المراقب (النسبية الخاصة)

في النسبية الخاصة ، يُعرف الراصد بأنه إطار مرجعي تُقاس منه مجموعة من الأجسام أو الأحداث. عادةً ما يكون هذا الراصد قصوريًا أو إطارًا مرجعيًا قصوريًا . وعندما يُربط الإطار بجسم ما، يُطلق عليه إطارًا متحركًا معه . وفي حالات أقل شيوعًا، قد يكون الراصد إطارًا مرجعيًا غير قصوري، مثل إطار ريندل، والذي يُسمى راصدًا متسارعًا .

يختلف استخدام مصطلح "مراقب" في النسبية الخاصة اختلافًا كبيرًا عن معناه الشائع في اللغة الإنجليزية. فالأطر المرجعية بطبيعتها غير محلية، إذ تغطي كامل المكان والزمان أو جزءًا كبيرًا منهما؛ لذا لا يُعقل الحديث عن مراقب (بالمعنى النسبي الخاص) له موقع محدد. كما أن المراقب العطالي لا يمكنه التسارع في وقت لاحق، ولا يمكن للمراقب المتسارع التوقف عن التسارع.

يستخدم الفيزيائيون مصطلح "المراقب" اختصارًا لإطار مرجعي محدد تُقاس منه مجموعة من الأجسام أو الأحداث. ولا يعني الحديث عن المراقب في النسبية الخاصة افتراض وجود شخص فردي يختبر الأحداث، بل هو سياق رياضي محدد تُقيّم من خلاله الأجسام والأحداث. وتظهر آثار النسبية الخاصة سواء وُجد كائن واعٍ داخل الإطار المرجعي العطالي ليشهدها أم لا.

استخدم آينشتاين كلمة "مراقب" ( Beobachter ) بكثرة في بحثه الأصلي عام 1905 حول النسبية الخاصة، وفي شرحه المبسط للموضوع في بداياته. ^{[ 1 ]} إلا أنه استخدم المصطلح بمعناه الدارج، مشيرًا على سبيل المثال إلى "الرجل عند نافذة عربة القطار" أو "المراقبين الذين يتخذون القطار مرجعًا لهم" أو "مراقبًا داخل القطار مزودًا بأجهزة". هنا، يُفرّق بين المرجع أو نظام الإحداثيات - وهو ترتيب مادي من عصي القياس والساعات يغطي منطقة الزمكان حيث تقع الأحداث - وبين المراقب - وهو مُجرِّب يُحدد إحداثيات الزمكان للأحداث البعيدة عنه من خلال ملاحظة (أي رؤية) التطابقات بين تلك الأحداث والخصائص المحلية للمرجع.

لقد أسقط العديد من الكتّاب اللاحقين هذا التمييز بين الراصد و"أجهزته" كأنظمة الإحداثيات وأدوات القياس وغيرها ، وأصبح من الشائع اليوم استخدام مصطلح "الراصد" للدلالة على نظام الإحداثيات المرتبط به (والذي يُفترض عادةً أنه شبكة إحداثيات مُنشأة من مجموعة متعامدة يمينية من متجهات مكانية عمودية على متجه زمني ( حقل إطار مرجعي )، انظر دورن ^{[ 2 ]} ). فبينما أشار أينشتاين إلى "راصد يتخذ القطار كجسم مرجعي له" أو "راصد يقع عند نقطة الأصل لنظام الإحداثيات"، تقول هذه المجموعة من الكتّاب المعاصرين، على سبيل المثال، "يُمثَّل الراصد بنظام إحداثيات في متغيرات المكان والزمان الأربعة" ^{[ 3 ]} أو "يجد الراصد في الإطار S أن حدثًا معينًا A يقع عند نقطة الأصل لنظام إحداثياته". ^{[ 4 ]} مع ذلك، لا يوجد إجماع على هذه النقطة، إذ لا يزال عدد من المؤلفين يفضلون التمييز بين الراصد (كمفهوم مرتبط بحالة الحركة ) والمفهوم الرياضي العام الأكثر تجريدًا لنظام الإحداثيات (الذي قد يكون مرتبطًا بالحركة، ولكن ليس بالضرورة). يركز هذا النهج بشكل أكبر على الخيارات المتعددة المتاحة للراصد لوصف الحركة. وبذلك، يُعرَّف الراصد بإطار مرجعي للملاحظة ، بدلًا من ربطه بنظام الإحداثيات وجهاز القياس وحالة الحركة. ^{[ 5 ] [ 6 ] [ 7 ] [ 8 ] [ 9 ]}

وقد اقترح أيضاً أن مصطلح "المراقب" قديم، ويجب استبداله بفريق مراقبين (أو مجموعة من المراقبين ) حيث يقوم كل مراقب بإجراء عمليات رصد في محيطه المباشر، حيث تكون التأخيرات ضئيلة، ويتعاون مع بقية الفريق لضبط ساعات متزامنة عبر منطقة الرصد بأكملها، ويرسل جميع أعضاء الفريق نتائجهم المختلفة إلى جامع بيانات لتحليلها. ^{[ 10 ]}

يُعدّ الاتجاه النسبي مفهومًا موجودًا في العديد من اللغات البشرية. ففي اللغة الإنجليزية، قد يستخدم وصف الموقع المكاني لجسم ما مصطلحات مثل "يسار" و"يمين"، وهي مصطلحات نسبية للمتحدث أو لجسم أو منظور معين (مثل "إلى يسارك، وأنت تواجه الباب الأمامي").

إن مدى ذاتية هذا الوصف دقيق للغاية. انظر إلى معضلة أوزما لتوضيح ذلك.

من الأمثلة غير الشخصية على الاتجاه النسبي في اللغة المصطلحات البحرية مثل مقدمة السفينة ، ومؤخرتها ، وجانبها الأيسر، وجانبها الأيمن . هذه مصطلحات مكانية نسبية، ذات طابع شخصي، لكنها لا تتضمن أي دلالة شخصية: فهناك مقدمة ومؤخرة وجانب أيسر وجانب أيمن للسفينة حتى عندما لا يكون على متنها أحد.

تُعبّر عبارات النسبية الخاصة التي تتضمن "مراقباً" إلى حد ما عن نوع مماثل من التوجيه النسبي غير الشخصي. "المراقب" هو منظور بمعنى أنه سياق تُقيّم من خلاله الأحداث في أطر مرجعية قصورية أخرى، ولكنه ليس المنظور الذي يمتلكه شخص واحد بعينه: فهو ليس موضعياً ولا يرتبط بنقطة معينة في الفضاء، بل بإطار مرجعي قصوري كامل قد يوجد في أي مكان في الكون (مع مراعاة بعض المواصفات الرياضية المطولة والشروط).

يحمل مصطلح "المراقب" معنى خاصاً في مجالات علمية أخرى، مثل ميكانيكا الكم ونظرية المعلومات . انظر على سبيل المثال قطة شرودنغر وشيطان ماكسويل .

في النسبية العامة، يشير مصطلح "المراقب" عادةً إلى شخص (أو آلة) يقوم بقياسات محلية سلبية، وهو استخدام أقرب إلى المعنى الشائع للكلمة في اللغة الإنجليزية. أما في ميكانيكا الكم ، فإن "الملاحظة" مرادفة للقياس الكمي ، و"المراقب" مرادف لجهاز القياس، و" القابل للملاحظة" مرادف لما يمكن قياسه. هذا التضارب في الاستخدامات ضمن الفيزياء قد يُسبب بعض الالتباس.

• إطار مرجعي
• مخطط مينكوفسكي
• المراقب (توضيح)