حالا بعد از این معرفی ها، لازمه که دو تا مفهوم رو معرفی و بررسی کنیم:
1.همگنی و همسانگردی
2.نسبیت
میخواهیم ببینیم معنا و مفهوم این واژه ها چیه؟
1.همگنی و همسانگردی
الف) همگنی:
معنایی که روزانه به همگنی نسبت میدیم چیه؟ مثلا میگیم یک محلول همگن، محلولی که همه جاش به صورت یکنواخت باشه و غلظت ثابتی داشته باشه، یا یک جامعه ی همگن، جامعه ای که فردی با فرد دیگه تفاوت فرهنگی چندانی نداشته باشه و... به طور کلی معنای عامیانه همگن اینه که یکنواخت و بدون تفاوت شدید باشه، یا کمی فیزیکی تر: یک ماده ی همگن، ماده ای که ویژگی های فیزیکی اون (مثل چگالی، یا ضریب پذیرفتاری دیالکتریک یا مغناطیسی یا....) در همه جای اون ماده ثابت و یکسان باشه.
معنای فیزیکی همگنی فضا اما کمی متفاوته. ویژگی های فضا چیه؟ دما یا چگالی که نمیشه به فضا نسبت داد، اینها ویژگی های جالبی نیستند، هر ماده ای میتونه این ویژگی رو به فضا تحمیل کنه اما خلا چنین ویژگی نداره، چه چیزی هست که همیشه هست و میشه به فضا نسبت داد؟
قوانین بنیادین فیزیک! بله! قوانین بنیادین فیزیک همیشه قابل دسترس و قابل آزمایش هستند و میشه به عنوان ویژگی ذاتی فضا به آنها نگاه کرد، اما معنای همگنی با قوانین بنیادین فیزیک چیه؟
همگنی در واقع به این معنی هستش که اگر من یک آزمایش الکتریکی یا مکانیکی مثل a رو اینجا انجام بدم و نتیجه b ازش بگیرم، و همین آزمایش رو در یک نقطه ی دلخواه دیگه از فضا انجام بدم و نتیجه ی c رو ازش بگیرم، الزاما b=c ، اگر به ازای هر دو نقطه ی دلخواهی این نتیجه برقرار باشه، فضای من همگن هستش.
در واقع با فرض همگنی، یعنی قوانین فیزیک همیشه و در همه ی نقاط ثابت و تغییر ناپذیر (اصطلاحا ناوردا) خواهند بود.
این شکل با بیان ساده همگنی رو نشان میده، یک آزمایش فیزیکی که یک باطری ده ولتی به یک مقاومت ده اهمی متصل شده و جریانش اندازه گیری میشه، در تمام فضا جریان 1 آمپر اندازه گرفته خواهد شد در غیر این صورت فضا ناهمگن هستش.
ب) همسان گردی
اما همگنی الزاما به ما نمیگه که اگر دستگاه رو بچرخانیم نتیجه ی آزمایش ثابت میمونه یا نه. یعنی اگر من سیم آزمایش بالا رو شرق-غرب ببندم یا شمال-جنوبی آیا نتیجه ی آزمایش باز هم تغییر نخواهد کرد و ثابت خواهد ماند؟ همگنی به این سوال جوابی نمیده اما ما اینجا فرض میکنیم جوابش مثبته یعنی نتیجه ی آزمایش تفاوتی نمیکنه ولی این یک فرض ِ جدید هستش که اسم این فرض رو میگذاریم همسانگردی.
همسانگردی در واقع شبیه همگنی هستش با این تفاوت که این بار به جای این که از تفاوت قوانین فیزیکی برای نقاط مختلف فضا بحث بشه، از تفاوتشون برای جهات مختلف فضا بحث میشه و گفته میشه که فضا همسانگرد هستش، این هم همان آزمایش قبلی با فرض همسانگردی:
در واقع در گذشته (دبیرستان و ...) همیشه به صورت ضمنی و زیرپوستی فرض همگنی و همسانگردی رو برای قوانین فیزیک انجام میدادیم و هیچ وقت ذکرش نمیکردیم اما در نسبیت خاص ذکر این فرض واجب خواهد بود و به عنوان یک فرض بدیهی وارد نمیشه بلکه به عنوان یک فرض منطقی وارد میشه و میتونه درست نباشه.
و دو تا نکته ی دیگه: اولا قوانین فیزیک از نظر نسبیت خاص دو تاست: 1.قوانین مکانیک 2.قوانین ماکسول
گرانش در این میان یک استثناست که بعدا در نسبیت عام بررسی میشه.
ثانیا فرض همگنی شامل زمان هم میشه، یعنی اگر آزمایش رو الان انجام بدم و دو سال بعد هم انجام بدم نتیجه ی آزمایش یکسان باقی میمونه (این فرض اصلا بدیهی نیست!) به این میگن همگنی نسبت به زمان، همسانگردی نسبت به زمان البته بی معنی هستش!!!
ــــــــــــ
در پست بعد مفهوم نسبیت رو توضیح میدم انشالله (میخواستم اینجا توضیح بدم اما دیدم طولانی میشه) چون مفهوم نسبیت کاملا مهمه و این که بدونید قوانین نیوتون در واقع نسبیتی هستند. بعد از مفهوم نسبیت، توضیح خواهم داد که چه طور مفهوم نسبیت به همگنی و همسانگردی منجر میشه و همگنی و همسانگردی هم منجر به نسبیت میشه و بعد نسبیت خاصی که اینشتین ارائه میده رو توضیح خواهیم داد و بعدش نتایج ریاضی نظریه و.... همین طوری آروم آروم پیش میریم! در واقع یک دوره ی درسی نسبیت خاص اصلا عجله نکنید
خودم نوشت: من عاشق توضیح دادن این جور مسائلم، روحم شاد میشه