نظرية الأثير للورنتس
تعرف هذه النظرية أيضا بالـ (LET) ولها جذور عائدة إلى نظرية هتدريك لورنس «نظرية الإلكترونات» والتي تعتبر بمثابة تطوير للنظريات التقليدية للأثير بنهاية القرن التاسع عشر وبداية القرن العشرين. عام 1895, محاولا تفسير تجربة ميكلسون ومورلي، لورنتز توصل إلى أن الاجسام المتحركة تنكمش في اتجاه الحركة.لورنتز عمل على تفسير ظاهرة الكهرومغناطيسية (انتشار الضوء)في الاطارات المرجعية المتحركة بسرعات متناسبة.لقد اكتشف ان الانتقال من اطار مرجعى لاطار مرجعى آخر قد يتم تبسيطه باستخدام متغير جديد اسماه الوقت الموضعى. الوقت الموضعى يعتمد على الوقت والموضع تحت الدراسة.منشورات لورنتز (عام 1895 و 1899) استخدمت هذا المتغير دون تفسير معناه الفيزيائى.عام 1900,هنري بوانكاريه أطلق على هذا المتغير «الاختراع الرائع» وقام بتوضيحه عن طريق وضع ساعات في اطارات بسرعات مختلفة وملاحظة اعتماد أداء هذه الساعات على سرعة الإطار الموضوعة بداخله. عام 1899, في إحدى منشوراته «الظاهرة الكهرومغناطيسية في نظام متحرك بسرعة اقل من سرعة الضوء»(1904), لورنتز أضاف الإبطاء الزمني إلى تحويلاته ونشر ما اسماه بوانكاريه عام 1905

[[تحويلات لورينتز من الواضح ان لورنتز لم يكن على علم ان جوزيف لارمور استخدم نفس تلك التحويلات في تفسير دوران الالكترونات عام 1897.معادلات لورنتز ولارمور قد تبدو غير مالوفة، ولكنها جبريا تساوى المعادلات المقدمة من بوانكاريه واينشتين عام 1905.إحدى منشورات لورنتز عام 1904 احتوت على صيغة المتغير المساعد في الديناميكا الكهربية، حيث ظاهرة الديناميكا الكهربية مفسرة في اطارات مرجعية مختلفة بنفس المعادلات وبخواص تحويل محددة.هذا المنشور توصل بوضوح للمغزى من هذه الصيغة، وهو ان نواتج تجارب الديناميكا الكهربية لا تعتمد على السرعة النسبية للإطار المرجعى.هذا المنشور احتوى على مناقشة مفصلة للزيادة في كتلة الاجسام المتحركة بسرعة كبيرة.عام 1905,اينشتين استخدم العديد من المفاهيم، الادوات الرياضية، والنتائج لكتابة منشوره «عن الديناميكا الكهربية للاجسام المتحركة».المعروف الآن بنظرية النسبية الخاصة.هذه النظرية أطلق عليها في البداية نظرية لورنتز- اينشتين لان لورنتز وضع لاينشتين الأساس الذي عمل عليه. زيادة الكتلة كانت أول توقعات نظرية النسبية التي تم اختبارها، ولكن تجارب كوفمان (1901 – 1903) اظهرت زيادة مختلفة قليلا في الكتلة مما قاد لورنتز لملاحظته الشهيرة.تاكدت توقعاته النظرية عمليا عام 1908. عام 1909,نشر لورنتز«نظرية الإلكترونات»المرتكزة على سلسلة من محاضراته في الفيزياء الرياضية القاها في جامعة كولومبيا.

تقلص الاطوال في الفيزياء (بالإنجليزية:length contraction ) هو مفهوم أسسه الفيزيائي الهولندي هندريك أنتون لورنتس فيما يسمى تحويلات لورينتز. فطبقا للنظريه النسبية الخاصة لأينشتاين فانه عندما تقترب سرعه الاشياء من سرعه الضوء فان طولها يظل يتناقص إلى ان يصل إلى الصفر.الفوتون يتحرك بسرعة الضوء وكتلته صفرية. افترض لورنتز في ذلك الوقت أن سرعة الضوء في الفراغ ثابتة لا تتغير ، وأنها تمثل حدا أقصى لسرعة انتقال الأجسام أو الطاقة. ثم جاء أينشتاين وصاغ تلك الخاصية للضوء في النظرية النسبية الخاصة عام 1905 ,وأصبحت أحد الحقائق الطبيعية ، فقد ثبتت تنبؤات النظرية النسبية بالتجربة العملية. 
 

مثال بسيط عن المقصود
الساعة التي توضع في الاقمار الصناعية تم تطويرها على ان لا تتأثر بمجال الأرض والكواكب الأخرى 
شدة المجال المغناطيسي تؤثر على حركة الاجسام 
وزيادة السرعة تولد مجال مغناطيسي مغاير وغير متناسق مع المحيط 
الاجسام المتحركة لا تملك ثبات في المجال المغناطيسي الا بثبات السرعة وهذا سبب تأثر للمجال المغناطيسي للارض بالحركة

تطور النظرية التاريخي

المفهوم الأساسي 

هذه النظرية تم تطويرها تحديدا في الفترة ما بين 1892 ميلاديا وسنة 1906 بواسطة لورنتس وبيونكاير. والتي أسست على نظرية أوغستان-جان فرينل ( أوغستان-جان فرينل ) وهو فيزيائي فرنسي أسهم في تأسيس نظرية الموجات، درس فريسنل سلوك الضوء نظرياً وعملياً. وهو أخ المستشرق فلجانس فرينل.وايضا على قوانين ماكسويل. لقد قام لورنتس يتقديم مفارقة واضحة بين مادة الإلكترونات والأثير. وأوضح فيه أن الكون خالٍ تماما من أي حركة وليس كما الإلكترون. واستخلص منها الطيعة الساكنة للكون. وأوضح أيضا أن الأثير لا يمكن أن يوضع في جوار متحرك. تمدد الزمن أو

الإبطاء الزمني في الفيزياء (بالإنجليزية: Time dilation) عرفنا الإبطاء الزمني من النظرية النسبية الخاصة لأينشتاين حيث قام بدراسة السرعات العالية جدا جدا والقريبة من سرعة الضوء. يشاهد الإبطاء الزمني بين مشاهدين يتحركان بسرعة نسبية كبيرة جدا (نسبية لبعضهما البعض) تكون قريبة من سرعة الضوء. كما من الممكن حدوث الإبطاء الزمني عندما يكون أحدهما بالقرب من كتلة كبيرة جدا جدا (أي يكون كل منهما في مجال جاذبية مختلف عن الآخر ويكون الاختلاف كبيرا جدا جدا). مثال: مشاهد على الأرض ومشاهد على كوكب المشتري). فيمر على الواقف على الأرض وقتا أطول مما يمر على الواقف في جاذبية المشتري، فإذا مر على الواقف على الأرض مثلا ساعة من الزمن مر على الواقف على المشتري أربعين دقيقة فقط، ويرجع ذلك إلى شدة الجاذبية البالغة على المشتري. ولا ينشأ هذا عن تقنية الساعتين وإنما ينشأ هذا الاختلاف فقط بسبب طبيعة الزمكان كما تصفها النظرية النسبية الخاصة.
وقد ثبتت صحة نظرية أينشتاين خلال تجارب مختلفة عملية عديدة. مثل وضع ساعة في طائرة نفاثة تطير بسرعة أكبر من سرعة الصوت لمدة ساعات ثم عودتها إلى المطار. فقد وجد أن الساعة التي كانت في الطائرة توخر جزءا من الثانية بالمقارنة بالساعة الموجوة على الأرض ولم تتحرك.
كذلك رواد الفضاء الذين يسبحون في الفضاء بسرعات قد تبلغ 29.000 كيلومتر في الساعة، هؤلاء يمر عليهم الزمن أبطأ مما يمر على سكان الأرض، وعند عودتهم إلى الأرض يكون الرائد أصغر عمرا ممن على الأرض، وقد يبلغ هذا الفرق عدة ثوان أو أكثر كثيرا، وهذا يعتمد على سرعة تحركهم بالنسبة إلى سرعة الضوء.

تقلص الأطوال 
تقلص الاطوال في الفيزياء (بالإنجليزية:length contraction) هو مفهوم أسسه الفيزيائي الهولندي هندريك أنتون لورنتس فيما يسمى تحويلات لورينتز. فطبقا للنظريه النسبية الخاصة لأينشتاين فانه عندما تقترب سرعه الاشياء من سرعه الضوء فان طولها يظل يتناقص إلى ان يصل إلى الصفر.الفوتون يتحرك بسرعة الضوء وكتلته صفرية. افترض لورنتز في ذلك الوقت أن سرعة الضوء في الفراغ ثابتة لا تتغير، وأنها تمثل حدا أقصى لسرعة انتقال الأجسام أو الطاقة. ثم جاء أينشتاين وصاغ تلك الخاصية للضوء في النظرية النسبية الخاصة عام 1905 , وأصبحت أحد الحقائق الطبيعية، فقد ثبتت تنبؤات النظرية النسبية بالتجربة العملية.

ويتبين من المعادلة أنه كلما اقتربت سرعة الجسم v من سرعة الضوء كلما انكمش طوله (في اتجاه الحركة) أما عرضه وارتفاعه وهما عموديان على اتجاه الحركة فيبقيان ثابتين.
تستنتج من تلك الخاصية عدة استنتاجات غريبة تختص بسرعة الأجسام عند اقترابها من سرعة الضوء (أنظر إبطاء زمني). كل تلك الخصائص تنبع من النظرية النسبية الخاصة لأينشتاين التي صاغها عام 1905 وكان في الخامسة والعشرين من عمره. خواص أخرى تأتي بها النظرية النسبية وهي تباطؤ الزمن وزيادة كتلة الأجسام المتحركة.
تبلغ سرعة الضوء في الفراغ 300.000 كيلومتر في الثانية، وفي حياتنا اليوية لا تواجهنا سرعات كبيرة كهذه إلى في المعامل العلمية ومعجلات الجسيمات لذلك لا نلاحظ تلك الـاثيرات النسبية فسرعة أسرع صاروخ صنعناه حتى الآن لا تزيد سرعته عن نحو 30.000 كيلومتر في الساعة وهذه سرعة بطيئة جدا جدا بمقارنتها بسرعة الضوء.

 تنص المعادلة على ان يكون التقلص فقط في أتجاه حركة الجسم، وأن سرعة الضوء هي السرعة القصوى لجميع الأشياء والموجات:
فلنتصور قطار يتحرك بالنسبة إلى محطة بسرعة ثابتة قدرها 0.8 . (المحطة تعتبر في الإطار المرجعي العطالي S, والقطار يعتبر في سكون في الإطار المرجعي العطالي S'). في القطار توجد كرة في حالة سكون قطرها 30 سم. من وجهة نظر المحطة S, تتحرك الكرة، ونستطيع حساب تقلص طولها L بواسطة المعادلة
والأن تلقى الكرة من نافذة القطار إلى المحطة فتصبح الكرة في حالة سكون بالنسبة للمحطة، وعندما يقوم الواقف على المحطة بقياس قطرها فيجد 30 cm (قطر الكرة قد كبر)، في حين يري راكب القطار الكرة على رصيف المحطة وأنها تتحرك بالنسبة له فيقيسها ويجدها قد تقلصت
وكما يملي مبدأ النسبية يجب أن تتماثل القوانين الطبيعية في جميع «المختبرات» (الإطارات المرجعية العطالية). فنجد أن تقلص طول الكرة تناظري في المرجعين: الكرة في حالة سكون في القطار فيظهر فيها وطوله ساكن ويظهر للواقف على رصيف المحطة متقلصة. وعندما تصبح الكرة على رصيف المحطة (في سكون) فيقيسها الواقف على المحطة بطولها الساكن، ويراها راكب القطار متقلصة، في اتجاه حركة ال

محلية الوقت 
نسبية التزامن أو نسبية الاقتران الزمني (بالإنجليزية: relativity of simultaneity) تمثل المبدأ الثاني في النسبية الخاصة الذي يتحدث عن ثبات سرعة الضوء إلى نسبية تزامن حدثين.
هذا يعني أن حدثين متزامنين بالنسبة لمرجع مقارنة (إطار مرجعي) ما سيكونان غير متزامنين بالنسبة لمرجع مقارنة أخرى.

تحويل لورنتس 
بينما كان الوقت المحلي يشرح الأثير السالب عبارة عن مجموعة تحويلات تستخدم لتحويل الإحداثيات المكانية والزمانية (أو بشكل عام أي متجه رباعي الأبعاد) في إطار مرجعي عطالي س إلى الإحداثيات الأربعة في إطار مرجعي آخر ع. تعتمد تحويلات لورينتز على وجود سرعة قصوي في الكون لا يمكن للأجسام تعديتها، ألا وهي سرعة الضوء c في الفراغ. 
فكر لورينتز في تلك التحويلات بعد أن أتت تجربة ميكلسون ومورلي عام 1881 بنتيجة غير متوقعة. فقد أجرى العالمان «ميكلسون» و«مورلي» تجربتهما الشهيرة لتعيين سرعة الضوء فيما كان يسمى «أثير»، اعتقد العلماء آنذاك بوجوده في الفراغ لتفسير انتقال الضوء فيه، مثلما بنتقل الصوت في وسط مثل الهواء أو الماء (لا ينتقل الصوت في الفراغ). وكانت تجربة ميكلسون ومورلي مبنية على فكرة تعيين سرعة الضوء في اتجاهين متعامدين أحدهما في اتجاه حركة الأرض في دورانها حول الشمس. وباعتبار أن الأرض تسبح في «أثير» بسرعة 30 كيلومتر في الثانية، فكان لا بد وأن تختلف سرعة الضوء في اتجاهين عكسيين أو في اتجاهين متعامدين. ولكن لم يظهر في التجربة أي اختلاف في سرعة الضوء، بمعنى أنه لا يوجد أثير ينتقل بواستطه الضوء. وكانت تلك النتيجة غير متوقعة وحيرت العلماء.
فكانت فكرة لورينتز للخروج من ذلك المأزق أنه ربما يحدث في تجربة ميكلسون تقلص في طول المسافة التي كان يقيسها ميكلسون ومورلي في تجربتهما، وأتت تحويلاته فعلا بتقلص لتلك المسافة متعلقا بالنسبة بين سرعة الأرض v في الفضاء وسرعة الضوء c. وفي عام 1905 صاغ ألبرت أينشتاين النظرية النسبية الخاصة -وكان عمره 25 سنة - وفسر مسألة انتشار الضوء على أساس أن الضوء هو أقصي سرعة في الكون وأنها ثابتة في الفراغ لا تتغير. وتتضمن النظرية النسبية تحويلات لورينتز.
في حياتنا اليومية نتعامل مع سرعات بطيئة جدا بالنسبة لسرعة الضوء، وسرعة الضوء كبيرة جدا فهي تبلغ 300.000 كيلومتر في الثانية (أي يلف شعاع كهرومغناطيسي مثل الضوء حول الأرض سبع مرات في ثانية واحدة). لذلك لا نلاحظ الـأثيرات النسبية (مثل تقلص الأطوال، إبطاء زمني، أو تراقص السرعات) عند تلك السرعات البطيئة، وتصلح في تلك المسائل استخدام تحويل جاليليو بين إطارين مرجعين (وهذا هو ما تعودناه). أما عندما تقترب سرعة الجسم من سرعة الضوء فلا بد من استخدام تحويلات لورينتز، فتحويلات جاليليو هي تقريبية بمقارنتها بتحويلات لورينتز، ولا يصح استخدام تحويل جاليليو في سرعات كبيرة.

تغير الكتلة مع زيادة السرعةتعودنا على ان الكتلة لا تتغير بزيادة السرعة. ويعود ذلك إلى اننا نعتبر ان السرعة تتزايد بتزايد الزمن الذي تؤثر فيه قوة على الجسم باعتبار تلك القوة ثابتة. ويقوم هذا الاستنتاج على القانون المعتاد لتجميع السرعات.ولكن النظرية النسبية الخاصة تقول أنه يوجد حد أقصى للسرعات، أي اننا لا نستطيع في جميع الأحوال تطبيق قانون جمع السرعات المعتاد.
كيف نستطيع تعيين سرعة جسم بعد الثانية الثانية لتأثير القوة عليه؟ إننا نجمع السرعتين، السرعة التي اكتسبها خلال الثاتية الأولى مضافا إليها السرعة التي اكتسبها الجسم خلال الثانية الثانية وذلك طبقا لقانون جمع السرعات العادي. ولكننا نستطيع إجراء ذلك إلى ان نقترب من سرعة الضوء. وفي تلك الحالة لا يصح استخدام القانون المعتاد. فعندما نجمع السرعات طبقا للنطرية النسبية نجد انها تعطي سرعة اقل من السرعة التي يحسبها القانون العادي. وهذا معناه أن السرعات العالية لا تتناسب طرديا مع الزمن الذي تؤثر خلاله القوة على الجسم، وإنما يتم ذلك أبطأ بكثير. ويتضح لنا ذلك بمعرفة وجود حد أقصى للسرعات.
فعندما تقترب سرعة جسم تحت تاثير قوة من سرعة الضوء فانها تزداد أقل فأقل، بحيث لا تتعدى الحد الأقصى للسرعات. وطالما اعتبرنا ان سرعة الجسم تتناسب تناسبا طرديا مع زمن تاثير القوة على الجسن يحق لنا اعتبار ان الكتلة لا تعتمد على السرعة. ولكن عندما تقترب سرعة الجسم من سرعة الضوء فلا يصبح هذا التناسب بين الزمن والسرعة قائما، وتصبح الكتلة معتمدة على السرعة. ونظرا لأن زمن التسريع يمكن أن يطول إلى مالانهاية بينما لن تتعدى سرعة الجسم الحد الاقصي للسرعة، فنستنتج من ذلك أن الكتلة تزداد بزيادة السرعة، وتتخذ قيمة لا نهاية عندما تصل سرعة الجسم سرعة الضوء.
وتبين الحسابات أن تغير كتلة الجسم بازدياد سرعته هو تغير ينم بنفس معدل تقلص طوله طبقا لمعادلة لورينتز. فإدا كان جسم يتحرك بسرعة 240.000 كيلومتر في الثانية تصل كتلته إلى 6 و1 من كتلته في حالة السكون (سرعة الضوء تبلغ 300.000 كيلومتر في الثانية).
فكان من الطبيعي أنه عند تعاملنا مع سرعات اقل بكثير من سرعة اضوء أن نعتبر أن كتلته ثابتة لا تعتمد على السرعة، مثلما نعتبر ان طوله لا يعتمد على سرعته. وقد اختبرت زيادة كتلة الإلكترون مع زيادة سرعته عمليا وثبتت تلك الحقيقة. فقد أصبح معتادا تسريع الالكترونات إلى سرعات قريبة من سرعة الضوء. ووصلنا إلى تسريع الإلكترونات في بعض معجلات الجسيمات إلى سرعة 99.9999 % من سرعة الضوء أي أقل من سرعة الضوء فقط بمقدار 300 متر/ثانية. ويمكن للفيزيائيين مقارنة كتلة الإلكترون الساكن بكتلة الإلكترون السريع. وتتفق نتائج التجارب على أن الكتلة تزداد بزيادة سرعة الجسم طبقا لمعادلات لورينز، ويتفق ذلك تماما مع مبدأ النسبية.
طبقاً لقانون الكتلة النسبية فإن الجسم الذي تزيد سرعته إلى أن تساوى سرعة الضوء سوف تكون كتلته لا نهائية، وهذا لا يحدث لان الأجسام لا تصل ابداً إلى سرعة الضوء، كما أن فوتونات الضوء تتحرك بسرعة الضوء ولكن كتلتها لا تساوى مالانهاية وكتلتها تساوى حاصل ضرب مالانهاية * صفر فكتلتها النهائية صفر وليست مالانهاية لان الفوتونات هي كمات من الطاقة وكتلتها تساوى صفر:

الكتلة الكهرومغناطيسية 
ط = ك.س² (بالإنجليزية: E=mc²) أي إن حاصل ضرب الكتلة في مربع سرعة الضوء يساوي طاقته
وهي أشهر المعادلات الفيزيائية في القرن العشرين، وتمثل هذه المعادلة إحدى نتائج نظرية النسبية الخاصة لأينشتاين، وقد أدت تلك المعادلة فيما بعد إلى اكتشاف الطاقة النووية، واستغلت أول ما استغلت في صناعة القنبلة الذرية التي ألقيت على مدينة هيروشيما وأخرى على ناجازاكي باليابان خلال الحرب العالمية الثانية وانتهت الحرب بسببهما. فكثير من الناس كان لا يصدقون بأن لنواة العناصر طاقة كبيرة بهذا القدر. ولو فكرنا قليلا بأن نضرب كتلة أي جسم أمامنا في سرعة الضوء لوجدنا طاقة هائلة، وسوف نتعجب عما يملكه أي جسم من طاقة حيث أن كتلة جسم صغير تنتج طاقة كبيرة.
وقد بينت التجارب العلمية أن كتلة نواة الذرات تقل عن كتلة مجموع مكوناتها (أي مجموع كتل البروتونات والنيوترونات) والفرق في هذه الكتل يتحول إلى طاقة وهذه الطاقة هي التي تسمح بترابط مكونات نواة الذرة. وقد استطاع العلماء تحرير هذه الطاقة عن طريق شطر أنوية الذرات.
وتستغل الطاقة النووية في عصرنا الحاضر في إنتاج الطاقة الكهربائية في المفاعلات النووية والتي تعمل اليورانيوم كوقود ذري. ويعتبر اليورانيوم-235 هو الوقود الذري، إلا أن وجوده في خام اليورانيوم قليل (يوجد في الخام بنسبة 7و0 %). ولكي يصلح لتشغيل المفاعلات النووية لا بد من تخصيبه إلى درجة 5و3 %.وخلال التفاعل النووي في المفاعل تنقسم نواة اليورانيوم-235 وتنطلق قوى الربط على هيئة حرارة نستغلها في تسخين الماء وتكوين بخار ماء ذو ضغط عال (نحو 400 ضغط جوي) ويدير هذا البخار توربين الذي يدير بدوره المولد الكهربائي، وبذلك نحصل على الطاقة الكهربائية من الطاقة النووية.
وهناك نوع آخر من التفاعلات النووية أكثر إنتاجية للطاقة وهي تفاعل الاندماج النووي وفيها يلتحم 4 ذرات للهيدروجين ليكونوا نواة ذرة الهيليوم وتنطلق فرق قوة الرباط على هيئة طاقة حرارية. وخلال تلك العملية يتحول اثنان من البروتونات إلى نيوترونين فتصبح نواة الهيليوم بها 2 بروتونات و 2 نيوترونات، وهي أشد الأنوية جميعا في صلابتها وتماسكها.

الجاذبية

نظريات لورنتس 
في عام 1900 قام لورنتس بمحاولة شرح الجاذبية بالاستناد على قوانين ماكسويل. ولكنه واجه مشكلة صعبة في تصوره

في عام 1908 ثام بيونكاير بدراسة النظرية الثقالية للورنتس وقام بتصنيف توافيتها مع مبدأ النسبية. ولكن عكسا للورنتس قام بانتقاد دقتها ودقة تحديداتها

المفاهيم والإصطلاحات

ثباتية الضوء 
في كتاباته الفلسفية حول قياس الوقت يرى بيونكاير أن أغلب علماء الفلك في حسابهم لسرعة الضوء يفترضون دوما أنها ثابته وأن هذه السرعة ثابته في أي اتجاة.

مفهوم النسبية 
في الفيزياء، مبدأ النسبية هو شرط ينص على أن «قوانين الطبيعة تظهر لجميع المراقبين بنفس القوانين، إذا كان كل منهم في نظام يتحرك بالنسبة لنظام آخر بسرعة منتظمة وفي خط مستقيم». أي أنه لا توجد حالة حركة مطلقة تميّز مراقب ما عن غيره، وإنما يمكن دراسة حركة الأجسام بالنسبة لبعضها البعض، ولا يوجد «مختبر» مرجعي يميز عملية القياس. ويلعب هذا المبدأ دوراً أساسياً في دراسة الميكانيكا الكلاسيكية (مثل قوانين نيوتن للحركة) وكذلك في النسبية الخاصة لأينشتاين وطبق أولا على الحركة المنتظمة وفي خط مستقيم. ثم تعمم تطبيقه أيضا في إطار النسبية العامة حيث شملت التسريع أيضاً. يعتبر جاليليو جاليلي أول من فكر في ذلك المبدأ عام 1632 . وكانت مشاهدته أن شخصا موجودا في بطن مركب لا يستطيع معرفة عما إذا كان المركب متحركا أم في حالة توقف. ثم قام كريستيان هويغنز باستخدام مبدأ النسبية عند صياغته لقوانين التصادم.
من وجهة نظر اسحاق نيوتن فقد كان يعتقد في الميكانيكا الكلاسيكية بوجود حالة سكون مطلق. وتتضمن الميكانيكا التي صاغها نيوتن مبدأ النسبية (واتخذها العلماء كمبدأ أساسي في الطبيعة خلال القرن العشرين) وهي تقول بانه في جميع المختبرات التي تتحرك بالنسبة لبعضها البعض في مسارات مستقيمة وبسرعة منتظمة تتماثل الميكانيكا فيها مثل تماثلها في «مكان مطلق»، ولا يمكن معرفة عما إذا كان نظام القياس في حالة سكون أم في حالة حركة. أي أن صلاحية معادلات الميكانيكا الكلاسيكية (حركة الأجسام) تكون سارية أيضا على نظام آخر (إطار مرجعي عطالي) غير الفضاء المطلق عند إجراء تحويل جاليليو عليها. وكتب نيوتن: «إن حركة الأجسام بالنسبة لبعضها البعض في فضاء (مكان) معين تكون هي نفسها سواء كان المكان في حالة سكون أو يتحرك بسرعة منتظمة في خط مستقيم». ثم تعرضت الميكانيكا الكلاسيكية خلال القرن التاسع عشر لنظرية الأثير الساكن باعتباره الوسط الذي ينتقل فيه الضوء واعتبر بعد ذلك بأنه فضاء نيوتن المطلق. وبذلت محاولات لتعيين حركة الأرض في الأثير وعندها تبادر للعلماء أن مبدأ النسبية ليس صحيحا تماما. ولكن جميع التجارب العملية المجراة لقياس حركة الأرض خلال الأثير، ومن ضمنها تجربة ميكلسون ومورلي باءت جميعها بالفشل (لم يعثر ميكلسون وزملاؤه على هذا الاثير المفترض). وبدأ العلماء يبحثون عن تفسير آخر لانتشار الضوء، وكان الحل على يد ألبرت أينشتاين الذي صاغ النظرية النسبية الخاصة.

مبدأ النسبية الخاصةمع بداية القرن العشرين بينت النتائج السلبية لتجارب عديدة لإثبات وجود الاثير أهمية مبدأ النسبية وعملت المناقشات آنذاك على تعريف مبدأ النسبية تعريفا دقيقا. فعلى سبيل المثال، كتب هنري بونكاريه عام 1904:
«مبدأ النسبية يجعلنا نعترف بتماثل قوانين الحركة في مختبر ساكن وكذلك في مختبر يتحرك بسرعة منتظمة بحيث لا نستطيع التفرقة عما إذا كنا في حالة حركة أم لا.»
وقام أينشتاين عام 1905 بتعريف مبدأ النسبية كالآتي: «القوانين التي تغير حالات الأنظمة الفيزيائية لا تعتمد على إحداثيات أي من نظامين يتحركان بالنسبة لبعضهما البعض بسرعة منتظمة».
ثم نادى كل من لورنتز وبوانكاريه واينشتاين بتطبيق التماثل ليس فقط على الميكانيكا وإنما أيضا تطبيقها على قوانين الديناميكا الكهربية (وكان هذا علم جديد في نهاية القرن التاسع عشر ويرجع الفضل في معرفتنا بها إلى ماكسويل). وكان من الممكن تطبيق مبدأ النسبية عليهما باستبدال تحويل جاليليو وإجراء تحويل لورينتز بدلا منه. وينطوي الفرق بينهما على أنه في تحويل لورينز يتخذ الضوء سرعة ثابتة تكون بمثابة الحد الأقصى للسرعات. وعندما تكون السرعة أقل بكثير من سرعة الضوء يؤول مبدأ النسبية الخاصة إلى تحويل جاليليو. ولكن افتراض نيوتن بالفضاء المطلق (وبالتالي فكرة الأثير) فكان متعارضا مع مبدأ النسبية. ثم قام أينشتاين بصياغة النظرية النسبية الخاصة بدون اعتبار الأثير كحالة سكون مرجعية. كذلك بين تحويل لورينتز عدم جدوي اعتبار فضاء مطلقا (مكان في حالة سكون مطلق) أو زمن مطلق. وطور هيرمان مينكوفسكي تلك الأفكار بإدماجه المكان والزمن فيما يسمى زمكان وهو يتكون من أربعة أبعاد، ثلاثة للمكان والبعد الرابع هو الزمن.

مبدأ النسبية العامبينما يهتم مبدأ النسبية الخاص بالحركة «المختبرات» بسرعة منتظمة وفي خط مستقيم بالنسبة لبعضها البعض، أضاف أينشتاين شرطا وهو وجوب تماثل وانطباق القوانين في «جميع المختبرات» بصرف النظر عن كونها تتحرك بنسبة لبعضها البعض في حركة منتظمة وفي خط مستقيم أم في حالة تسريع. وكتب أينشتاين في عام 1916 : «يجب أن تصاغ القوانين الفيزيائية بحيث تنطبق على أي» مختبر«متحرك . ويجب أن تصاغ القوانين الطبيعية العامة بحيث تنطبق على أي نظام للإحداثيات، أي تحويلها من مختبر إلى آخر.»
وإضافة إلى ذلك فيطلب مبدأ النسبية العام أيضا «مبدأ التكافؤ» الذي يقول أنه لا تستطيع تجربة تعيين عما إذا كان المكان التي تجرى فيه ليس واقعا تحت تأثير جاذبية أو في حالة سقوط حر (بالقرب من كتلة). وتطلب ذلك عدم الالتزام بالصفة الإقليدية للمكان، واستخدام هندسة جديدة للمكان والزمن باعتبارهما كيانا واحدا اسمه زمكان.

التحول نحو النسبية

النسبية الخاصة 
بعد وقت قصير من نشره لنظرية النسبية الخاصة عام 1905، بدأ أينشتاين التفكير حول كيفية تضمين الجاذبية في إطار عمله الجديد عن النسبية. في عام 1907، بدء بتجربة فكرية بسيطة تتضمن مراقب في سقوط حر، وشرع في ما سيكون بحث لمدة ثماني سنوات للنظرية النسبية للجاذبية. بعد العديد من الطرق الالتفافية والبدايات الخاطئة، بلغ عمله ذروته في نوفمبر عام 1915 حيث عرض في الأكاديمية البروسية للعلوم ما يُعرف الآن بمعادلات أينشتاين للمجال. تحدد هذه المعادلات كيف تتأثر هندسة المكان والزمن على أي مادة، وتشكل هذه المعادلات جوهر نظرية النسبية العامة لأينشتاين.

إن معادلات أينشتاين للمجال هي غير خطية ومن الصعب جداً حلها. وقد استخدم أينشتاين طرق تقريبة للخروج بتوقعات أولية للنظرية. في بداية عام 1916 وجد عالم الفلك كارل شوارتزشيلد الحل التام لمعادلات أينشتاين ودعيت مترية شوارزشيلد. وهذه الحلول وضعت الحل لوصف المراحل الأخيرة من انهيار الجاذبية، والأجسام التي تعرف اليوم ثقوب سوداء. وكانت الخطوة الأولى في تعميم شوارزشيلد في حلول الأجسام المشحونة كهربائيا وفي النهاية أسفرت عن مترية ريسنر- نوردستوورم. وهي حاليا مرتبطة بشحنة الثقب الأسود.

طبق أنيشتاين في سنة 1917 نظريته على الكون ككل، والشروع في النسبية الكونية. وكان قد فرض تماشيا مع الفكر السائد أن الكون ساكن وأضاف ثابت جديد إلى معادلات المجال وهو الثابت الكوني. أدت حلول ألكسندر فريدمان إلى فكرة تمدد الكون سنة 1922 عن طريق الاستغناء عن الثابت الكوني والتي أيدت فيما بعد بواسطة مراقبات إدوين هابل وآخرين. واستخدم جورج لومتر هذه الحلول ليصيغ أول شكل من نظرية الانفجار العظيم من أن الكون تطور من حالة بدائية مفرطة في السخونة والكثافة. اعترف أنيشتاين فيما بعد بأن اعتباره بأن الكون ثابت كان أكبر خطأ ارتكبه في حياته.

خلال تلك الفترة، بقيت النظرية النسبية العامة كنظرية غريبة بين النظريات الفيزيائية. كان من الواضح تفوقها على قانون الجذب العام لنيوتن، كونها تتفق مع النسبية الخاصة ولتعليلها بعض الآثار التي لم تستطع نظرية نيوتن تفسيرها. قدم آينشتاين في عام 1915 تفسيرا لانحراف مسار كوكب المريخ حول الشمس عن المسار الذي ترسمه نظرية نيوتن للجاذبية دون استخدام عوامل اعتباطية. بالمثل، أيد استطلاع قدمه عالم فيزياء فلكي إسمه إدنجتون في عام 1919 تنبؤا للنظرية النسبية العامة عن انعطاف ضوء أحد النجوم من قبل الشمس أثناء كسوف الشمس في تاريخ 29 مايو 1919، وبهذا أصبح آينشتاين مشهورا. إلا أن النظرية العامة للنسبية لم تدخل ضمن الفيزياء النظرية والفلكية إلا بعد التطويرات بين عامي 1960 و1975، والذي يعرف الآن بالعصر الذهبي للنسبية العامة. أصبح الفيزيائيون قادرين على استيعاب المفاهيم الخاصة بالثقوب السوداء، والتعرف على النجوم الزائفة باعتبارها أحد مظاهر الكائنات الفيزيائية الفلكية. أكدت اختبارات النظام الشمسي أكثر من أي وقت مضى عن دقة تنبؤات النظرية، وأصبح أيضا علم الكونيات النسبية قابلا لاختبارات الرصد المباشر.

ونظرا لشمولية السقوط الحر، فلا يوجد اختلاف ملاحظ بين الحركة القصورية (تحت تأثير القصور الذاتي) والحركة تحت تأثير قوى الجاذبية، وهذا يشير إلى تعريف فئة جديدة من الحركة القصورية، تفسر حركة الأجسام في السقوط الحر تحت تأثير الجاذبية. هذه الفئة الجديدة من الحركة، تحدد أيضا هندسة الزمان والمكان في مصطلحات رياضية، إنها الحركة الجيوديزية متصلة اتصالا معينا يعتمد على تدرج طاقة وضع الجاذبية. الفضاء في هذه الحالة، لا يزال يمتلك الهندسة الإقليدية العادية. ولكن، الزمكان ككل هو حالة أكثر تعقيدا بكثير. كما يظهر من خلال التجارب البسيطة لمسارات السقوط الحر من اختبارات سقوط جسيمات مختلفة، فإن نتيجة استخدام متجهات الزمكان التي تعطي أن سرعة الجسيم سوف تختلف مع اختلاف مسار الجسيم: بصورة رياضية، فإن العلاقة النيوتونية غير قابلة للتكامل، ومن هذا، يمكن الاستنتاج أن الزمكان ينحني. والنتيجة هي صياغة هندسية من الجاذبية النيوتونية باستخدام قيم ثابتة. وهو وصف صالح في أي نظام للإحداثيات. في هذا الوصف الهندسي، فإن التسارع النسبي للأجسام عند السقوط الحر يرتبط بمشتقة العلاقة، ويبين كيف أن التغير في الهندسة ناجم عن وجود كتلة.

مساواة الطاقة بالكتلة 

E=mc^2
أي إن حاصل ضرب الكتلة في مربع سرعة الضوء يساوي طاقته
وهي أشهر المعادلات الفيزيائية في القرن العشرين، وتمثل هذه المعادلة إحدى نتائج نظرية النسبية الخاصة لأينشتاين، وقد أدت تلك المعادلة فيما بعد إلى اكتشاف الطاقة النووية، واستغلت أول ما استغلت في صناعة القنبلة الذرية التي ألقيت على مدينة هيروشيما وأخرى على ناجازاكي باليابان خلال الحرب العالمية الثانية وانتهت الحرب بسببهما. فكثير من الناس كان لا يصدقون بأن لنواة العناصر طاقة كبيرة بهذا القدر. ولو فكرنا قليلا بأن نضرب كتلة أي جسم أمامنا في سرعة الضوء لوجدنا طاقة هائلة، وسوف نتعجب عما يملكه أي جسم من طاقة حيث أن كتلة جسم صغير تنتج طاقة كبيرة.
وقد بينت التجارب العلمية أن كتلة نواة الذرات تقل عن كتلة مجموع مكوناتها (أي مجموع كتل البروتونات والنيوترونات) والفرق في هذه الكتل يتحول إلى طاقة وهذه الطاقة هي التي تسمح بترابط مكونات نواة الذرة. وقد استطاع العلماء تحرير هذه الطاقة عن طريق شطر أنوية الذرات.
وتستغل الطاقة النووية في عصرنا الحاضر في إنتاج الطاقة الكهربائية في المفاعلات النووية والتي تعمل اليورانيوم كوقود ذري. ويعتبر اليورانيوم-235 هو الوقود الذري، إلا أن وجوده في خام اليورانيوم قليل (يوجد في الخام بنسبة 7و0 %). ولكي يصلح لتشغيل المفاعلات النووية لا بد من تخصيبه إلى درجة 5و3 %.وخلال التفاعل النووي في المفاعل تنقسم نواة اليورانيوم-235 وتنطلق قوى الربط على هيئة حرارة نستغلها في تسخين الماء وتكوين بخار ماء ذو ضغط عال (نحو 400 ضغط جوي) ويدير هذا البخار توربين الذي يدير بدوره المولد الكهربائي، وبذلك نحصل على الطاقة الكهربائية من الطاقة النووية.
وهناك نوع آخر من التفاعلات النووية أكثر إنتاجية للطاقة وهي تفاعل الاندماج النووي وفيها يلتحم 4 ذرات للهيدروجين ليكونوا نواة ذرة الهيليوم وتنطلق فرق قوة الرباط على هيئة طاقة حرارية. وخلال تلك العملية يتحول اثنان من البروتونات إلى نيوترونين فتصبح نواة الهيليوم بها 2 بروتونات و 2 نيوترونات، وهي أشد الأنوية جميعا في صلابتها وتماسكها.

النسبية العامة 
هندسة الجاذبية النيوتونية مثيرة للاهتمام ومن الممكن ان يكون اساسها الميكانيكا الكلاسيكية وهي مجرد حالة محدودة «وهي نظرية في فلسفة العلوم تعني ان هناك نظرية قديمة تضاف إلى نظرية جديدة في وقت لاحق وتكون حالة محدودة أو خاصة منها» من ميكانيكا النسبية الخاصة . وفي لغة التناظر عندما تكون الجاذبية مهملة تصبح الفيزياء في حالة تسمى تناظر لورنتز أو إطالر لورنتز المرجعي في النسبية الخاصة أما الحالة التي تسمى نسبية جاليلي أو إطار مرجعي غاليلي تكون في الميكانيكا الكلاسيكية (تعريف تناظر النسبية الخاصة هو زمرة بوانكاريه التي تحتوي على تحويلات ودورات) والاختلافا بين الإثنين يظهر عند التعرض لسرعات عالية تقترب من سرعة الضوء وعند الوصول إلى ظاهرة الطاقات العالية  حسب تناظر لورنتز تدخل الهياكل المضافة في عمليات متكررة ويصنفون حسب مجموعة المخاريط الضوئية انظر إلى الشكل والمخاريط الضوئية تعرف على أنها هياكل مسببة للأحداث A وهناك مجموعة أحداث التي تكون في القاعدة إما ان يأثر أو يتأثر عن طريق إشارات أو تفاعلات لا تحتاج إلى السفر أسرع للضوء (مثل الحدث B في الصورة) وهناك مجموعة لا يمكن ان تأثر مثل الحدث C وهي تعتبر مثل الفاحص المستقل عند الاقتران بخطوط عالم الاجسام ذات السقوط الحر يمكن ان تستخدم المخاريط الضوئية لإعادة بناء المقياس النصف ريماني هندسة ريمانية للزمكان ويحول إلى معامل عددي موجب وهذا في الرياضيات يعبر عنه بالهندسة الامتثالية

الأولوية 

البعض يدعي أن بيونكاير ولورنتس هما الأصل في تأسيس النسبية الخاصة وإذا كنت تطمه في معرفة المزيد حول تلك الإدعاءات والمشاركة في هذا النقاش تجده هنا

مراجع 

النسبية الخاصة
تاريخ الفيزياء
نظريات الأثير
هندريك أنتون لورنتس
تعرف هذه ال نظرية أيضا بالـ ( LET ) و ل ها جذور عائدة إلى نظرية هتدريك لورنس « نظرية الإلكترونات » و التي تعتبر ب مثابة تطوير للنظريات التقليدية للأثير ب نهاية القرن التاسع عشر و بداية القرن العشرين . عام محاولا تفسير تجربة ميكلسون ومورلي ، لورنتز توصل إلى أن الاجسام المتحركة تنكمش في اتجاه الحركة . لورنتز عمل على تفسير ظاهرة الكهرومغناطيسية ( انتشار الضوء ) في الاطارات المرجعية المتحركة بسرعات متناسبة . لقد اكتشف ان الانتقال من اطار مرجعى لاطار مرجعى آخر قد يتم تبسيط ه ب استخدام متغير جديد اسماه الوقت الموضعى . الوقت الموضعى يعتمد على الوقت والموضع تحت الدراسة . منشورات لورنتز ( عامواستخدمت هذا المتغير دون تفسير معنى ه الفيزيائى . عامهنري بوانكاريه أطلق على هذا المتغير « الاختراع الرائع » و قام بتوضيح ه عن طريق وضع ساعات في اطارات بسرعات مختلفة وملاحظة اعتماد أداء هذه الساعات على سرعة الإطار الموضوعة بداخل ه . عام في إحدى منشورات ه « الظاهرة الكهرومغناطيسية في نظام متحرك ب سرعة اقل من سرعة الضوء » ( 1904 ) , لورنتز أضاف الإبطاء الزمني إلى تحويلات ه و نشر ما اسماه بوانكاريه عام [ [ تحويلات لورينتز من الواضح ان لورنتز لم يكن على علم ان جوزيف لارمور استخدم نفس تلك التحويلات في تفسير دوران الالكترونات عاممعادلات لورنتز ولارمور قد تبدو غير مالوفة ، و لٰكن ها جبريا تساوى المعادلات المقدمة من بوانكاريه واينشتين عام إحدى منشورات لورنتز عاماحتوت على صيغة المتغير المساعد في الديناميكا الكهربية ، حيث ظاهرة الديناميكا الكهربية مفسرة في اطارات مرجعية مختلفة ب نفس المعادلات وبخواص تحويل محددة . هذا المنشور توصل ب وضوح للمغزى من هذه الصيغة ، و هو ان نواتج تجارب الديناميكا الكهربية لا تعتمد على السرعة النسبية للإطار المرجعى . هذا المنشور احتوى على مناقشة مفصلة ل الزيادة في كتلة الاجسام المتحركة ب سرعة كبيرة . عاماينشتين استخدم العديد من المفاهيم ، الادوات الرياضية ، و النتائج لكتابة منشور ه « عن الديناميكا الكهربية للاجسام المتحركة » . المعروف الآن ب نظرية النسبية الخاصة . هذه ال نظرية أطلق علي ها في البداية نظرية لورنتز - اينشتين لان لورنتز وضع لاينشتين الأساس الذي عمل علي ه . زيادة الكتلة كانت أول توقعات نظرية النسبية التي تم اختبار ها ، و لٰكن تجارب كوفمان – اظهرت زيادة مختلفة قليلا في الكتلة مما قاد لورنتز لملاحظته الشهيرة . تاكدت توقعات ه ال نظرية عمليا عام عامنشر لورنتز « نظرية الإلكترونات » المرتكزة على سلسلة من محاضرات ه في الفيزياء الرياضية ألقى ها في جامعة كولومبيا . تقلص الاطوال في الفيزياء ( بالإنجليزية : length contraction ) هو مفهوم أسس ه الفيزيائي الهولندي هندريك أنتون لورنتس فيما يسمى تحويلات لورينتز . ف طبقا للنظريه النسبية الخاصة لأينشتاين ف إن ه عندما تقترب سرع ه الاشياء من سرع ه الضوء ف إن طول ها يظل يتناقص إلى ان يصل إلى الصفر . الفوتون يتحرك ب سرعة الضوء وكتلة ه صفرية . افترض لورنتز في ذلك الوقت أن سرعة الضوء في الفراغ ثابتة لا تتغير ، و أن ها تمثل حدا أقصى ل سرعة انتقال الأجسام أو الطاقة . ثم جاء أينشتاين وصاغ تلك الخاصية للضوء في ال نظرية النسبية الخاصة عام ,و أصبحت أحد الحقائق الطبيعية ، ف قد ثبتت تنبؤات ال نظرية النسبية بالتجربة العملية . مثال بسيط عن المقصود الساعة التي توضع في الاقمار الصناعية تم تطوير ها على ان لا تتأثر ب مجال الأرض والكواكب الأخرى شدة المجال المغناطيسي تؤثر على حركة الاجسام و زيادة السرعة تولد مجال مغناطيسي مغاير و غير متناسق مع المحيط الاجسام المتحركة لا تملك ثبات في المجال المغناطيسي الا بثبات السرعة و هٰذا سبب تأثر للمجال المغناطيسي للارض ب الحركة تطور ال نظرية التاريخي المفهوم الأساسي هذه ال نظرية تم تطوير ها تحديدا في الفترة ما بينميلاديا وسنةب واسطة لورنتس وبيونكاير . و التي أسست على نظرية أوغستان - جان فرينل ( أوغستان - جان فرينل ) و هو فيزيائي فرنسي أسهم في تأسيس نظرية ال موجات ، درس فريسنل سلوك الضوء نظرياً وعملياً . و هو أخ المستشرق فلجانس فرينل . و أيضا على قوانين ماكسويل . لقد قام لورنتس ي تقديم مفارقة واضحة بين مادة الإلكترونات والأثير . و أوضح في ه أن الكون خالٍ تماما من أي حركة و ليس كما الإلكترون . واست خلص من ها الطيعة الساكنة للكون . و أوضح أيضا أن الأثير لا يمكن أن يوضع في جوار متحرك . تمدد الزمن أو الإبطاء الزمني في الفيزياء ( بالإنجليزية : Time dilation ) عرف نا الإبطاء الزمني من ال نظرية النسبية الخاصة لأينشتاين حيث قام ب دراسة السرعات العالية جدا جدا والقريبة من سرعة الضوء . يشاهد الإبطاء الزمني بين مشاهدين يتحركان ب سرعة نسبية كبيرة جدا ( نسبية لبعض هما البعض ) تكون قريبة من سرعة الضوء . كما من الممكن حدوث الإبطاء الزمني عندما يكون أحد هما ب القرب من كتلة كبيرة جدا جدا ( أي يكون كل من هما في مجال جاذبية مختلف عن الآخر و يكون الاختلاف كبيرا جدا جدا ) . مثال : مشاهد على الأرض ومشاهد على كوكب ال مشتري ) . فيمر على الواقف على الأرض وقتا أطول مما يمر على الواقف في جاذبية ال مشتري ، ف إذا مر على الواقف على الأرض مثلا ساعة من الزمن مر على الواقف على ال مشتري أربعين دقيقة فقط ، و يرجع ذلك إلى شدة الجاذبية البالغة على ال مشتري . و لا ينشأ هذا عن تقنية الساعتين و إنما ينشأ هذا الاختلاف فقط ب سبب طبيعة الزمكان كما تصف ها ال نظرية النسبية الخاصة . و قد ثبتت صحة نظرية أينشتاين خلال تجارب مختلفة عملية عديدة . مثل وضع ساعة في طائرة نفاثة تطير ب سرعة أكبر من سرعة الصوت ل مدة ساعات ثم عودت ها إلى المطار . ف قد وجد أن الساعة التي كانت في الطائرة توخر جزءا من الثانية ب المقارنة ب الساعة الموجوة على الأرض و لم تتحرك . كذلك رواد الفضاء الذين يسبحون في الفضاء بسرعات قد تبلغ 000 كيلومتر في الساعة ، هؤلاء يمر علي هم الزمن أبطأ مما يمر على سكان الأرض ، و عند عودة هم إلى الأرض يكون الرائد أصغر عمرا من من على الأرض ، و قد يبلغ هذا الفرق عدة ثوان أو أكثر كثيرا ، و هٰذا يعتمد على سرعة تحرك هم ب النسبة إلى سرعة الضوء . تقلص الأطوال تقلص الاطوال في الفيزياء ( بالإنجليزية : length contraction ) هو مفهوم أسس ه الفيزيائي الهولندي هندريك أنتون لورنتس فيما يسمى تحويلات لورينتز . ف طبقا للنظريه النسبية الخاصة لأينشتاين ف إن ه عندما تقترب سرع ه الاشياء من سرع ه الضوء ف إن طول ها يظل يتناقص إلى ان يصل إلى الصفر . الفوتون يتحرك ب سرعة الضوء وكتلة ه صفرية . افترض لورنتز في ذلك الوقت أن سرعة الضوء في الفراغ ثابتة لا تتغير ، و أن ها تمثل حدا أقصى ل سرعة انتقال الأجسام أو الطاقة . ثم جاء أينشتاين وصاغ تلك الخاصية للضوء في ال نظرية النسبية الخاصة عام , و أصبحت أحد الحقائق الطبيعية ، ف قد ثبتت تنبؤات ال نظرية النسبية بالتجربة العملية . وي تبين من المعادلة أن ه كلما اقتربت سرعة الجسم v من سرعة الضوء كلما انكمش طول ه ( في اتجاه الحركة ) أما عرض ه و ارتفاع ه و هما عموديان على اتجاه الحركة ف يبقيان ثابتين . تس تنتج من تلك الخاصية عدة استنتاجات غريبة تختص ب سرعة الأجسام عند اقتراب ها من سرعة الضوء ( أنظر إبطاء زمني ) . كل تلك الخصائص تنبع من ال نظرية النسبية الخاصة لأينشتاين التي صاغ ها عاموكان في الخامسة و العشرين من عمر ه . خواص أخرى تأتي ب ها ال نظرية النسبية و هي تباطؤ الزمن و زيادة كتلة الأجسام المتحركة . تبلغ سرعة الضوء في الفراغ 000 كيلومتر في الثانية ، و في حيات نا اليوية لا تواج هنا سرعات كبيرة كهذه إلى في المعامل العلمية ومعجلات الجسيمات ل ذٰلك لا نلاحظ تلك الـاثيرات النسبية فسرعة أسرع صاروخ صنعنى ه حتى الآن لا تزيد سرعت ه عن نحو 000 كيلومتر في الساعة و هٰذه سرعة بطيئة جدا جدا بمقارنة ها ب سرعة الضوء . تنص المعادلة على ان يكون التقلص فقط في أتجاه حركة الجسم ، و أن سرعة الضوء هي السرعة القصوى ل جميع الأشياء وال موجات : فلنتصور قطار يتحرك ب النسبة إلى محطة ب سرعة ثابتة قدر ها 8\ . ( المحطة تعتبر في الإطار المرجعي العطالي S , والقطار يعتبر في سكون في الإطار المرجعي العطالي S ' ) . في القطار توجد كرة في حالة سكون قطرهاسم . من وجهة نظر المحطة S , تتحرك الكرة ، ونستطيع حساب تقلص طول ها L ب واسطة المعادلة وا لأن تلقى الكرة من نافذة القطار إلى المحطة ف تصبح الكرة في حالة سكون ب النسبة ل المحطة ، و عندما يقوم الواقف على المحطة بقياس قطر ها فيجدcm ( قطر الكرة قد كبر ) ، في حين يري راكب القطار الكرة على رصيف المحطة و أن ها تتحرك ب النسبة ل ه فيقيس ها ويجد ها قد تقلصت و كما يمل ي مبدأ النسبية يجب أن تتماثل القوانين الطبيعية في جميع « المختبرات » ( الإطارات المرجعية العطالية ) . ف نجد أن تقلص طول الكرة تناظري في المرجعين : الكرة في حالة سكون في القطار ف يظهر في ها و طول ه ساكن و يظهر للواقف على رصيف المحطة متقلصة . و عندما تصبح الكرة على رصيف المحطة ( في سكون ) فيقيس ها الواقف على المحطة بطول ها الساكن ، ويرى ها راكب القطار متقلصة ، في اتجاه حركة ال محلية الوقت نسبية التزامن أو نسبية الاقتران الزمني ( بالإنجليزية : relativity of simultaneity ) تمثل المبدأ الثاني في النسبية الخاصة الذي يتحدث عن ثبات سرعة الضوء إلى نسبية تزامن حدثين . هذا يعني أن حدثين متزامنين ب النسبة ل مرجع مقارنة ( إطار مرجعي ) ما سيكونان غير متزامنين ب النسبة ل مرجع مقارنة أخرى . تحويل لورنتس بينما كان الوقت المحلي يشرح الأثير السالب عبارة عن مجموعة تحويلات تستخدم ل تحويل الإحداثيات المكانية والزمانية ( أو ب شكل عام أي متجه رباعي ال أبعاد ) في إطار مرجعي عطالي س إلى الإحداثيات الأربعة في إطار مرجعي آخر ع . تعتمد تحويلات لورينتز على وجود سرعة قصوي في الكون لا يمكن للأجسام تعديت ها ، أن لا و هي سرعة الضوء c في الفراغ . فكر لورينتز في تلك التحويلات بعد أن أتت تجربة ميكلسون ومورلي عامبنتيجة غير متوقعة . ف قد أجرى العالمان « ميكلسون » و « مورلي » تجربة هما الشهيرة لتعيين سرعة الضوء فيما كان يسمى « أثير » ، اعتقد العلماء آنذاك ب وجود ه في الفراغ ل تفسير انتقال الضوء في ه ، مثل ما بنتقل الصوت في وسط مثل الهواء أو الماء ( لا ينتقل الصوت في الفراغ ) . و كانت تجربة ميكلسون ومورلي مبنية على فكرة تعيين سرعة الضوء في اتجاهين متعامدين أحد هما في اتجاه حركة الأرض في دوران ها حول الشمس . وباعتبار أن الأرض تسبح في « أثير » بسرعةكيلومتر في الثانية ، ف كان لا بد و أن تختلف سرعة الضوء في اتجاهين عكسيين أو في اتجاهين متعامدين . و لٰكن لم يظهر في التجربة أي اختلاف في سرعة الضوء ، ب معنى أن ه لا يوجد أثير ينتقل بواستط ه الضوء . و كانت تلك النتيجة غير متوقعة وحيرت العلماء . ف كانت فكرة لورينتز ل الخروج من ذلك المأزق أن ه ربما يحدث في تجربة ميكلسون تقلص في طول المسافة التي كان يقيس ها ميكلسون ومورلي في تجربة هما ، وأتت تحويلات ه فعلا بتقلص ل تلك المسافة متعلقا ب النسبة بين سرعة الأرض v في الفضاء و سرعة الضوء c . و في عامصاغ ألبرت أينشتاين ال نظرية النسبية الخاصة - و كان عمرهسنة - و فسر مسألة انتشار الضوء على أساس أن الضوء هو أ قصي سرعة في الكون و أن ها ثابتة في الفراغ لا تتغير . و تتضمن ال نظرية النسبية تحويلات لورينتز . في حيات نا اليومية نتعامل مع سرعات بطيئة جدا ب النسبة ل سرعة الضوء ، و سرعة الضوء كبيرة جدا ف هي تبلغ 000 كيلومتر في الثانية ( أي يلف شعاع كهرومغناطيسي مثل الضوء حول الأرض سبع مرات في ثانية واحدة ) . ل ذٰلك لا نلاحظ الـأثيرات النسبية ( مثل تقلص الأطوال ، إبطاء زمني ، أو تراقص السرعات ) عند تلك السرعات البطيئة ، وتصلح في تلك المسائل استخدام تحويل جاليليو بين إطارين مرجعين ( و هٰذا هو ما تعودنا ه ) . أما عندما تقترب سرعة الجسم من سرعة الضوء ف لا بد من استخدام تحويلات لورينتز ، فتحويلات جاليليو هي تقريبية بمقارنة ها بتحويلات لورينتز ، و لا يصح استخدام تحويل جاليليو في سرعات كبيرة . تغير الكتلة مع زيادة السرعةتعود نا على ان الكتلة لا تتغير ب زيادة السرعة . و يعود ذلك إلى إن نا نعتبر ان السرعة تتزايد ب تزايد الزمن الذي تؤثر في ه قوة على الجسم ب اعتبار تلك القوة ثابتة . و يقوم هذا الاستنتاج على القانون المعتاد ل تجميع السرعات . و لٰكن ال نظرية النسبية الخاصة تقول أن ه يوجد حد أقصى للسرعات ، أي إن نا لا نستطيع في جميع الأحوال تطبيق قانون جمع السرعات المعتاد . كيف نستطيع تعيين سرعة جسم بعد الثانية الثانية لتأثير القوة علي ه ؟ إن نا نجمع السرعتين ، السرعة التي اكتسب ها خلال الثاتية الأولى مضافا إلي ها السرعة التي اكتسب ها الجسم خلال الثانية الثانية و ذٰلك طبقا ل قانون جمع السرعات العادي . و لٰكن نا نستطيع إجراء ذلك إلى ان نقترب من سرعة الضوء . و في تلك الحالة لا يصح استخدام القانون المعتاد . ف عندما نجمع السرعات طبقا للنطرية النسبية نجد أن ها تعطي سرعة اقل من السرعة التي يحسب ها القانون العادي . و هٰذا معنى ه أن السرعات العالية لا تتناسب طرديا مع الزمن الذي تؤثر خلال ه القوة على الجسم ، و إنما يتم ذلك أبطأ ب كثير . ويتضح ل نا ذلك بمعرفة وجود حد أقصى للسرعات . ف عندما تقترب سرعة جسم تحت تاثير قوة من سرعة الضوء ف إن ها تزداد أقل فأقل ، ب حيث لا تتعدى الحد الأقصى للسرعات . و طال ما اعتبر نا ان سرعة الجسم تتناسب تناسبا طرديا مع زمن تاثير القوة على الجسن يحق ل نا اعتبار ان الكتلة لا تعتمد على السرعة . و لٰكن عندما تقترب سرعة الجسم من سرعة الضوء ف لا يصبح هذا التناسب بين الزمن والسرعة قائما ، و تصبح الكتلة معتمدة على السرعة . و نظرا لأن زمن ال تسريع يمكن أن يطول إلى مالانهاية بينما لن تتعدى سرعة الجسم الحد الا قصي للسرعة ، فنس تنتج من ذلك أن الكتلة تزداد ب زيادة السرعة ، و تتخذ قيمة لا نهاية عندما تصل سرعة الجسم سرعة الضوء . و تبين الحسابات أن تغير كتلة الجسم بازدياد سرعت ه هو تغير ينم ب نفس معدل تقلص طول ه طبقا لمعادلة لورينتز . فإدا كان جسم يتحرك ب سرعة 000 كيلومتر في الثانية تصل كتلة ه إلىو 1 من كتلة ه في حالة السكون ( سرعة الضوء تبلغ 000 كيلومتر في الثانية ) . ف كان من الطبيعي أن ه عند تعاملنا مع سرعات اقل ب كثير من سرعة اضوء أن نعتبر أن كتلة ه ثابتة لا تعتمد على السرعة ، مثل ما نعتبر ان طول ه لا يعتمد على سرعت ه . و قد اختبرت زيادة كتلة الإلكترون مع زيادة سرعت ه عمليا وثبتت تلك الحقيقة . ف قد أصبح معتادا تسريع الالكترونات إلى سرعات قريبة من سرعة الضوء . ووصلنا إلى تسريع الإلكترونات في بعض معجلات الجسيمات إلى سرعة 9999 % من سرعة الضوء أي أقل من سرعة الضوء فقط بمقدارمتر / ثانية . و يمكن للفيزيائيين مقارنة كتلة الإلكترون الساكن بكتلة الإلكترون السريع . وتتفق نتائج التجارب على أن الكتلة تزداد ب زيادة سرعة الجسم طبقا لمعادلات لورينز ، و يتفق ذلك تماما مع مبدأ النسبية . طبقاً ل قانون الكتلة النسبية ف إن الجسم الذي تزيد سرعت ه إلى أن تساوى سرعة الضوء سوف تكون كتلة ه لا نهائية ، و هٰذا لا يحدث لان الأجسام لا تصل ابداً إلى سرعة الضوء ، كما أن فوتونات الضوء تتحرك ب سرعة الضوء و لٰكن كتلت ها لا تساوى مالانهاية وكتلت ها تساوى حاصل ضرب مالانهاية * صفر فكتلت ها النهائية صفر و ليست مالانهاية لان الفوتونات هي كمات من الطاقة وكتلت ها تساوى صفر : الكتلة الكهرومغناطيسية ط = ك . س ² ( بالإنجليزية : E = m c² ) أي إن حاصل ضرب الكتلة في مربع سرعة الضوء يساوي طاقة ه و هي أشهر المعادلات الفيزيائية في القرن العشرين ، و تمثل هذه المعادلة إحدى نتائج نظرية النسبية الخاصة لأينشتاين ، و قد أدت تلك المعادلة فيما بعد إلى اكتشاف الطاقة النووية ، و استغلت أول ما استغلت في صناعة القنبلة الذرية التي ألقيت على مدينة هيروشيما و أخرى على ناجازاكي ب اليابان خلال الحرب العالمية الثانية و انتهت الحرب بسبب هما . فكثير من الناس كان لا يصدقون ب أن ل نواة العناصر طاقة كبيرة ب هٰذا القدر . و لو فكرنا قليلا ب أن نضرب كتلة أي جسم أمام نا في سرعة الضوء لوجد نا طاقة هائلة ، و سوف نتعجب عن ما يملك ه أي جسم من طاقة حيث أن كتلة جسم صغير تنتج طاقة كبيرة . و قد بينت التجارب العلمية أن كتلة نواة الذرات تقل عن كتلة مجموع مكونات ها ( أي مجموع كتل البروتونات والنيوترونات ) والفرق في هذه الكتل يتحول إلى طاقة و هٰذه الطاقة هي التي تسمح بترابط مكونات نواة الذرة . و قد استطاع العلماء تحرير هذه الطاقة عن طريق شطر أنوية الذرات . و تستغل الطاقة النووية في ع صرنا الحاضر في إنتاج الطاقة الكهربائية في المفاعلات النووية و التي تعمل اليورانيوم ك وقود ذري . و يعتبر اليورانيوم - 235 هو الوقود الذري ، إلا أن وجود ه في خام اليورانيوم قليل ( يوجد في الخام ب نسبة 0 % ) . و لكي يصلح لتشغيل المفاعلات النووية لا بد من تخصيب ه إلى درجة 3 % . و خلال التفاعل النووي في المفاعل تنقسم نواة اليورانيوم - 235 و تنطلق قوى الربط على هيئة حرارة نستغل ها في تسخين الماء و تكوين بخار ماء ذو ضغط عال ( نحوضغط جوي ) ويدير هذا البخار توربين الذي يدير ب دور ه ال مولد الكهربائي ، و ب ذٰلك نحصل على الطاقة الكهربائية من الطاقة النووية . و هناك نوع آخر من التفاعلات النووية أكثر إنتاجية ل الطاقة و هي تفاعل الاندماج النووي و في ها يلتحمذرات للهيدروجين ليكونوا نواة ذرة الهيليوم و تنطلق فرق قوة الرباط على هيئة طاقة حرارية . و خلال تلك العملية يتحول اثنان من البروتونات إلى نيوترونين ف تصبح نواة الهيليوم بهابروتونات ونيوترونات ، و هي أشد الأنوية جميعا في صلابة ها وتماسك ها . الجاذبية نظريات لورنتس في عامقام لورنتس ب محاولة شرح الجاذبية ب الاستناد على قوانين ماكسويل . و لٰكن ه واجه مشكلة صعبة في تصور ه في عامثام بيونكاير ب دراسة ال نظرية الثقالية للورنتس و قام ب تصنيف توافية ها مع مبدأ النسبية . و لٰكن عكسا للورنتس قام بانتقاد دقت ها ودقة تحديدات ها المفاهيم والإصطلاحات ثباتية الضوء في كتابات ه الفلسفية حول قياس الوقت يرى بيونكاير أن أغلب علماء الفلك في حساب هم ل سرعة الضوء يفترضون دوما أن ها ثابة ه و أن هذه السرعة ثابة ه في أي اتجاة . مفهوم النسبية في الفيزياء ، مبدأ النسبية هو شرط ينص على أن « قوانين الطبيعة تظهر ل جميع المراقبين ب نفس القوانين ، إذا كان كل من هم في نظام يتحرك ب النسبة ل نظام آخر ب سرعة منتظمة و في خط مس تقيم » . أي أن ه لا توجد حالة حركة مطلقة تميّز مراقب ما عن غير ه ، و إنما يمكن دراسة حركة الأجسام ب النسبة ل بعض ها البعض ، و لا يوجد « مختبر » مرجعي يميز عملية القياس . و يلعب هذا المبدأ دوراً أساسياً في دراسة الميكانيكا الكلاسيكية ( مثل قوانين نيوتن ل الحركة ) و كذٰلك في النسبية الخاصة لأينشتاين وطبق أولا على الحركة المنتظمة و في خط مس تقيم . ثم تعمم تطبيق ه أيضا في إطار النسبية العامة حيث شملت ال تسريع أيضاً . يعتبر جاليليو جاليلي أول من فكر في ذلك المبدأ عام . و كانت مشاهدت ه أن شخصا موجودا في بطن مركب لا يستطيع معرفة عن ما إذا كان المركب متحركا أم في حالة توقف . ثم قام كريستيان هويغنز ب استخدام مبدأ النسبية عند صياغته ل قوانين التصادم . من وجهة نظر اسحاق نيوتن ف قد كان يعتقد في الميكانيكا الكلاسيكية ب وجود حالة سكون مطلق . و تتضمن الميكانيكا التي صاغ ها نيوتن مبدأ النسبية ( واتخذ ها العلماء كمبدأ أساسي في الطبيعة خلال القرن العشرين ) و هي تقول ب أن ه في جميع المختبرات التي تتحرك ب النسبة ل بعض ها البعض في مسارات مستقيمة وبسرعة منتظمة تتماثل الميكانيكا في ها مثل تماثل ها في « مكان مطلق » ، و لا يمكن معرفة عن ما إذا كان نظام القياس في حالة سكون أم في حالة حركة . أي أن صلاحية معادلات الميكانيكا الكلاسيكية ( حركة الأجسام ) تكون سارية أيضا على نظام آخر ( إطار مرجعي عطالي ) غير الفضاء المطلق عند إجراء تحويل جاليليو علي ها . و كتب نيوتن : « إن حركة الأجسام ب النسبة ل بعض ها البعض في فضاء ( مكان ) معين تكون هي نفس ها سواء كان المكان في حالة سكون أو يتحرك ب سرعة منتظمة في خط مس تقيم » . ثم تعرضت الميكانيكا الكلاسيكية خلال القرن التاسع عشر ل نظرية الأثير الساكن ب اعتبار ه الوسط الذي ينتقل في ه الضوء و اعتبر بعد ذلك ب أن ه فضاء نيوتن المطلق . وبذلت محاولات لتعيين حركة الأرض في الأثير وعند ها تبادر ل العلماء أن مبدأ النسبية ليس صحيحا تماما . و لٰكن جميع التجارب العملية المجراة ل قياس حركة الأرض خلال الأثير ، و من ضمن ها تجربة ميكلسون ومورلي باءت جميع ها ب الفشل ( لم يعثر ميكلسون و زملاء ه على هذا الاثير المفترض ) . و بدأ العلماء يبحثون عن تفسير آخر ل انتشار الضوء ، و كان الحل على يد ألبرت أينشتاين الذي صاغ ال نظرية النسبية الخاصة . مبدأ النسبية الخاصةمع بداية القرن العشرين بينت النتائج السلبية لتجارب عديدة ل إثبات وجود الاثير أهمية مبدأ النسبية و عملت المناقشات آنذاك على تعريف مبدأ النسبية تعريفا دقيقا . ف على سبيل المثال ، كتب هنري بونكاريه عام « مبدأ النسبية يجعل نا نعترف بتماثل قوانين الحركة في مختبر ساكن و كذٰلك في مختبر يتحرك ب سرعة منتظمة ب حيث لا نستطيع التفرقة عن ما إذا كنا في حالة حركة أم لا . » و قام أينشتاين عامبتعريف مبدأ النسبية ك الآتي : « القوانين التي تغير حالات الأنظمة الفيزيائية لا تعتمد على إحداثيات أي من نظامين يتحركان ب النسبة لبعض هما البعض ب سرعة منتظمة » . ثم نادى كل من لورنتز وبوانكاريه واينشتاين ب تطبيق التماثل ليس فقط على الميكانيكا و إنما أيضا تطبيق ها على قوانين الديناميكا الكهربية ( و كان هذا علم جديد في نهاية القرن التاسع عشر و يرجع الفضل في معرفة نا ب ها إلى ماكسويل ) . و كان من الممكن تطبيق مبدأ النسبية علي هما باستبدال تحويل جاليليو و إجراء تحويل لورينتز بدلا من ه . وينطوي الفرق بين هما على أن ه في تحويل لورينز يتخذ الضوء سرعة ثابتة تكون ب مثابة الحد الأقصى للسرعات . و عندما تكون السرعة أقل ب كثير من سرعة الضوء يؤول مبدأ النسبية الخاصة إلى تحويل جاليليو . و لٰكن افتراض نيوتن بالفضاء المطلق ( و ب التالي فكرة الأثير ) ف كان متعارضا مع مبدأ النسبية . ثم قام أينشتاين بصياغة ال نظرية النسبية الخاصة ب دون اعتبار الأثير كحالة سكون مرجعية . كذلك بين تحويل لورينتز عدم جدوي اعتبار فضاء مطلقا ( مكان في حالة سكون مطلق ) أو زمن مطلق . وطور هيرمان مينكوفسكي تلك الأفكار بإدماجه المكان والزمن فيما يسمى زمكان و هو يتكون من أربعة أبعاد ، ثلاثة للمكان و البعد الرابع هو الزمن . مبدأ النسبية العام بينما يهتم مبدأ النسبية الخاص ب الحركة « المختبرات » ب سرعة منتظمة و في خط مس تقيم ب النسبة ل بعض ها البعض ، أضاف أينشتاين شرطا و هو وجوب تماثل وانطباق القوانين في « جميع المختبرات » ب صرف النظر عن كون ها تتحرك ب نسبة ل بعض ها البعض في حركة منتظمة و في خط مس تقيم أم في حالة تسريع . و كتب أينشتاين في عام : « يجب أن تصاغ القوانين الفيزيائية ب حيث تنطبق على أي » مختبر « متحرك \ . و يجب أن تصاغ القوانين الطبيعية العامة ب حيث تنطبق على أي نظام للإحداثيات ، أي تحويل ها من مختبر إلى آخر . » و إضافة إلى ذلك ف يطلب مبدأ النسبية العام أيضا « مبدأ ال تكافؤ » الذي يقول أن ه لا تستطيع تجربة تعيين عن ما إذا كان المكان التي تجرى في ه ليس واقعا تحت تأثير جاذبية أو في حالة سقوط حر ( ب القرب من كتلة ) . و تطلب ذلك عدم الالتزام بالصفة الإقليدية للمكان ، و استخدام هندسة جديدة للمكان والزمن ب اعتبار هما كيانا واحدا اسم ه زمكان . التحول نحو النسبية النسبية الخاصة بعد وقت قصير من نشر ه ل نظرية النسبية الخاصة عام بدأ أينشتاين التفكير حول كيفية تضمين الجاذبية في إطار عمل ه الجديد عن النسبية . في عام بدء بتجربة فكرية بسيطة تتضمن مراقب في سقوط حر ، وشرع في ما س يكون بحث ل مدة ثماني سنوات لل نظرية النسبية للجاذبية . بعد العديد من الطرق الالتفافية والبدايات الخاطئة ، بلغ عمل ه ذروة ه في نوفمبر عام حيث عرض في ا الأكاديمية البروسية ل العلوم ما يُعرف الآن بمعادلات أينشتاين للمجال . تحدد هذه المعادلات كيف تتأثر هندسة المكان والزمن على أي مادة ، و تشكل هذه المعادلات جوهر نظرية النسبية العامة لأينشتاين . إن معادلات أينشتاين للمجال هي غير خطية و من الصعب جداً حل ها . و قد استخدم أينشتاين طرق تقريبة ل الخروج بتوقعات أولية لل نظرية . في بداية عاموجد عالم الفلك كارل شوارتزشيلد الحل التام لمعادلات أينشتاين ودعيت مترية شوارزشيلد . و هٰذه الحلول وضعت الحل لوصف المراحل الأخيرة من انهيار الجاذبية ، والأجسام التي تعرف اليوم ثقوب سوداء . و كانت الخطوة الأولى في تعميم شوارزشيلد في حلول الأجسام المشحونة كهربائيا و في النهاية أسفرت عن مترية ريسنر - نوردستوورم . و هي حاليا مرتبطة بشحنة الثقب الأسود . طبق أنيشتاين في سنةنظرية ه على الكون ك كل ، والشروع في النسبية الكونية . و كان قد فرض تماشيا مع الفكر السائد أن الكون ساكن و أضاف ثابت جديد إلى معادلات المجال و هو الثابت الكوني . أدت حلول ألكسندر فريدمان إلى فكرة تمدد الكون سنةعن طريق الاستغناء عن الثابت الكوني و التي أيدت فيما بعد ب واسطة مراقبات إدوين هابل و آخرين . و استخدم جورج لومتر هذه الحلول ليصيغ أول شكل من نظرية الانفجار العظيم من أن الكون تطور من حالة بدائية مفرطة في السخونة والكثافة . اعترف أنيشتاين فيما بعد ب أن اعتبار ه ب أن الكون ثابت كان أكبر خطأ ارتكب ه في حياة ه . خلال تلك الفترة ، بقيت ال نظرية النسبية العامة ك نظرية غريبة بين النظريات الفيزيائية . كان من الواضح تفوق ها على قانون الجذب العام لنيوتن ، كون ها تتفق مع النسبية الخاصة ولتعليل ها بعض الآثار التي لم تستطع نظرية نيوتن تفسير ها . قدم آينشتاين في عامتفسيرا لانحراف مسار كوكب المريخ حول الشمس عن المسار الذي ترسم ه نظرية نيوتن للجاذبية دون استخدام عوامل اعتباطية . ب المثل ، أيد استطلاع قدم ه عالم فيزياء فلكي اسم ه إدنجتون في عامتنبؤا لل نظرية النسبية العامة عن انعطاف ضوء أحد النجوم من قبل الشمس أثناء ك سوف الشمس في تاريخمايو و ب هٰذا أصبح آينشتاين مشهورا . إلا أن ال نظرية العامة للنسبية لم تدخل ضمن الفيزياء ال نظرية والفلكية إلا بعد التطويرات بين عاميو 1975 ، و الذي يعرف الآن ب العصر الذهبي للنسبية العامة . أصبح الفيزيائيون قادرين على استيعاب المفاهيم الخاصة بالثقوب السوداء ، والتعرف على النجوم الزائفة ب اعتبار ها أحد مظاهر الكائنات الفيزيائية الفلكية . أكدت اختبارات النظام الشمسي أكثر من أي وقت مضى عن دقة تنبؤات ال نظرية ، و أصبح أيضا علم الكونيات النسبية قا ب لا ل اختبارات الرصد المباشر . و نظرا لشمولية ا السقوط الحر ، ف لا يوجد اختلاف ملاحظ بين الحركة القصورية ( تحت تأثير القصور الذاتي ) و الحركة تحت تأثير قوى الجاذبية ، و هٰذا يشير إلى تعريف فئة جديدة من الحركة القصورية ، تفسر حركة الأجسام في ا السقوط الحر تحت تأثير الجاذبية . هذه الفئة الجديدة من الحركة ، تحدد أيضا هندسة الزمان و المكان في مصطلحات رياضية ، إن ها الحركة الجيوديزية متصلة اتصالا معينا يعتمد على تدرج طاقة وضع الجاذبية . الفضاء في هذه الحالة ، لا يزال يمتلك الهندسة الإقليدية العادية . و لٰكن ، الزمكان ك كل هو حالة أكثر تعقيدا ب كثير . كما يظهر من خلال التجارب البسيطة لمسارات ا السقوط الحر من اختبارات سقوط جسيمات مختلفة ، ف إن نتيجة استخدام متجهات الزمكان التي تعطي أن سرعة الجسيم سوف تختلف مع اختلاف مسار الجسيم : ب صورة رياضية ، ف إن العلاقة النيوتونية غير قابلة ل التكامل ، و من هذا ، يمكن الاستنتاج أن الزمكان ينح ني . و النتيجة هي صياغة هندسية من الجاذبية النيوتونية ب استخدام قيم ثابتة . و هو وصف صالح في أي نظام للإحداثيات . في هذا الوصف الهندسي ، ف إن الت سارع النسبي للأجسام عند ا السقوط الحر يرتبط بمشتقة العلاقة ، ويبين كيف أن التغير في الهندسة ناجم عن وجود كتلة . مساواة الطاقة بالكتلة E = m c^2 أي إن حاصل ضرب الكتلة في مربع سرعة الضوء يساوي طاقة ه و هي أشهر المعادلات الفيزيائية في القرن العشرين ، و تمثل هذه المعادلة إحدى نتائج نظرية النسبية الخاصة لأينشتاين ، و قد أدت تلك المعادلة فيما بعد إلى اكتشاف الطاقة النووية ، و استغلت أول ما استغلت في صناعة القنبلة الذرية التي ألقيت على مدينة هيروشيما و أخرى على ناجازاكي ب اليابان خلال الحرب العالمية الثانية و انتهت الحرب بسبب هما . فكثير من الناس كان لا يصدقون ب أن ل نواة العناصر طاقة كبيرة ب هٰذا القدر . و لو فكرنا قليلا ب أن نضرب كتلة أي جسم أمام نا في سرعة الضوء لوجد نا طاقة هائلة ، و سوف نتعجب عن ما يملك ه أي جسم من طاقة حيث أن كتلة جسم صغير تنتج طاقة كبيرة . و قد بينت التجارب العلمية أن كتلة نواة الذرات تقل عن كتلة مجموع مكونات ها ( أي مجموع كتل البروتونات والنيوترونات ) والفرق في هذه الكتل يتحول إلى طاقة و هٰذه الطاقة هي التي تسمح بترابط مكونات نواة الذرة . و قد استطاع العلماء تحرير هذه الطاقة عن طريق شطر أنوية الذرات . و تستغل الطاقة النووية في ع صرنا الحاضر في إنتاج الطاقة الكهربائية في المفاعلات النووية و التي تعمل اليورانيوم ك وقود ذري . و يعتبر اليورانيوم - 235 هو الوقود الذري ، إلا أن وجود ه في خام اليورانيوم قليل ( يوجد في الخام ب نسبة 0 % ) . و لكي يصلح لتشغيل المفاعلات النووية لا بد من تخصيب ه إلى درجة 3 % . و خلال التفاعل النووي في المفاعل تنقسم نواة اليورانيوم - 235 و تنطلق قوى الربط على هيئة حرارة نستغل ها في تسخين الماء و تكوين بخار ماء ذو ضغط عال ( نحوضغط جوي ) ويدير هذا البخار توربين الذي يدير ب دور ه ال مولد الكهربائي ، و ب ذٰلك نحصل على الطاقة الكهربائية من الطاقة النووية . و هناك نوع آخر من التفاعلات النووية أكثر إنتاجية ل الطاقة و هي تفاعل الاندماج النووي و في ها يلتحمذرات للهيدروجين ليكونوا نواة ذرة الهيليوم و تنطلق فرق قوة الرباط على هيئة طاقة حرارية . و خلال تلك العملية يتحول اثنان من البروتونات إلى نيوترونين ف تصبح نواة الهيليوم بهابروتونات ونيوترونات ، و هي أشد الأنوية جميعا في صلابة ها وتماسك ها . النسبية العامة هندسة الجاذبية النيوتونية مثيرة للاهتمام و من الممكن ان يكون اساس ها الميكانيكا الكلاسيكية و هي مجرد حالة محدودة « و هي نظرية في فلسفة العلوم تعني ان هناك نظرية قديمة تضاف إلى نظرية جديدة في وقت لاحق و تكون حالة محدودة أو خاصة من ها » من ميكانيكا النسبية الخاصة \ . و في لغة التناظر عندما تكون الجاذبية مهملة تصبح الفيزياء في حالة تسمى تناظر لورنتز أو إطالر لورنتز المرجعي في النسبية الخاصة أما الحالة التي تسمى نسبية جاليلي أو إطار مرجعي غاليلي تكون في الميكانيكا الكلاسيكية ( تعريف تناظر النسبية الخاصة هو زمرة بوانكاريه التي تحتوي على تحويلات ودورات ) والاختلافا بين الإثنين يظهر عند التعرض لسرعات عالية تقترب من سرعة الضوء و عند الوصول إلى ظاهرة الطاقات العالية حسب تناظر لورنتز تدخل ال هياكل المضافة في عمليات متكررة ويصنفون حسب مجموعة المخاريط الضوئية انظر إلى الشكل والمخاريط الضوئية تعرف على أن ها هياكل مسببة للأحداث A و هناك مجموعة أحداث التي تكون في القاعدة إما ان يأثر أو يتأثر عن طريق إشارات أو تفاعلات لا تحتاج إلى السفر أسرع للضوء ( مثل الحدث B في الصورة ) و هناك مجموعة لا يمكن ان تأثر مثل الحدث C و هي تعتبر مثل الفاحص المستقل عند الاقتران ب خطوط عالم الاجسام ذات ا السقوط الحر يمكن ان تستخدم المخاريط الضوئية ل إعادة بناء المقياس النصف ريماني هندسة ريمانية للزمكان ويحول إلى معامل عددي موجب و هٰذا في الرياضيات يعبر عن ه بالهندسة الامتثالية الأولوية البعض يدعي أن بيونكاير ولورنتس هما الأصل في تأسيس النسبية الخاصة و إذا كنت تطم ه في معرفة المزيد حول تلك الإدعاءات و المشاركة في هذا النقاش تجد ه هنا مراجع النسبية الخاصة تاريخ الفيزياء نظريات الأثير هندريك أنتون لورنتس