6.06 Teori Kerelatifan Khas

  

Teori Kerelatifan Khas

 

Sebelum kewujudan Teori Kerelatifan, umum mempercayai kewujudan apa yang dipanggil sebagai “ether” di angkasa, melaluinya cahaya bergerak dan kelajuan cahaya - yang dianggap sebagai pemalar relatif kepada ether - telah dikaitkan kepadanya. Apabila lebih dari seorang pemerhati bergerak di dalam ether untuk mengukur kelajuan cahaya, mereka akan mengukur kelajuan cahaya yang berbeza. Sama juga jika anda mengukur kelajuan cahaya semasa anda bergerak ke arah cahaya, anda akan mengukut kelajuan yang lebih tinggi berbanding jika anda bergerak secara berserenjang dengan cahaya tersebut. Bagaimanapun, eksperimen Michelson-Morley telah membuktikan bahawa ia tidak benar. Sebaliknya, kelajuan cahaya adalah malar dari semua arah.

Kelajuan cahaya kekal malar tanpa mengira kelajuan atau arah si pemerhati. Samada anda kekal, bergerak menjauhi cahaya atau bergerak ke arahnya, dalam semua kes ini, anda akan mengukur kelajuan foton cahaya yang malar dari arah anda. Kelajuan pergerakan kita tidak akan menambah ataupun mengurangkan kelajuan cahaya apabila  menentukan kelajuan foton yang sedang mendekati anda. Bagaimanapun, di dalam fizik Newton, jika anda bergerak mendekati sesuatu objek, kelajuan anda akan ditambah kepada kelajuan objek tersebut, dalam menentukan kelajuan objek tersebut mendekati anda, sementara kelajuan akan ditolak jika anda bergerak menjauhi objek tersebut. Ini menunjukkan kelajuan cahaya adalah pemalar sejagat yang perlu diambil kira ke dalam hukum fizik. Berdasarkan asas ini, teori kerelatifan khas oleh Einstein, yang telah diterbitkan di dalam sebuah kertas kajian pada tahun 1905, telah membatalkan kewujudan ether dan keputusan salah yang mendasar kepadanya. Ia juga telah membatalkan idea berkenaan masa mutlak yang tidak berkaitan dengan ruang. Oleh itu, pergerakan objek telah dilokasikan pada ruang-masa, dan bukan sekadar di ruang semata-mata.

Menurut teori kerelatifan khas, dimensi masa adalah salah satu dari empat dimensi yang terhubung antara satu sama lain. Maka wujud masa dan tiga dimensi ruang. Ini penerangan untuk kemalaran kelajuan cahaya: cahaya telah mencapai kelajuan maksimum  yang mungkin di dalam dimensi ruang, dan ia tidak lagi mempunyai jumlah pergerakan tambahan untuk membolehkannya bergerak di dalam dimensi masa. Ini bermakna, lebih pantas sesuatu itu bergerak, maka semakin kurang masa yang mereka miliki. Sebagai contoh, jika seseorang itu bergerak di dalam sebuah kenderaan pada sesuatu kelajuan, dan beliau mempunyai pemasa untuk mengukur tempoh perjalanannya, dan seseorang yang berada di luar kenderaan turut mengukur tempoh perjalanan, orang yang berada di dalam kenderaan akan mengukur masa yang lebih pendek berbanding mereka yang berada di luar kenderaan. Semakin pantas kenderaan itu bergerak, semakin kurang masa yang akan direkodkan oleh orang di dalam kenderaan tersebut. Perbezaannya tidak dapat disedari pada kelajuan biasa yang kita biasa alami. Bagaimanapun, pada kelajuan yang mewakili sebahagian besar kelajuan cahaya ia akan menjadi sangat ketara.

 

 

Delusi Ateisme oleh Ahmad Al-Hassan 462

 

 

Apabila sesuatu objek bergerak pada kelajuan cahaya, masa akan berhenti untuk objek tersebut, dengan kata lain, tiada masa akan direkodkan. Tiada objek berjisim yang dapat bergerak pada kelajuan cahaya. Walaubagaimanapun, sesetengah zarah material boleh dipecutkan dengan cara yang sama seperti yang digunakan di dalam pelanggar zarah untuk mencapai kelajuan hampir kepada kelajuan cahaya. Telah diperhatikan bahawa umur mereka berganda dan bertambah secara signifikan. Ini menunjukkan apabila zarah-zarah ini bergerak para kelajuan tinggi, masa menjadi sangat perlahan untuk mereka. 

Ini juga terpakai untuk dimensi ruang. Sebagai contoh, jika anda mengukur panjang sebuah kenderaan yang tidak bergerak, kemudian mengukur panjang kenderaan yang sama apabila ia bergerak pada suatu kelajuan pada arah yang berserenjang dengan arah pengukuran, anda akan mengukur panjang yang lebih pendek bagi pengukuran kedua. Ini tidak dapat diperhatikan pada kelajuan rendah kerana ia hanyalah pecahan kecil. Namun ia dapat diperhatikan pada kelaujuan mendekati kelajuan cahaya.

 

Maksud dari diskusi di atas adalah, jika wujud lebih dari seorang pemerhati yang bergerak, mereka akan mengukur tempoh masa yabg berbeza bagi suatu peristiwa, dan tiada pengukuran yang dianggap lebih tepat dari ukuran pemerhati yang lain kerana ukuran ini bersifat relatif.

 

Kemalaran kelajuan cahaya di dalam dimensi ruang menunjukkan cahaya tidak lagi mempunyai kelajuan tambahan bagi membolehkannya bergerak melalui masa. Ia telah mencapai kelajuan semaksimum yang mungkin di dalam dimensi ruang. Ini bermakna masa telah terhenti untuk foton, kerana ia tidak menjadi tua, dengan kata lain, bagi foton cahaya, masa silam dan hadapan adalah sama.   Maka, foton dari radiasi latar belakang kosmik, yang telah ditinggalkan oleh Dentuman Besar (akan dijelaskan kemudian), adalah berumur sama seperti keadaan mereka ketika Dentuman Besar. Jika kita mengandaikan seseorang itu boleh bergerak pada kelajuan cahaya (walaupun ini adalah mustahil kerana tiada objek berjisim boleh bergerak pada kelajuan cahaya), perkara yang sama akan berlaku padanya. Masa akan terhenti untuknya, umurnya akan kekal malar, dan dari perspektif dirinya, masa silam dan hadapan akan menjadi sama, dengan kata lain, dia akan dapat melihat masa silam dan hadapan pada bila-bila masa yang dia mahukan.

Hasil dari Kerelatifan Khas adalah tiada lagi alam dengan tiga dimensi berserta jumlah masa yang bebas. Sebaliknya, alam ini adalah empat dimensi dan masa adalah salah satu dari dimensinya.

Kita mempunyai masa dan ruang yang bersama-sama membentuk sebuah fabrik tunggal, di mana pergerakan objek di salah satu dimensinya memberi kesan kepada laluan di dimensinya yang lain. Oleh itu, pergerakan onjek di dalam tiga dimensi ruang memberi kesan kepada laluan mereka dalam dimensi masa.

Kemalaran kelajuan cahaya, yang membolehkan Einstein menghubungkaitkan dimensi ruang dengan dimensi masa, dan melihat mereka sebagai saling berkaitan secara menyeluruh untuk membentuk fabrik ruang-masa sejagat, serta telah membawa Einstein untuk menemui

 

 

Delusi Ateisme oleh Ahmad Al-Hassan 463

 

 

jisim dan tenaga zarah adalah setara dan saling berkait. Ini adalah antara hasil yang paling signifikan dari teori kerelatifan khas. Einstein telah menformulasikan persamaan kesetaraan jisim-tenaga seperti berikut:

 

E² - p²c² = m²c⁴

E² = m²c⁴ + p²c²

 

Di mana:

 

E = Tenaga

c = Kelajuan cahaya

p = momentum

 

Momentum sama dengan sifar, Apabila persamaan akan menjadi seperti berikut:

 

E² = p²c⁴

 

Dengan kata lain:

E = mc²

 

Bentuk terakhir ini adalah yang paling biasa digunakan.

 

Melalui kesetaraan jisim-tenaga, telah terbukti bahawa kelajuan maksimum adalah kelajuan cahaya, dan tiada sesuatu yang berjisim boleh bergerak pada kelajuan cahaya kerana tenaga pergerakannya telah ditambah kepada jisim (dengan menukarkan ia melalui hukum kesetaraan). Ini bermakna, jisim sebuah objek bertambah apabila ia bergerak dengan lebih pantas. Oleh itu ia juga memerlukan tenaga yang lebih besar untuk bergerak. Tenaga ini juga akan ditukarkan ke jisim, yang kemudiannya ditambah kepada jisimnya sendiri— dan begitulah seterusnya pertambahan diteruskan. Jika kita mengandaikan ia bergerak pada kelajuan cahaya, jisimnya adalah infinit, tanpa mengira jisim asal. Oleh itu, ia memerlukan tenaga yang infinit untuk bergerak. Itulah sebabnya, menurut hukum kesetaraan, objek yang mempunyai jisim tidak boleh bergerak pada kelajuan cahaya. Hanya cahaya, zarah, atau gelombang yang tidak mempunyai

 

 

Delusi Ateisme oleh Ahmad Al-Hassan 464

 

 

jisim (seperti foton) yang dapat bergerak pada kelajuan cahaya.

 

 

Sebelum ✡✡ Kandungan ✡✡ Berikutnya