاتين , وعليه لا توجد اى تجربة يمكن للمراقب داخل المصعد ان يقوم باجراءها ليقرر ما اذا كان القوى المؤثرة على المصعد هى قوى تثاقل كونى تجذبه مع كرتيه الى اسفل ام ان هناك شخص خارج المصعد قام بسحبه الى اعلى بتسارع ثابت

    وهكذا لا يمكن محليا التمييز بين التسارع و قوى التثاقل

    يتصل.....




صفحة 1 من 11 123 ... الأخيرةالأخيرة

معلومات الموضوع

الأعضاء الذين يشاهدون هذا الموضوع

الذين يشاهدون الموضوع الآن: 1 (0 من الأعضاء و 1 زائر)

المواضيع المتشابهه

  1. النسبية الخاصة و النسبية العامة
    بواسطة أحمد الجابري في المنتدى منتدى أسئلة وأجوبة في الفيزياء Questions & Answers in Physics
    مشاركات: 4
    آخر مشاركة: 05-24-2012, 07:45 PM
  2. النسبية العامة
    بواسطة The New Mr في المنتدى منتدى النظرية النسبية وعلم الكونيات Theory of Relativity & Cosmology
    مشاركات: 5
    آخر مشاركة: 11-03-2010, 07:48 PM
  3. إلى الأخ الكريم الصادق (تعقيباً على موضوعه المييز معادلة أينشتاين في النسبية العامة )
    بواسطة طالب علم 2 في المنتدى منتدى النظرية النسبية وعلم الكونيات Theory of Relativity & Cosmology
    مشاركات: 6
    آخر مشاركة: 04-01-2009, 05:20 PM
  4. أريد العبارات العامة لحلول معادلة شرودينغر
    بواسطة @ssi@ في المنتدى منتدى أسئلة وأجوبة في الفيزياء Questions & Answers in Physics
    مشاركات: 0
    آخر مشاركة: 12-12-2007, 09:47 PM

مواقع النشر (المفضلة)

مواقع النشر (المفضلة)

ضوابط المشاركة

  • لا تستطيع إضافة مواضيع جديدة
  • لا تستطيع الرد على المواضيع
  • لا تستطيع إرفاق ملفات
  • لا تستطيع تعديل مشاركاتك
  •