» «
תורת היחסות
מהי תורת היחסות?



אם היינו אומרים לכם שאתם נעים במהירות מטורפת של 800 אלף קילומטר לשעה ממש עכשיו, בעת שאתם קוראים את הערך הזה, האם הייתם מאמינים? - אז כן, זו מהירותנו כרגע על פני כדור הארץ שהוא חלק ממערכת השמש, שנעה במהירות זו סביב מרכז הגלקסיה שלנו. הסיבה שאיננו מרגישים בכך היא שאיננו משווים את מהירותנו ביחס לגוף אחר שעומד למשל במקום.

זו דוגמה שמראה את הבסיס לאחת התיאוריות המדעיות החשובות בהיסטוריה - תורת היחסות שהגה אלברט איינשטיין. למעשה יש 2 תורות יחסות: תורת היחסות הכללית ותורת היחסות הפרטית.

בתורת היחסות חזה איינשטיין למשל, שכוח הכבידה של גופים גדולים יוכל למשוך אפילו את קרני האור. אפילו גוף גדול כמו השמש יוכל, כך חזה איינשטיין, להטות את קרני האור העוברות קרוב אליו. המדהים הוא שחוקרים שבדקו את התחזית שלו, קבעו על פי מדידות מדויקות ביותר, שאכן קרני האור הוטו לכיוון השמש בעת שעברו בקרבתה!

אם תרצו ללמוד יותר על תורת היחסות - לחצו על אייקון ויקיפדיה שבערך והרחיבו את הידע שם. אנו נאמר רק שתורת היחסות הפרטית גורסת שמהירות האור קבועה בכל מערכת ייחוס. אחת התוצאות המפתיעות הנובעות מהנחה זו היא שאין זמן ומרחב מוחלטים - ככל שמערכת ייחוס נעה במהירות גבוהה יותר (עם מהירות האור כחסם עליון), ממד האורך של המערכת בכיוון התנועה מתכווץ ביחס לצופה נייח, והזמן המקומי שלה מתקדם לאט יותר מנקודת מבטו של אותו צופה.


הבנתם משהו? - אם לא אז הנה סרטון שמנסה להסביר בצורה פשוטה יותר את תורת היחסות:

http://youtu.be/NUAUZ1v4iAs


הנה סרטון קצר שמסביר את היחסות בצורה של 2 ברקים הפוגעים ברכבת:

http://youtu.be/wteiuxyqtoM?t=5s


הנה סרטון נוסף שמציג את התיאוריה של היחסיות שהגה אלברט איינשטיין:

http://youtu.be/uTO1kxxlkpw?t=6s


הנה סרט על היחס בין עבר, הווה ועתיד, המתקיימים זה לצד זה:

https://youtu.be/vrqmMoI0wks?long=yes
E=MC2
מה זה E=mc²?



אין עוד נוסחה בעולם שהפכה לכל כך ידועה ולכל כך מצוטטת כמוהה. היא קובעת שככל שאתם נעים מהר, אתם הופכים כבדים. אנרגיית התנועה הופכת למסה (חומר), על אף שהמון אנרגיה נדרשת כדי לייצר מסה זעירה ביותר. דומה לעתים שכל יופיו והכוח של העולם והיקום הוכנס לנוסחה אחת פשוטה.

E=mc² היא נוסחה שהגה אלברט איינשטיין במסגרת תורת היחסות, או תאוריית היחסיות שלו. פירוש הנוסחה הוא גם שניתן להמיר מסה (m) לאנרגיה (E) ושכמות האנרגיה שתיווצר תהיה שווה למסה כפול מהירות האור (c) בריבוע. היות שמהירות האור היא כ-300,000 קילומטרים בשנייה, מדובר בהמון אנרגיה שאצורה בחומר (מה שיוכח הלכה למעשה בפצצת האטום שתומצא על סמך תגליותיו של איינשטיין).

מעבר לרעיונותיו הגדולים לגבי חלל וזמן, עסק איינשטיין לא מעט באנרגיה ובקשר בינה לבין החומר. הנוסחה מחברת בפשטות בין מסה ואנרגיה. מסה היא כמות החומר בגוף כלשהו.

הנוסחה הזו והעובדה שמסה קטנה ניתנת להמרה לאנרגיה, אפשרו למדענים גם להבין סוף סוף את מקור האנרגיה שיש לשמש ולכוכבים שביקום.

על אף שרבים לא מבינים אותה, E=mc² היא כנראה הנוסחה המפורסמת בעולם והמוכרת ביותר.


הנה סרטון שמסביר את הנוסחה של E=mc²:

http://youtu.be/ComZbnpHsuE


הנה מדענים שרים את הנוסחה המפורסמת:

http://youtu.be/BuxFXHircaI


הנה סרטון מעט ארוך שמסביר את הנוסחה בהקשר של תורת היחסות:

http://youtu.be/7h7tyQlpda4?t=6s
זמן
מהו הזמן?



המדענים יאמרו שהזמן הוא ממד רביעי, בנוסף לשלושת הממדים המוכרים: אורך, רוחב ועומק, אבל אנו יודעים שהזמן הוא הדבר העיקרי שמסייע לנו להבחין בין העבר לעתיד. אבל הזמן הוא רק תפיסה, החלטה אנושית שנועדה לארגן את חיינו באופן מסודר. אין דבר כזה זמן בטבע.

הפיזיקאי אלברט איינשטיין אמר שבהשקעת אנרגיה עצומה ניתן ליצור "חור תולעת" - מעין חיבור בין שתי נקודות ביקום, שנמצא מעבר לשלושת הממדים הרגילים, בין נקודות זמן. כך נוכל תיאורטית לעבור בין שני זמנים שונים, מההווה לעתיד או לעבר.


הנה סרטון על משמעות הזמן:

https://youtu.be/R3tbVHlsKhs


הסבר לילדים מה זה בדיוק זמן:

http://youtu.be/JTF4vKc98ss


כך הרכבות סייעו לקבע את הזמן אצל הציבור:

http://youtu.be/UBpTohx1BOc?t=13s


וסרט ארוך על אורכו של הזמן:

http://youtu.be/GOa2L8_IAnQ?long=yes
מכתב איינשטיין-סילארד
מהו המכתב שהציל את העולם החופשי?



אם היו עושים תחרות בין המכתבים שנשלחו בתולדות האנושות, על החשוב והמשפיע בהיסטוריה, כנראה שאת אחד המקומות החשובים ביותר היה תופס מכתב ששינה את גורל מלחמת העולם ואת ההיסטוריה של המאה ה-20.

הוא מכונה מכתב איינשטיין-סילארד (Einstein-Szilard Letter). המכתב הזה נולד ערב פתיחת מלחמת העולם השנייה. אל אלברט איינשטיין, מגדולי המדענים של אותה תקופה, שברח מאירופה אל ארצות הברית, פנו שלושה מדענים מהונגריה, שכתבו מכתב. גם הם עצמם היגרו לארה"ב אך זכרו את אכזריותם של הנאצים וחששו מהידע שהצטבר אצלם בתחום ביקוע הגרעין, כמו גם מהעובדה שמרבצי האורניום הגדולים שבצ'כוסלובקיה נפלו לידיו של היטלר. המדענים ההונגרים ביקשו מאיינשטיין, מאנשי המדע המוערכים בעולם, עזרה. בקשתם הייתה שיסייע לשכנע את נשיא ארה"ב רוזבלט, בנחיצות הפיתוח של נשק גרעיני אמריקני.

וכך הסכים איינשטיין לחתום על המכתב שכתב לאו סילארד בהתייעצות עם שני חבריו הפיזיקאים אדוארד טלר ויוג'ין ויגנר. הוא נשלח בתחילת אוגוסט 1939 לרוזוולט, נשיא ארצות הברית, על ידי איינשטיין וסילארד. במכתב הם כתבו על החשש שהפיזיקאים של היטלר יקדימו את ארה"ב ושאר המדינות הדמוקרטיות בפיתוח פצצה גרעינית והאיצו בו לפתח פצצת ביקוע גרעיני על ידי ארצות הברית.

איינשטיין ו"השלישייה ההונגרית" הצליחו במשימה. על אף שהחל בהיסוס ובאיחור, הממשל האמריקאי השקיע בפרויקט מנהטן משאבים רבים והשיג יתרון ניכר על פני הנאצים. מהצד השני ולמזלו של העולם החופשי, העדיף היטלר להמר על פיתוח של כלי נשק אחרים והחמיץ את הנשק הגרעיני. התוצאה הייתה פצצות האטום שהוטלו על הירושימה ועל נגסאקי ושהכריעו את מלחמת העולם השנייה.


הנה המכתב שהציל את העולם החופשי:

https://youtu.be/s9wmhSJ-uKU


סיפור המעשה:

https://youtu.be/RF_Q5YDVRhY


המחזה של השיחה בנושא עם נשיא ארה"ב:

https://youtu.be/sQGjiieee-A


המכתב הזה מבין המכתבים ששינו את ההיסטוריה:

https://www.youtube.com/watch?v=xPiMbIiN3WE

איינשטיין

כבידה
מי גילה את כוח הכבידה?



ראשית בפשטות, נסביר שכוח הכבידה (Gravity) הוא כוח שמושך תמיד ישר למטה, כלפי מרכז כדור הארץ, או למטה בכל כוכב בעל מסה.

כוח הכבידה, או "גרוויטציה" הוא אחד הכוחות הבסיסיים שיש בטבע. הכבידה הוא כוח משיכה שפועל בין גופים ומושפע מהמסה שלהם.

היסטורית, התגלה כוח המשיכה על ידי אייזק ניוטון. חוק המשיכה האוניברסלי שניסח אייזיק ניוטון הגדיר את המשיכה בין כל שני גופים בעלי מסה, כמשיכה זה לזה ביחס ישר למסה שלהם וביחס הפוך לריבוע המרחק שיש ביניהם. במאה ה-20 הורחב חוק המשיכה על ידי אלברט איינשטיין שגרס כי גם חלקיקים כמו פוטונים לדוגמה (חלקיקים חסרי "מסת מנוחה") נמשכים לגופים אחרים.


הנה סרטון על כבידה:

http://youtu.be/px7bevMOOP0


כוח הכבידה מגביל את שהייתנו באוויר בכוח גופנו לשנייה אחת בלבד (מתורגם):

https://youtu.be/sDbmcPnzwy4


תפקידו של איינשטיין בהבנה המעמיקה של הכבידה בחלל:

https://youtu.be/xJ0m_0v6fQk


קדימון הסרט "גראוויטי" העוסק בכוח המשיכה בחלל:

http://youtu.be/OiTiKOy59o4
לייזר
איך פועלת קרן לייזר?



קרן הלייזר, שכמו המצאות מדהימות שונות במאה ה-20 התבססה גם היא על תגלית של אלברט איינשטיין, היא קרינה ממוקדת של אור או מולקולות, מעין אלומת אור בלתי נראית לעין אנושית.

קרני לייזר משמשות כיום כלי עזר חשוב בעולם הרפואה. ידועים למשל ניתוחי עיניים בלייזר. בזכות היותה של קרן הלייזר מרוכזת ובעלת אנרגיה גבוהה מאוד, כשהיא מכוונת אל רקמה חיה ולא רצויה, האנרגיה של קרן הלייזר מחממת את המים שבתאי הרקמה והתאים נמסים, מבלי שייגרם נזק לתאים השכנים.

בצורה דומה נעשה שימוש גם לחיתוך בקרן לייזר בתעשיה. בתחום הבידור משתמשים בלייזר כדי ליצור הולוגרמות ולעשות מופעי אורות מרהיבים. שוטרי תנועה נעזרים בקרן לייזר כדי לעצור נהגים שעוברים את המהירות המותרת. גם בשדה הקרב פותחו מערכות לייזר חדשניות שיאפשרו בעתיד הגנה והתקפה. בתוך שנים אחדות יוכלו קרני לייזר להפיל טילים כדי להגן על השמיים מהתקפות האוייב או לתקוף כוחות אוייב באופן מדוייק והרסני פחות.


גם כאן איינשטיין עזר - נשק הלייזר שיגיע בקרוב למטוסי הקרב ויחסוך חיי אדם (עברית):

https://youtu.be/bFBl4TWduJ8


מופע קרני לייזר עם מוסיקה:

http://youtu.be/i5Va8yyJFGA


פרופסור שמדגים את פעולת קרן הלייזר:

http://youtu.be/FAc5bXX4qog?t=6s


וההסבר המדעי של הלייזר:

http://youtu.be/1LmcUaWuYao
גבולות היקום
מהם גבולות היקום?



גבול היקום (The Universe) נמצא בשום מקום או בכל מקום. הדיון המדעי על הנושא הוא מורכב ומתקיים כל העת. למעשה, מעולם לא נמצאו אפילו רמזים לקיומו של גבול שכזה. מאז המפץ הגדול הולך היקום ומתרחב והזמן-חלל שבין הגלקסיות הולך וגדל. הוא משתנה כל הזמן ולא נרגע לרגע, כשנחשוב שהגענו לנקודה מסוימת בחלל, חישובינו יסתברו כלא תקפים יותר, שכן החלל ישתנה עד אז לחלוטין.

נראה שחוקי הפיזיקה שלנו לא מאפשרים לנו לדעת הרבה אבל ישנן תיאוריות המגדירות אפשרויות. יתכן שגבולות היקום מתרחבים לאינסוף ויתכן שלא. לפי תורת היחסות הכללית של איינשטיין יתכן שהיקום הוא בכלל עגול וכשנגיע לנקודה שתיחשב לגבול נתחיל את היקום מצידו השני, עד אינסוף.

אם היקום הולך ומתפשט הרי שאין בו שום נקודה שהיא "בחוץ". ואם הוא סופי, הרי שלעולם גבולותיו לא ישפיעו עלינו, כי הם כה רחוקים ומתרחקים שיכולת המדידה שלנו לא תגיע ליכולת להבינם.

ואולי הכל שטויות, כי בתוך 100 שנים הכל יכול להשתנות, כמו שהשתנתה התפיסה של היקום והחלל ב-100 השנים האחרונות, שלא לדבר על 500 השנים האחרונות..


הנה סרט על התפשטות היקום והמשמעות של גבולותיו:

https://youtu.be/6BQrneA7_bs


קנה המידה של היקום:

http://youtu.be/17jymDn0W6U?t=26s


הנה מסע מודרך אל גבולות היקום:

http://youtu.be/M29wDQ_YryY


וסרט ארוך על קצה היקום:

https://youtu.be/6s6POy6RgVM?long=yes
מסע בזמן
איך חורים שחורים יוכלו להשפיע על הזמן?



איינשטיין קבע בתורת היחסות הכללית, ששדה כבידה חזק יגרום להאטה של הזמן. זה אומר שאם אסטרונאוטים יצליחו להתרחק מחור שחור, לאחר שהקיפו אותו בשולי "אופק האירועים" שבשפת החור השחור, הם יגלו שהמסע הקצר שלהם, מסע של ימים אחדים, ארך מאות שנים בעולם הרגיל.

הדבר נובע מההשפעה של שדה הכבידה החזק של החור השחור, כוח כבידה שהופך אותו למכונת-זמן שיכולה לקצר את דרכנו אל העתיד.


הנה סרטון על חורים שחורים וזמן:

http://youtu.be/nFCrBK0veBM


הסבר של סטיבן הוקינג לתופעה:

http://youtu.be/i0cVdPHOIxw


אלברט איינשטיין
מי היה אלברט איינשטיין?



שמו של אלברט איינשטיין הפך למילה נרדפת לגאונות. האיש שאמר שדמיון חשוב יותר מאשר ידע, היה גדול המדענים במאה ה-20 ואולי בכל הזמנים. הוא היה פיזיקאי יהודי שלצד אייזק ניוטון, אבי המכניקה הקלאסית, נחשב לגדול התאורטיקנים בכל הזמנים.

איינשטיין זכה לפרסום ברבע הראשון של המאה ה-20 בזכות תורת היחסות אותה הגה, ששינתה את כל אשר היה ידוע עד אז על טיבם של הזמן, המרחב, המסה, התנועה וכוח הכבידה. תגליותיו פרצו דרכים חדשות להבנת העולם, האנרגיה והחלל. בזכותו נעשתה קפיצה אדירה בהבנת היקום.

הנוסחה המפורסמת שלו E=MC2, שבה קשר בין חומר לאנרגיה והסביר שאנרגיה עצומה אצורה בחומר, פרצה את הדרך לפיתוח תחום האנרגיה הגרעינית ולהישגים יוצאי דופן, גם בתחום האזרחי ובתחום החלל וגם בתחום הצבאי. הוא גם נודע בזכות תרומותיו ליסודות מכניקת הקוונטים, למכניקה סטטיסטית ולהסברת האפקט הפוטואלקטרי (עליה קיבל פרס נובל לפיזיקה ב-1921) ועוד.

מלבד השפעתו העצומה והמהפכנית בתחומי המדע, הייתה לאיינשטיין גם תרומה מכריעה לניצחון על הנאצים, בזכות השימוש שנעשה בנשק גרעיני במלחמת העולם השנייה. זאת בשל תמיכתו ביוזמה שקידמה את פיתוח פצצת האטום בארצות הברית, על אף שהגדיר עצמו כפציפיסט. הסיבה - איינשטיין הבין שאם ארצות הברית לא תפתח נשק כזה שיאפשר את סיום המלחמה, יעשו זאת אויבותיה כנגדה וכנגד העולם החופשי. משהבין שניצחון של דיקטטורות כאלה יביא לסופו של העולם החופשי, הוא נקט עמדה ותרם תרומה גדולה לניצחון הדמוקרטיות.

איינשטיין אהב את מדינת ישראל ותמך בציונות מאד. עם הקמת המדינה הוצע לו התפקיד של נשיא מדינת ישראל הראשון, אך הוא לא ראה עצמו עוזב את המחקר ונאלץ לוותר על התפקיד ההיסטורי והחשוב לטובת המדע שכל כך אהב.


הנה שנת 1905 המופלאה שבה הפציץ איינשטיין ב-4 מאמרים גאוניים (מתורגם):

https://youtu.be/91XI7M9l3no?t=7s


תולדות חייו של איינשטיין:

http://youtu.be/ZMVKvO-gTs8


אלברט איינשטיין עצמו:

http://youtu.be/l-1Z2wi2uSA


שחקן בדמותו של איינשטיין מסביר על התפשטות היקום והמפץ הגדול:

http://youtu.be/_gRfgWOBg1A


לאן היקום מתפשט:

https://youtu.be/6PiyUjVxukI


התממשות התיאוריה של איינשטיין לגבי נסיעה בזמן (מתורגם):

http://youtu.be/7H3ksmxwpWc


סרט תיעודי על הגאונות של אלברט איינשטיין:

https://youtu.be/Uvpw6Jh1WGQ?long=yes


ותכנית חינוכית בעברית על איינשטיין:

https://youtu.be/V4YRfaJ1atY?long=yes
מי הממציא של פצצת האטום?



הממציאים של פצצת האטום אינם אדם אחד או שניים. מדובר בקבוצה גדולה של אנשים, מעל 100 אלף איש, שבראשם עמד רוברט אופנהיימר, המנהל המדעי של פרויקט פיתוח הפצצה האטומית. הוא ניהל לבדו פרויקט גורלי, מהמורכבים והמתוחכמים בהיסטוריה. בהמשך חייו הוא התוודה על הזעזוע שחש מהתוצאות ההרסניות של פצצות האטום שהוטלו על יפאן וציטט את המילים הקשות מהספר "בהגאוואד גיטה": "הנה הפכתי למוות, הייתי למחריב העולמות".

'פרויקט מנהטן' היה השם שנבחר לפיתוח הפצצה הגרעינית. הפרויקט התרכז בלוס אלמוס שבארה"ב, אבל שלט בפעילות מדעית, טכנולוגית ותעשייתית שנעשתה בכל רחבי ארה"ב.

אופנהיימר אמנם נחשב לאבי הנשק האטומי, אך עבודת הפרויקט שבראשו עמד הושפעה מעבודותיו של אלברט איינשטיין, מהפיזיקאים החשובים במאה ה-20 ואולי גדול הפיזיקאים בכל הזמנים.

הכל התחיל מכך שלאיינשטיין פנו שלושה מדענים מהונגריה, שהיגרו לארה"ב אך זכרו את אכזריותם של הנאצים וחששו מהידע שהצטבר אצלם בתחום הגרעין. הם ביקשו מאיינשטיין שיסייע לשכנע את נשיא ארה"ב רוזבלט, בנחיצות הפיתוח של נשק גרעיני אמריקני. הם חששו מכך שהפיזיקאים של היטלר יקדימו את ארה"ב ושאר המדינות הדמוקרטיות בפיתוח פצצה גרעינית. איינשטיין הצליח במשימה ועל אף שההתחלה הייתה מהוססת, המשאבים העצומים שהושקעו בפרויקט מנהטן העניקו לארצות הברית יתרון ניכר על פני הנאצים, שמנהיגם היטלר העדיף לשים דגש על פיתוח כלי נשק אחרים, על פני הנשק הגרעיני.


סרטון קצר על הנסיבות להקמת פרויקט מנהטן:

http://youtu.be/-gBYU5SFnx8


רוברט אופנהיימר מתוודה על הקושי בסבל שגרמה הפצצה שפיתח עם אנשיו לאזרחים:

http://youtu.be/l8w3Y-dskeg


"ניסוי טריניטי" - הניסוי הראשון של פצצה אטומית במסגרת פרויקט מנהטן ב-16 ביולי 1945:

http://youtu.be/Ru2PWmGIoB8


האבולוציה של הנשק הגרעיני:

https://youtu.be/xLRSmzGRLUk


מצגת וידאו עם תמונות מפרויקט מנהטן:

http://youtu.be/hljX7_P2leE


וסרט תיעודי על אופנהיימר האמריקאי, האחראי ליצירת ההפצצה האטומית:

https://www.youtube.com/watch?v=Vm5fCxXnK7Y?long=yes


אֵאוּרִיקַה - האנציקלופדיה של הסקרנות!

העולם הוא צבעוני ומופלא, אאוריקה כאן בשביל שתגלו אותו...

אלפי נושאים, תמונות וסרטונים, מפתיעים, מסקרנים וממוקדים.

ניתן לנווט בין הפריטים במגע, בעכבר, בגלגלת, או במקשי המקלדת

בואו לגלות, לחקור, ולקבל השראה!

אֵאוּרִיקַה - האנציקלופדיה של הסקרנות!

שלום,
נראה שכבר הכרתם את אאוריקה. בטח כבר גיליתם כאן דברים מדהימים, אולי כבר שאלתם שאלות וקיבלתם תשובות טובות.
נשמח לראות משהו מכם בספר האורחים שלנו: איזו מילה טובה, חוות דעת, עצה חכמה לשיפור או כל מה שיש לכם לספר לנו על אאוריקה, כפי שאתם חווים אותה.