ذكرى الـ107: آينشتاين والنسبية العامة
في مِثل هذا اليوم وقبل ١٠٧ سنة قدّم العالِم “آلبرت آينشتاين” نظرية النسبية العامة لأولِ مرة في الأكاديمية البروسية للعلوم.
- ولكن ما هي النظرية النسبية ؟
إذا كنت من محبي الخيال العلمي فبالتأكيد قد سمعت بأحد هذه المصطلحات العلمية: نسيج الزمكان، الثقوب السوداء، السفر عبر الزمن، والكثير من المصطلحات التي تعود بالأساس إلى النظرية النسبية العامة، وهي نظرية فيزيائية تبحث في المواضيع التي تبحثها الفيزياء العادية مِثل الزمان والمكان، السرعة والكتلة، الجاذبية ولكنها تنظر إلى هذه الأمور بوجهةِ نظر مُختلِفة تمامًا.
- ما الفرق بين نظرية النسبية الخاصة والعامة؟
يكمن الفرق بين النظريتين هو بأن:
- النسبية الخاصة: تبحث فقط في الأجسام والأنظمة التي تتحرك بسرعة ثابتة أي التي تتحرك دون تسارع.
- النسبية العامة: تبحث في الأجسام والأنظمة التي تتسارع أي تتحرك بسرعة متزايدة أو متناقصة.
ذكرنا سابقًا أن النظرية النسبية تبحث في المواضيع التي تبحثها الفيزياء العادية ولكِنها تنظر إلى هذه الأمور بوجهة نظر مُختلِفة فما هي وجة نظر النسبية في هذه الأمور؟
بالنسبة إلى الأبعاد: ففي الفيزياء الكلاسيكية تُستخدم الأبعاد الثلاثة فقط وهي الأبعاد االمكانية: الطول، والعرض، والإرتفاع. ولكن بالنسبة إلى “آينشتاين” فهي أربعة أبعاد مضاف لها الزمن وسمي ذلك بالزمكان.
أما المكان في النسبية العامة فهي تقول: ليس في هذا الكون مكان مطلق، فقد تكون الآن تقرأ من الهاتف وأنت وهاتفك ثابتان نسبيًا، ولكن في الواقع متحركان بالنسبة إلى الكون.
وأما عن مفهوم الزمن في النسبية العامة فهو يشبه بعض الشيء نسبية المكان، حيث تقول النسبية إن الزمن نفسه لا يجري بالتساوي كما إدعى “نيوتن”، بل يطول ويقصر حسب ظروف وأمكنة معينة تبعًا لعاملين: الأول وكما تبحث النسبية الخاصة، السرعة. والثاني كما تبحث النسبية العامة، الكتلة.
- ماهي علاقة النسبية بالفضاء؟
للنسبية آثار مهمة في الفيزياء الفلكية، فعلى سبيل المثال: هي تجيب عن أكثر الأسئلة غموضًا عن الثقب الأسود؛ حيث أجابت كيف يتم تحريف الزمكان لتكوين الثقوب السوداء، وأيضًا تنبأت النسبية العامة كذلك بوجود الموجات الثقالية وهي تموجات في انحناء الزمكان، بالإضافة إلى أن النسبية العامة هي أساس النماذج الكونية الحالية لتمدد الكون باستمرار.
- مالذي عرفناه عن الكون خلال النظرية النسبية؟
ساعدتنا النظرية النسبية على فهم الكثير من الأحداث والنظريات الكونية على أثر أنها لا تزال أفضل نظرية لفهم الجاذبية. ولمعرفة سبب ذلك تخيل معي مركبة تسافر في الفضاء، إذا كانت المركبة تتحرك بسرعة ثابتة ويمسك الراكب كرة إلى الخارج وتركها فإن الكرة ستسقط في مكان إطلاقها، ولكن إذا كانت المركبة تتسارع فسيختلف الأمر وستستمر الكرة في التحرك بالسرعة التي كانت عليها عند إطلاقها لكن المركبة ستزداد سرعتها فسيكون من خارج المركبة وكأن الأرض صعدت وضربت الكرة ولكن بالنسبة إلى الراكب، فالكرة سقطت.
وأيضًا أصبحت النسبية العامة تعتبر الأداة المفضلة لوصف الأجسام الضخمة، فبدونها سيكون من المستحيل التحدث عن الجزء الأول من الثانية عند حدوث الانفجار العظيم عندما كانت المادة المتجمعة بكثافات لا يمكن تصورها والثقوب السوداء لا يمكن وصفها.
شكرا جزيلا