ملتقى الفيزيائيين العرب - المعادلات الفيزيائية الثلاث التي تلعب دورًا كبيرًا في فهمنا للكون

1. معادلة تكافؤ الكتلة والطاقة

▪️شرح المعادلة:
من معادلات النسبية الخاصة لأينشتاين. توضح أن الكتلة (m) يمكن أن تتحول إلى طاقة (E)، والعكس، وفقًا لمربع سرعة الضوء (c²). هذه العلاقة تُفسّر كيف يمكن لطاقة هائلة أن تنتج من كمية صغيرة من الكتلة.

▪️علاقتها بتكوُّن الكون:
• في النجوم، يحدث اندماج نووي يحول الكتلة إلى طاقة وفقًا لهذه المعادلة، وهو مصدر ضوء وحرارة الشمس.
• بعد الانفجار العظيم، تحولت الطاقة إلى جسيمات مادية شكلت اللبنات الأولى للمادة.
• تفسّر أيضًا توليد المادة والمادة المضادة من طاقة خالصة في بدايات الكون.

⸻

2. قانون الجاذبية العام لنيوتن

▪️شرح المعادلة:
تصف قوة التجاذب بين جسمين حسب كتلتيهما (m1 و m2) والمسافة بينهما (R). الثابت G هو ثابت الجاذبية العام.

▪️علاقتها بتكوُّن الكون:
• بعد الانفجار العظيم، ساعدت الجاذبية على تجميع المادة لتشكيل النجوم والمجرات.
• تُكوِّن الجاذبية القوية في النجوم الضخمة ما يُعرف بالثقوب السوداء.
• في ظروف الجاذبية الشديدة أو السرعات العالية (ما يُعرف بالحالات القصوى)، لا تكون قوانين نيوتن دقيقة، وهنا تُستخدم نظرية النسبية العامة لأينشتاين لوصف الجاذبية بدقة أكبر، كما هو الحال قرب الثقوب السوداء أو في بدايات الكون.

⸻

3. معادلة تمدد الزمن في النسبية الخاصة

▪️شرح المعادلة:
توضح كيف أن الزمن يتباطأ لجسم متحرك بسرعة عالية (v) مقارنة بمراقب ثابت. كلما اقترب الجسم من سرعة الضوء (c)، كلما تباطأ الزمن لديه بالنسبة للمراقب.

▪️علاقتها بتكوُّن الكون:
• في بدايات الكون، كان التمدد السريع للزمكان يؤدي إلى تغيّر في مرور الزمن.
• وفق النسبية العامة، التوسع الكوني السريع يؤدي إلى ما يُعرف بتمدد الزمن الكوني، وهو ما أثر على تشكل البنى الأولى في الكون.