משחקי פיסיקה – תורת היחסות

תורת היחסות הפרטית יוצאת מנקודת ההנחה שמהירות האור קבועה. לא חשוב אם אנו עומדים במקומנו, נעים לקראת קרן אור או מנסים לברוח ממנה, תמיד ייראה לנו כאילו היא מתקרבת אלינו באותה מהירות. לכאורה זה לא נשמע הגיוני – איך יכול האור לנוע במהירות קבועה בלי שהמהירות היחסית בינינו תגדל כשנתחיל לנוע לעברו? איך זה שעדיין נראה שהאור מתקרב אלינו באותה המהירות?

התשובה לכך נעוצה בכך שלפי תורת היחסות הזמן והמרחב קשורים זה לזה. האופן שבו אנו חווים אותם – קצב תקתוק השעון והמרחק הפיזי בין עצמים, אינו מורכב מגדלים קבועים, אלא תלוי במהירות שבה אנו נעים.

למשל, תורת היחסות קובעת שאם שני אנשים נעים במהירויות שונות ושניהם מסתכלים על אותו עצם ובודקים מה אורכו, הם לא ימדדו את אותו אורך. ככל שאדם ינוע מהר יותר, כך העצם יראה לו קצר יותר – מבחינתו המרחב "מתכווץ".

לכאורה התחזיות הללו נוגדות את השכל הישר שלנו. כשאנו מסתכלים על העולם היומיומי שלנו קשה לנו לזהות תופעות שכאלה. לא משנה כמה מהר נרוץ או כמה מהר ניסע במכונית, תמיד נרגיש שהזמן נע באותו קצב והאורכים סביבנו לא יתכווצו. הכל נשאר כשהיה.

הסיבה לכך היא שמהירות האור עצומה ביחס לכל מהירות שאנו נעים בה, ולכן ההשפעות שחוזה תורת היחסות הפרטית חלשות וקטנות מאוד במהירויות שבהן אנו נעים. אולם אם ננוע הרבה יותר מהר, או אם מהירות האור היתה הרבה יותר קטנה, נתחיל לחוות את ההשפעה של התופעות הללו.

המשחק שלפנינו מנסה לתת לכם בדיוק את התחושה הזו. זה משחק פשוט לכאורה – תפקידכם הוא להזיז את הדינוזאור באמצעות מקשי החצים אל סוף המסלול. בדרך תיתקלו במכשולים שונים, כגון אבנים, בורות מים, קרח חלק ותותחים שיירו לעברכם ויפריעו לכם. בתחתית המסך מצד ימין תוכלו לראות תמיד את מהירותכם. כדי לשחק לחצו על התמונה.

בשלבים הראשונים, מהירות האור עצומה ומהירותכם נמוכה, כך שהעולם ייראה לכם רגיל למדי. אולם בשלב מסוים האויב המרושע שלכם, יאט את מהירות האור, ומשלב זה ואילך תיאלצו להתחיל להתמודד עם אפקטים יחסותיים.

תחילה תראו שכאשר אתם נעים המסך כולו מתעוות – הסיבה לכך היא שהאורך מתכווץ בכיוון תנועתכם. ככל שתנועו מהר יותר כך האורך יתכווץ יותר.

לאחר מכן תיחשפו לתופעה נוספת שנקראת אפקט דופלר (תופעה שמתרחשת גם בגלים שאינם גלי אור, כלומר היא אינה תוצר ישיר של תורת היחסות אך תורת היחסות משפיעה עליה כשמדובר בגלי אור). האפקט הזה אומר שכאשר אתם נעים לכיוונו של עצם כלשהו או מתרחקים ממנו, הצבע שלו כפי שאנו רואים אותו ישתנה. במהלך המשחק תראו מפתחות מפוזרים ושערים נעולים. כדי לפתוח את השער עליכם לנוע בצורה כזו שכל המפתחות במסך יהיו באותו צבע כמו המנעול שבשער.

ככל שתתקדמו כך תיחשפו ליותר ויותר תופעות של תורת היחסות.

המשחק עצמו פועל בשפה האנגלית. אם אתם נתקלים בהוראה שאינכם מבינים, פרסמו אותה בפורום ואני אתייחס אליה ואסביר מה הכוונה ומה עליכם לעשות. בנוסף קימים קטעים שבהם מובא סיפור הרקע למשחק (המאבק ביניכם לבין אויבכם המרושע). לחיצה על מקשי החצים או על מקש ה-x, תאפשר לכם לדלג על החלקים האלה.

תהנו, ותלמדו. אנו נשמח כמובן לענות על כל שאלה שתעלו.

ירון גרוס
המחלקה לפיסיקה של חומר מעובה
מכון ויצמן למדע

הערה לגולשים
אם אתם חושבים שההסברים אינם ברורים מספיק או אם יש לכם שאלות הקשורות לנושא, אתם מוזמנים לכתוב על כך בפורום ואנו נתייחס להערותיכם. הצעות לשיפור וביקורת בונה יתקבלו תמיד בברכה.