إن كل جسم مادي متحرك ينكمش في اتجاه حركته، حيث يغدو طوله أقصر فأقصر، إلى أن يختفي كلية إذا بلغ سرعة الضوء. لنفترض أن لدينا مركبتين فضائيتين، طول الواحدة منهما عند قاعدة الانطلاق عشرون مترا. أطلقت المركبتان إلى الفضاء الخارجي حيث غابتا عن أية مرجعية ثابتة. بعد ذلك عبرت المركبة أ زميلتها ب بسرعة نسبية مقدارها 150000كم/ثا؛ أي بما يعادل نصف سرعة الضوء. يقوم طاقم ب بقياس سرعة المركبة العابرة ليتأكد من سرعتها بالنسبة إليه، ثم يعمد إلى قياس طولها في الوقت نفسه، فيجده 17 مترا فقط لا عشرين. وهو الرقم الذي تعطيه بالفعل معادلة أينشتاين في انكماش الأجسام المتحركة. فإذا زادت السرعة النسبية بينهما لتصل إلى 90٪ من سرعة الضوء، أي 270000كم/ثا، وقام طاقم ب مرة أخرى بقياس طول المركبة العابرة أ، لوجده عشرة أمتار فقط. أما إذا بلغت سرعة أ بالنسبة إلى ب سرعة الضوء نفسها، وهو افتراض جدلي لا يمكن تحقيقه، فإن طول المركبة العابرة بسرعة الضوء سيكون صفرا. ومن الجدير بالذكر أن طاقم المركبة العابرة أ إذا قام بقياس المركبة الأخرى التي يتجاوزها ب، لوجد أنها هي التي تنكمش إلى 17 مترا في الحالة الأولى، وإلى 10 أمتار في الحالة الثانية، وأنها هي التي تتلاشى تماما إذا عبرها بسرعة الضوء، وذلك في الوقت الذي يجد طاقم كل مركبة أن طول مركبته ثابت لا يتغير. وهذا يعني أن وحداتنا الاصطلاحية لقياس المكان هي وحدات نسبية تطول وتقصر؛ مما يستتبع القول بنسبية المكان (= الفضاء)؛ لأنه لا فرق بين المتر الذي ينكمش في السرعات العالية، وبين المكان الذي يشغله هذا المتر.

القانون الثاني:

إذا تحرك جسم بالنسبة إلى مشاهد، فإن كتلة الجسم المتحرك ستزداد كلما ازدادت سرعته، وتعطي المعادلة الرياضية لهذا القانون مقدار زيادة الكتلة بدقة متناهية. فإذا عدنا إلى مثالنا السابق عن المركبتين الفضائيتين، وافترضنا أن وزن كل منهما في قاعدة الانطلاق هو 1000كغ، تقوم المركبة أ باجتياز المركبة ب بسرعة 250000كم/ثا، وعندها قام طاقم ب بقياس كتلة أ فوجد أنها تصل إلى 1200كغ، فإذا زادت سرعة المركبة أ إلى 270000كم/ثا؛ أي 90٪ من سرعة الضوء، فإن كتلتها ستصير ضعف ما كانت عليه في قاعدة الانطلاق؛ أي 2000كغ. والشيء نفسه يحدث إذا قام طاقم أ بقياس كتلة ب عند تجاوزها، وذلك في الوقت الذي يجد كل طاقم أن كتلة مركبته ثابتة لا تتغير.

وقد تم إثبات صحة نتائج معادلة أينشتاين هذه في تجارب المسارعات النووية، وأعطت القياسات أرقاما متطابقة تماما مع نتيجة المعادلة. من هذه التجارب ما أجراه معهد كاليفورنيا للتكنولوجيا، حيث استطاع رفع سرعة إلكترون واحد إلى 0,99999 من سرعة الضوء، فزادت كتلته المقاسة 900 مرة عن كتلته قبل التسريع.

القانون الثالث:

وتعطي معادلته مقدار السرعة النسبية بين جسمين متحركين. وهذا المقدار ليس جمعا بسيطا لمقدار السرعتين إذا كان الجسمان يتحركان في اتجاه بعضهما، ولا طرحا إذا كانا يتحركان عكس بعضهما. ففي مثالنا الأسبق عن سيارتين تتجهان نحو بعضهما، قمنا بجمع سرعة الأولى إلى سرعة الثانية، وحصلنا على 100كم/سا + 150كم/سا = 250كم/سا، ولكن معادلة أينشتاين الثالثة تجعل الفرق بين حسابنا العادي هذا وحساب النسبية، حوالي جزء من مليون جزء تقريبا من السنتيمتر. وهذا فارق ضئيل جدا يمكن تجاهله في مسائل الحياة اليومية. أما في السرعات العالية التي تقارب سرعة الضوء، فإن معادلة النسبية تغدو ضرورية. فإذا تحركت المركبتان الفضائيتان، في مثالنا السابق، نحو بعضهما بسرعة 160000كم/ثا، فإن السرعة النسبية بينهما لا يمكن أن تكون 160000كم/ثا + 160000كم/ثا = 320000كم/ثا؛ لأن هذه السرعة تزيد بمقدار 20000كم/ثا عن سرعة الضوء، وهذا محال. أما تطبيق معادلة أينشتاين الثالثة فيعطينا سرعة نسبية بين المركبتين مقدارها 259000كم/ثا، وهي أقل من سرعة الضوء.

القانون الرابع:

تزداد طاقة الجسم المتحرك بزيادة سرعته، وهذه الطاقة المضافة هي طاقة الحركة. ويقول القانون: إن هذه الطاقة ذات كتلة تضاف إلى كتلة الجسم المتحرك، وتحسب بواسطة المعادلة التي أوردناها سابقا، وهي ط = ك × س

2 .

القانون الخامس:

অজানা পৃষ্ঠা