4. ماهي مبادئ النظرية النسبية الخاصة؟
4.4. تمدد الكتلة وتحولها إلى طاقة
وبما أن الحركة نسبية والزمان والمكان يختلفان باختلاف المنظومات المرجعية التي يرتكز عليها مختلف الملاحظين والراصدين للحوادث،فإن كتل الأجسام تختلف كذلك باختلاف سرعة هذه الأجسام،والمبدأ الأساسي في هذا المجال هو التالي:
"تتوقف كتلة جسم ما على حركته،فهي تزداد،فهي تزداد بازدياد السرعة،وإذا قاربت سرعة ذلك الجسم سرعة الضوء مالت كتلته إلى اللانهاية".
لكن اينشتاين أوغل في استنتاجاته الخاصة بنسبية الكتلة حتى وصل إلى أن كتلة الجسم المتحرك تزيد بزيادة حركته،ولما كانت الحركة صورة من صور الطاقة (طاقة حركية)،فالكتلة المتزايدة للجسم المتحرك هي إذن طاقته المتزايدة ،وبكلمة واحدة:الطاقة هي الكتلة،لينتهي إلى المعادلة التالية:
الطاقة =الكتلة .مربع سرعة الضوء
2 E=M .C
ومن هنا نخلص إلى أن نظرية النسبية تربط بين الكتلة والطاقة ربط لا انقسام له،فالطاقة لها كتلة مهما كان نوع هذه الطاقة فالحرارة مثلا لها وزن،فالجسم يزن أكثر عندما تنخفض ،وعندما يشع ما فإنه يفقد جزءا من كتلته،وكتلة جسم ما مهما صغرت تتحول إلى طاقة عظيمة وهكذا ينهار مبدأ حفظ الطاقة الذي كان موجودا في الفيزياء الكلاسيكية،وتصبح الكتلة شكلا من أشكال الطاقة وحسب،وبهذا الاعتبار تصبح الذرة مثلا عبارة عن طبقة مكثفة في نقطة صغيرة من الحيز الذي تشغله،وهذا الطاقة يمكن أن تنطبق على شكل ضوء وحرارة يعمّان المنطقة المحيطة بها ،فلو فرضنا أن جسما كتلته غرام واحد وتحول كله إلى طاقة فإنه سيعطينا ما يعادل الطاقة الحرارية والضوئية التي يمكن ان نتحصل عليها بإحراق 3000 طن من الفحم الحجري[1].
من هذا المبدأ يتسنى لنا الاختلاف الكبير الذي أحدثه أينشتاين ،فقبل نظرية النسبية كان العلماء يعتبرون الكون وعاء فيه عنصران متميزان هما "المادة والطاقة":العنصر الأول ساكن،ويمكن لمسه ،ومن أكبر خصائصه أن له كتلة ،والعنصر الآخر عنصر فعال ونشيط،فجاء أينشتاين وأعلن أن الكتلة والطاقة متعادلتان،فما الكتلة إلا طاقة مركزة،وبعبارة أخرى إن المادة مكونة من الطاقة ،والطاقة مكونة من المادة،وكل منهما حالة عارضة موقوتة بظروف معينة،فحين تتحرك المادة بسرعة الضوء نسميها طاقة أو إشعاعا،وإذا همدت الطاقة يمكن إدراك كتلتها فنسميها مادة.
كما تمكننا معادلة الطاقة من شرح كيف تشع الشمس والنجوم والحرارة والضوء ملياران من السنين الضوئية دون أن تنفذ كتلتها في حدود شحنة حركتها المتصلة وسرعتها الزائدة،وهكذا دمج أينشتاين بين قانون بقاء الكتلة والطاقة[2].