ماذا تفعل السرعة بالكتلة ؟

السلام عليكم ورحمة الله وبركاته


هل سئلت نفسك يوما ماهو تعريف الكتلة ؟

قد يبدو السؤال بديهيا ولكن إجابة الكثيرين ستأتى كالتالى
الكتلة ببساطة هى مقدار مايحتويه الجسم من مادة أى من بروتونات ونيترونات وإلكترونات
لكن فى الحقيقة هذا هو التعريف الكلاسيكى للكتلة
ومن وجهة نظر الفيزياء الكتلة مازالت من المبهمات إلى وقتنا الحالى فلا أحد يمكنه أن يجزم بمعناها الفيزيائي حتى الآن

ولكن يمكننا فى ضوء النظرية النسبية الخاصة أن نفهم أن الكتلة هى مقاومة الجسم لتغير حالته السكونية فالجسم الطبيعى يميل إلى الإستقرار والسكون
وإذا تحرك فإنه يقاوم هذا التغير فى حالته وهذا أيضا يعرف بالقصور الذاتى
والحالة السكونية مكافئة للحركة المنتظمة
مثلا لو كنت أركب السيارة مع والدى وسيارتنا تسير بسرعة منتظمة
قابل أبى فى طريقه مطب أو عائق اضطره إلى تقليل سرعته فجأة ماذا سيحدث؟
كلانا أنا ووالدى سنتحرك أجسامنا إلى الأمام لكن من منا ستكون حركته أكبر؟؟؟
بالطبع هو الوالد لأن وزنه أكبر من وزنى
ومن هنا يمكننا إعتبار الكتلة مقياسا للقصور الذاتى للجسم أو مقاومة الجسم لتغيير حالة حركته المنتظمة

من نفس المنظور يمكننا أن ندرك كيف تزداد الكتلة بزيادة السرعة فى النسبية الخاصة
من أهم نتائج النسبية الخاصة لأينشتاين هو أن الكتلة تزداد مع السرعة وعندما تصل السرعة لسرعة الضوء تصبح كتلة الجسم المتحرك مالانهاية

يمكننا ان نفهم هذه الزيادة على أنها مقاومة يقاوم بها الجسم زيادة سرعته المستمرة من مبدء لكل فعل رد فعل

الجسم لا يكون مستقرا فى الغالب إذا زادت سرعته لذلك هو يقاوم بزيادة كتلته حيث أن زيادة الكتلة تجعل تحريك الجسم صعبا وهكذا نحتاج إلى طاقة أكبر لكى نزيد سرعته
إلى أن تقترب السرعة من سرعة الضوء وبالمقابل تزيد الكتلة بمقدار كبيير جدا ويصبح الجسم بحاجة إلى طاقة لانهائية لبلوغ سرعة الضوء

لهذا الوصول إلى سرعة الضوء يعتبر من الأشياء الغير ممكنة علميا
واعتبار سرعة الضوء أكبر سرعة فى الكون هو من اهم نتائج النسبية الخاصة

إذن الكتلة تزداد بزيادة السرعة هذا ليس غريبا
نحن فقط لا نلاحظه فى حياتنا اليومية لأن النظرية النسبية تتعامل مع السرعات القريبة جدا من سرعة الضوء
أما فى نطاق سرعاتنا اليومية فهى سرعات قليلة وزيادة الكتلة ستكون مقدارا ضئيلا جدا جدا جدا
ولن يمكننا ملاحظته إطلاقا لا بالعين ولابالقياسات لذلك فنحن لاندركه
أما على مستوى السرعات العالية فهو أمر طبيعى وموجود

حيث أنه تبعا للنسبية فإن كتلة الحركة تساوى كتلة السكون مضروبة فى المقدار جاما

والمقدار جاما هو مقلوب الجذر التربيعى لواحد ناقص
v^2/c^2

هى سرعة الجسم المتحرك v
هى سرعة الضوء c