{ipb.vars['home_name']}


 
اكتب تعقيباً على هذا الموضوعابدأ موضوعاً جديداً
> الحقيقة عن نظرية النسبية .. ألف عام من الشهرة
thanku
المشاركة 9th Jun 2011, 05:49 PM
مشاركة #1


عضو جديد
*

المجموعة: الأعضاء
المشاركات: 6
التسجيل: 8-06-2011
رقم العضوية: 60690



[size="5"]السلام عليكم ورحمة الله وبركاته

هذا المقال منقول عن http://www.althakafaaljadeda.com/316/20.htm
وقد تحريت عن كثير مما جاء به وقد ثبتت حقيقته عندي

الحقيقة عن نظرية النسبية .. ألف عام من الشهرة؟

بقلم/ علي الشوك

يحتفل العالم بمرور مئة عام على ظهور نظرية النسبية، التي تنسب الى آينشتاين. ومنذ صدورها وحتى يومنا هذا بلغ عدد الابحاث التي نشرت حول هذه النظرية عشرات الآلاف (لا أحد يعرف بالضبط). وكتب عن آينشتاين عدد لا يُحصى من سيَر الحياة. ورُفع الرجل الى مصاف أعظم الرموز الدينية، كالمسيح، ومحمد. ونعته أحدهم ـ دنيس اوفرباي ـ بأنه لا نِد له إلا الله! وفي ختام الألفية الثانية اعتبرت مجلة (تايم) الاميركية آينشتاين "رجل القرن"، ووصفته بأنه الأول من بين عمالقة القرن، وان سمعته ستدوم ألف عام على الأقل. وذهب العالم الفيزيائي البريطاني ستيفن هوكنغ، صاحب كتاب (موجز تأريخ الزمن)، أبعد من ذلك، في قوله: "إن معادلات النسبية العامة هي بمثابة نُصْبٍ ونقشٍ على ضريحه، ينبغي ان تدوم دوام الكون". هذا مع العلم أن هوكنغ يعترف ايضاً: "لا أزال أتلقى رسالتين أو ثلاثاً في كل اسبوع تؤكد لي أن آينشتاين كان مخطئاً. مع ذلك، إن نظرية النسبية تعتبر الآن معترفاً بصحتها بصورة تامة من قبل الجالية العلمية، وقد تحققت نبوءاتها في مجالات لا حصر لها."

وقيل في نظرية النسبية ما لم يُقل في أية نظرية أخرى، مع انها لا تعتبر حقيقة علمية مفروغاً من صحتها. فقد ثبتت صحة بعض تنبؤاتها، وطُعِن في البعض الآخر، ولا تزال النظرية وتفرعاتها خاضعة للنقض والإبرام... لكننا هنا سنقدم عرضاً عاماً لهذه النظرية، وقراءة تأريخية منصفة قدر الامكان، حول دور العلماء الذين أسهموا في التوصل اليها (قبل آينشتاين). فمنذ 1905-1907، أشار العلماء بلانك، وكاوفمان،ود.ايهر نفيست، ولاوب، ولاوه، ومنكوفسكي، وألبرت آينشتاين نفسه، الى ان نظرية آينشتاين كانت مجرد تفسير وتعميم لنظرية لورنتس (1853-1928) المعروف جيداً، وكان بوانكاريه (1854-1912) أول من قدم تفسيراً لها، ثم عُرفت فيما بعد بـ"نظرية النسبية الخاصة". وهناك أدلة على أن آينشتاين لم يكتب الرسالة العلمية في 1905 وحده حول "مبدأ النسبية"، بل إن زوجته الأولى مليفا آينشتاين ـ ماريك (أو ماريتي) أسهمت أيضاً في كتابتها، وكان دورها مهماً في الجزء الرياضي في النظرية.

إبحث عن الضوء

نحن نعرف اليوم أن الضوء هو سيل من إنثيالات شبه جُسَيمية من الطاقة الكهرومغناطسية. هذه الجسيمات تدعى فوتونات. ولا توجد الفوتونات إلا في حالة حركة، بسرعة يرمز لها باللاتينية بالحرف c من كلمة celeritas، (بمعنى سرعة). وتنتشر الفوتونات على هيئة موجات.

كان أرسطو (384ـ322 ق .م ) قد انتقد أمبذوقلس (حوالي 490ـ حوالي 430 ق . م ) لأنه قال إن الضوء يتحرك، أي انه يستغرق وقتاً في الانتقال من مكان الى آخر. فلم يكن الضوء عند أرسطو سيلاً من فوتونات تتدفق من مصدر مضيء بسرعة محدودة،بل إعتبرها خاصية تكتسبها بيئة ما فوراً من المصدر المضيء، أشبه بالماء الذي يتجمد في كل أجزائه في آن واحد. وساد هذا المعتقد الارسطوطاليسي عدة قرون، الى أن صححه الحسن بن الهيثم (حوالي 965 ـ حوالي 1039)، حين أكد أن حركة الضوء تتطلب فترة زمنية محدودة وإن كانت غير مدرَكة.

وواقعُ أن سرعة الضوء هائلة، وربما لا نهائية، كان معروفاً منذ قديم الزمن. وقد حاول غاليليو في 1607 قياس سرعة الضوء بواسطة الفانوس، لكنه لم يوفق، لأن الضوء يقطع المسافات الأرضية في جزء صغير جداً من الثانية. لكن أولاف رومر الدانماركي (1644ـ1710) كان أول من أكد أن سرعة الضوء محدودة من خلال رصد خسوفات أقمار كوكب المشتري (بعد تحسن صناعة التلسكوب). فقد لاحظ رومر أن مدة خسوف قمر المشتري المسمى (إيو) كانت 11 دقيقة عندما تكون الأرض في اقرب نقطة الى المشتري، و11 دقيقة أخرى عندما تكون في ابعد نقطة من المشتري. لذا تصبح المدة بين القراءتين 22 دقيقة. وهذه المدة تغطي المسافة المساوية لقطر مدار الأرض حول الشمس. ولأن رومر كان يعمل في مرصد باريس، حيث تمّ قياس قطر مدار الارض حول الشمس لأول مرة، فقد كان يُفترض أنه كان على علم بهذه المسافة. لكنه لم يكلف نفسه مهمة تقسيم هذه المسافة على 22 دقيقة للحصول على سرعة الضوء. وفي أيام رومر كانت قراءة هذه المسافة تساوي 283 مليون كيلومتر. وبعد عام أو اثنين حقق كريستيان هويغنز (1629ـ1695) هذه القسمة، بعد الاعتراف الكامل بجهود رومر. فكانت سرعة الضوء وفقاً لذلك 214 ألف كيلومتر في الثانية. وفي 1849 كان الفيزيائي الفرنسي فيزو (1819ـ1896) أول من قدم قياساً معقولاً لسرعة الضوء باستعمال المرايا (بدل الشخص الثاني، في تجربة غاليلو)، لأنها تعكس الضوء بلا إبطاء. وبعد فيزو طور الفيزيائي الفرنسي فوكو ميكانيك التجربة. واليوم تعتبر سرعة الضوء في حدود 300 ألف كيلومتر في الثانية. وقد تم ذلك عندما توصل العالم الاسكوتلندي اللامع كلارك ماكسويل (1831ـ1879) الى وضع صيغة للمعادلات الرياضية للمجال الكهرومغناطيسي التي تقدم تفسيراً للكهربائية، والمغناطيسية، والضوء في نظام واحد موحد.

وللمقارنة، إن سرعة مركبة فضائية نموذجية هي في حدود 12 كيلومتراً في الثانية. وسرعة دوران الأرض حول الشمس تساوي 30 كيلومتراً في الثانية. وهذا يعني أن سرعة الضوء شيء لا يتصوره العقل، وهي ثابتة لا تتغير في الفراغ. فالفوتون (جُسيم الضوء) لا يمكن إسراعه أو إبطاؤه في الفراغ. فإذا وضعنا لوحاً زجاجياً أمام شعاع من الضوء، فإن سرعة الضوء في الزجاج تصبح أقل من سرعتها في الفراغ، لكنها تسترد سرعتها الأصلية بعد مرورها من اللوح الزجاجي.

النسبية والضوء

كان غاليليو (1564ـ1642) أول من تطرق الى مبدأ النسبية. في كتابه الشهير (حوار حول النظامين العالميين الأساسيين). تحدث غاليليو عن مبدأ النسبية: في اليوم الثاني من أيام الحوار دعا سالفياتي (وهو أحد ابطال الحوار) صديقيه للقاء في غرفة فسيحة داخل سفينة. ثم قال لزميليه:"لنعلق سطلاً من السقف، تتساقط منه قطرات ماء في إناء آخر ذي عنقٍ ضيق". ثم طلب من الزميلين ان يقفزا الى الأمام والخلف، ليرى ما هي المسافة التي يقطعانها. وذلك للمقارنة بين سفينة في حالة سكون وسفينة في حالة حركة. فلاحظ المتحاورون أن المسافة المقطوعة عند قـفزاتهم بقيت نفسها سواء قفز المرء مع اتجاه حركة السفينة أو ضد اتجاهها. وأكثر من ذلك، لاحظوا أن قطرات الماء استمر تساقطها في الإناء التحتاني ذي العنق الضيق، ولم تسقط أية قطرة الى أمام أو الى خلف العنق، حتى لو قطعت السفينة مسافة في الوقت الذي كانت قطرة الماء في الهواء. (طبعاً كان غرض غاليليو هنا هو دحض الاعتراضات على حركة الأرض حول الشمس). ولو كان سيرانو دي برجراك اطلع على كتاب (الحوار) لغاليليو، لما تصور نفسه في 1656 أنه سيهبط في كندا، إذا قُذف من فرنسا الى الهواء وبقي معلقاً في الفضاء بضع ساعات، وفي حسبانه أن الأرض ستتحرك كل هذه المسافة في حين يبقى هو معلقاً في الهواء.

وبعد ذلك وضع نيوتن (1642ـ1727) القانون الآتي في سياق قوانينه عن الحركة:"إن سرعة الأجسام الموجودة في فضاء معين هي نفسها، سواء كان الفضاء ساكناً أو متحركاً بانتظام الى الأمام في خط مستقيم". أي ان التجارب التي تُجرى على سفينة، مثلاً، وكل الظواهر المشاهدة على السفينة، ستكون متماثلة وكأن السفينة ليست متحركة. وهذا القانون يسري على الميكانيك الكلاسيكي ضمن الفرضية التي تعتبر السرعة القياسية لا نهائية.

لكن الرؤية تغيرت بعد التوصل الى معادلات ماكسويل حول المجال الكهرومغناطيسي التي تعتبر السرعة القياسية هي سرعة الضوء، ومع ان هذه كبيرة جداً، إلا أنها ليست لا نهائية، بل محدودة. وهذا يعني، كما يرى علماء الفيزياء، أن السرعة القياسية المحدودة (سرعة الضوء)، التي تعتبر حقيقة أساسية في نظرية ماكسويل، يجب تطبيقها على علم الميكانيك أيضاً.

هنا بدأ الإشكال، ففي العقود والسنوات الأخيرة من القرن التاسع عشر بُذلت جهود كبيرة للتمسك بقوانين الميكانيك الكلاسيكي (السرعة القياسية اللانهائية)، وإنزال معادلات ماكسويل الى مرتبة دنيا. لكن هذه الجهود باءت بالفشل. وفي 1904 كان العالمان الفرنسيان هنري بوانكاريه، وبول لانجفان من بين العلماء الذين وجهت اليهم الدعوة لحضور المعرض الدولي في سانت لويس، في أميريكا. وفي هذه المناسبة أعلن بوانكاريه عن أول تصريح واضح حول مبدأ النسبية، مع المبدأ القائل بأنه "ليست هناك سرعة تتجاوز سرعة الضوء". واعتبر بوانكاريه هذين المبدأين حقيقتين امبريقيتين مستنبطتين من التجربة.

وفي 1905 نشر ألبرت آينشتاين (1879ـ1955) رسالته العلمية التي تؤكد الشيء نفسه، لكن في صياغة أخرى. لقد أكد بوانكاريه في 1904 أن سرعة الضوء هي اقصى سرعة قياسية. أما آينشتاين فقد قال في 1905: "إن الضوء ينتشر دائماً في فضاء فارغ بسرعة محدودة مستقلة عن حالة الحركة للمصدر المشع للضوء". وهما صيغتان لشيء واحد، رياضياً أيضاً. وعرفت هذه النظرية بنظرية النسبية الخاصة... وهكذا يمكن إيجاز أسس النسبية الخاصة في القانونين الآتيين:

1ـ كل قوانين الفيزياء هي نفسها في أية إحداثيات من قصورها الذاتي (أي في حالتي السكون والحركة الثابتة على حد سواء).

2ـ إن السرعة القياسية القصوى هي سرعة الضوء في الفراغ (قانون بوانكاريه)، أو ان سرعة الضوء هي نفسها في أي إطار من القصور الذاتي (أي سواء كان المصدر المضئ ساكناً أو متحركاً) (قانون آينشتاين).

والآن اذا ارتفعنا عن سطح الأرض الدوارة، فإننا سنبقى نتحرك بفعل القصور الذاتي بنفس سرعة دوران الأرض. ولدى هبوطنا فإننا سنعود الى نفس البقعة التي ارتفعنا منها. ولن يتغير الحال اذا قـفزنا داخل عربة قطار متحرك. فكل من الأرض والقطار يعتبر إطاراً إحداثياً، وهي فكرة أساسية في نظرية النسبية. إن ادراكنا الحسي يبقى ثابتاً اذا كان لدينا إطار إحداثي واحد. أما اذا كان هناك إطار إحداثي آخر يتحرك في سرعة ثابتة بالنسبة للأول، فبمقتضى نظرية النسبية إن الادراك الحسي للفضاء والزمن في الإطار الثاني يختلف عنه في الاطار الأول. وهذان الادراكان الحسيان ليسا اعتباطيين، بل مرتبطان بقانون رياضي يدعى تحويلات لورنتس. وهذه التحويلات من الأهمية بحيث أن كل مبادئ نظرية النسبية الخاصة ما هي إلا تطبيقات لهذه التحويلات، او بكلمة أدق لمجموعة بوانكاريه من التحويلات، التي تعتبر تحويلات لورنتس جزءاً منها. بل إن لورنس - العالم الكبير، الذي كان آينشتاين ينظر اليه كأب ـ اعترف بأسبقية فويغت Voigt في موضوع التحويلات (الإحداثية)، ولم يكن راضياً بتسمية بوانكاريه لها بانها تحويلاته هو لورنتس.



الأثـيـر

اعتُبرت التجربة المتعلقة بتيار الأثير التي قام بها البرت مايكلسون وإدوارد مورلي في العام 1887 نقطة تحول بالغة الأهمية، حيث صُرف النظر عن دور الأثير في الفضاء في الفيزياء الرسمية. واعتُمدت الفرضية القائلة بـ"الفضاء الفارغ"، الى جانب الفكرة القائلة بان سرعة الضوء ثابتة. أما تجارب دايتون ملر Dayton Miller حول تيار الأثير فقد هُمشت تماماً.

إن تجارب وأبحاث ملر، التي قام بها بين 1906 ومنتصف الثلاثينات، تدعم بقوة الفكرة القائلة بوجود تيار أثيري للأرض المتحركة في محيط كوني... واليوم، على أية حال، لا يكاد يُذكر أو يُعرف عمل ملر, شأن كل التجارب تقريباً التي قدمت نتائج إيجابية عن (وجود) الأثير في الفضاء. وتتبنى الفيزياء الحديثة اليوم بدلاً من ذلك تجربة مايكلسون ـ مورلي في 1887، الأقدم بكثير والأقل أهمية، باعتبارها "أثبتت ان الأثير لا وجود له."

وعندما كان دايتون ملر ما يزال على قيد الحياة، قّدم حلقات من الابحاث تتضمن معطيات يُعتمد عليها حول وجود تيار للأثير قابل للقياس، ودافع عن اكتشافاته بنجاح أمام عدد من النقاد لا يستهان بهم، بمن فيهم آينشتاين. واستخدم مِدْخالات interferometers من ذوات الحزم الضوئية من نفس الصنف الذي استعمله مايكلسون ومورلي، لكن اكثر حساسية، وبأحزمة ضوئية اطول بكثير... وعندما كان على قيد الحياة، لم يستطع النقاد الطعن في عمله. وقُبيل وفاته أهمِل واهملت قياساته عن الأثير من قبل معظم الجالية الفيزيائية، التي وقعت تحت سحر نظرية النسبية لآينشتاين. وبهذا الصدد قال آينشتاين: "إن رأيي في تجارب ملر هو الآتي... اذا تمّ التثبت من النتائج الايجابية، فإن نظرية النسبية الخاصة ومعها نظرية النسبية العامة، في صيغتها الحالية، ستصبح باطلة.” …

لكن دايتون ملر قال في 27 كانون ثاني في 1926: "إن المشكلة مع البروفسور آينشتاين هي أنه لا يعرف شيئاً عن النتائج التي توصلت إليها. لقد ظل يردد على مدى ثلاثين عاماً ان تجارب المدخال في كليفلاند قدمت نتائج سلبية. بيد أننا لم نقل قط انها قدمت نتائج سلبية، وهي في الواقع لم تقدم نتائج سلبية. كان يتعين عليه أن يعترف بفضلي لأني كنت أدرك أن الفوارق في درجات الحرارة يمكن أن تؤثر على النتائج. لقد كتب إلي في تشرين ثاني مشيراً الى هذه النقطة. أنا لست من السذاجة فأنسى أن آخذ درجة الحرارة في الحسبان."

لكن تشبث آينشتاين والمؤسسة العلمية الرسمية بتجربة مايكلسون ـ مورلي وحدها، وإهمال بقية التجارب يتعارض مع المنهج العلمي في إثبات صحة أية نظرية. كيف تُعتمد تجربة واحدة (طعن البعض في دقتها) وتهمل تجارب أخرى؟

مع ذلك لم يُحسم موضوع الأثير نهائياً حتى الآن، رغم انه لا يزال مهمشاً تقريباً. فالأثير ـ وهو كلمة يونانية ـ شئ افتراضي يُعتقد أنه يملأ الفضاء وموصلٌ للموجات الكهرومغناطيسية، كالضوء، وهو ربما يعتبر كياناً هلامياً بين الاجسام. وقد حاول آينشتاين تمييز عمله عن عمل لورنتس عندما أعتبر الأثير شيئاً "سطحياً". على أن لورنتس أكد في 1913 أن المسألة لا تعدو أن تكون معركة حول الكلمات "فلن يكون هناك فرق كبير لو أن المرء تحدث عن الفضاء أو الاثير"، وحتى آينشتاين الذي اعتبر الأثير في 1905، شيئاً "سطحياً"، أكد في 1920: "أن إنكار الأثير هو في آخر المطاف اعتبار الفضاء الحالي بلا خواص فيزيائية بأي شكل من الأشكال (...) وبإيجاز، يمكننا القول إن الفضاء بمقتضى نظرية النسبية العامة له خواص فيزيائية، وفي هذا الإطار، إذن، يوجد أثير. وبمقتضى نظرية النسبية العامة إن الفضاء بلا أثير شيء لا يمكن تصوره، ذلك أنه في فضاء كهذا لن يتعذر أن يكون هناك انتشار للضوء فحسب، بل كذلك لن تكون هناك امكانية لوجود مقاييس للفضاء والزمن (مساطر، وساعات)، ولا مسافات فضائية ـ زمنية بالمفهوم الفيزيائي."

مع ذلك لا يُعترف بالأثير في كتب الفيزياء الرسمية. لكننا نقف بين حين وآخر على أبحاث عن اشياء "تملأ" الفضاء، تحت مسميات مختلفة لم يُقطع في صحتها، مثل "الطاقة الدكناء"، و"الجوهر"، وما الى ذلك.

مقـومات النسبـية

من مقولات نظرية النسبية أن سرعة الضوء ثابتة في كل الأحوال، سواء كان مصدر الضوء، وكذلك المشاهد، ساكناً أو متحركاً. (يُفترض هنا أن ظاهرة دوبلر لا تسري على الضوء. أي ان سرعة الضوء لا تزداد إذا كان مصدر الضوء متحركاً باتجاهنا، ولا تنقص اذا تحرك بعيداً عنا). وتقول نظرية النسبية إن الزمن يتباطأ كلما ازدادت سرعة الجسم، ويصبح صفراً اذا تحرك بسرعة الضوء. وان الزمن المطلق لا وجود له ولا يمكن تحديده. وان السرعة النسبية بين جسمين لا يمكن ان تتجاوز سرعة الضوء الثابتة حتى لو كان كل جسم يتحرك بسرعة الضوء. لكن هذه "الحقيقة" لا تزال موضع خلاف. فبعضهم لا يقتنع بأن سرعة الضوء تبقى نفسها اذا اضيفت اليها سرعة أخرى، لأن هذا لا يستقيم رياضياً إلا إذا كانت سرعة الضوء لا نهائية. ويُفترض أن تجارب دايتون ملر وآخرين تدعم هذا التحفظ.

وتقول نظرية النسبية إن الاجسام تتقلص اذا تحركت بسرعات كبيرة (مقاربة لسرعة الضوء مثلاً). وإن كتلة المادة تزداد اذا ازدادت سرعة الجسم (بما يقارب سرعة الضوء مثلاً). وان الأحداث التي تحدث بصورة آنية بالنسبة لمشاهد في حالة سكون لن تكون آنية بالنسبة لشخص آخر متحرك. وان الجاذبية ليست قوة، بل انحناء في الفضاء ـ الزمن.

ومن المعروف ان هذه الاستنتاجات المتعلقة بنظرية النسبية الخاصة (ثبات سرعة الضوء)، وبنظرية النسبية العامة (تفسير الجاذبية من منطلق هندسي، على انها ناجمة عن انحناء الفضاء)، تنسبها المؤسسة العلمية الرسمية الى آينشتاين، مع ان آينشتاين لم يكن سبّاقاً في التوصل الى أي منها، كما سنرى بالتفصيل.

كل النظريات الجديدة، لها تأريخ، أي انها لا تنبثق من العدم، بل هي حصيلة جهود متراكمة تجمعت على مدى من الزمن. وعندما طرح آينشتاين نظريته عن النسبية الخاصة في 1905، ثم نظريته عن النسبية العامة في 1916، كانت الجالية العلمية على علم بأنه لم يقدم شيئاً جديداً. وحتى عندما تبنت المؤسسات العلمية الرسمية صيغة آينشتاين فقد اطلقت عليها في البدء نظرية "لورنتس - آينشتاين"، ثم رفعت اسم لورنتس فيما بعد، وابقت على اسم آينشتاين وحده، ربما بدعوى أن آينشتاين كان أكثر صراحة في تخليه عن مفهوم الأثير (وهو موضوع، كما رأينا، حُسم إرادوياً، ولم يحسم على صعيد التجربة). بل ان مما له دلالة، في هذا الصدد، أن آينشتاين لم يُمنح جائزة نوبل على بحوثه المتعلقة بنظرية النسبية، لأن الهيئة السويدية نفسها لم تكن على قناعة تامة بأن النظرية منزهة من المآخذ والطعون. بل ان روبرت شانكلاند Shankland وجه ملامة الى دايتون ملر ـ بعد وفاة هذا الأخير ـ لأنه كان السبب، في رأيه، في حجب جائزة نوبل عن آينشتاين على نظرية النسبية.

ثم ان فرضية، التقلص الطولي للاجسام المتحركة في سرعات كبيرة، قال بها لورنتس وفتزجيرالد في 1892، كل منهما بصورة مستقلة عن الآخر (هذا مع العلم أن هذه الظاهرة لا تزال موضع جدل، لأنها لم تبرهن على صعيد التجربة). وان فرضية الإبطاء الزمني ( إبطاء الساعات عن الحركة في سرعات كبيرة جداً) كان قد قال بها لارمور Larmor في 1900، ولا تختلف عن صياغة آينشتاين المتأخرة عن هذا التأريخ. وان زيادة الكتلة في الجسيمات المتحركة اكتشفت عن طريق التجربة على يد كاوفمان في 1901. وفي هذه الحالة لم تعد هناك حاجة للتنبؤ بها في نصوص نظرية النسبية، لأنها اصبحت حقيقة علمية منذ اكتشافها مختبرياً. ويُزعم أيضاً ان نظرية النسبية هي التي ادخلت الزمن كبعد رابع الى ابعاد الفضاء الثلاثة. لكن هذا غير صحيح ايضاً، لأن الكلام على الفضاء ـ الزمن كان معروفاً قبل ذلك بكثير. ولعل الفيلسوف والرياضي الفرنسي دالمبر (1717ـ1783) كان أول من تطرق الى هذا المفهوم، في قوله: "كما سبق ان قلت، ليس ممكناً ادراك اكثر من ثلاثة ابعاد. على أية حال، تعرفت على رجل لامع الذكاء يعتبر الزمن بعداً رابعاً، وان حاصل ضرب الزمن في الشيء المجسّم، يمكن، في إطار ما، ان يكون ناتجه أربعة أبعاد". وتطرق الفيلسوف الالماني شوينهادر بشيء من الاسهاب الى موضوع الفضاء والزمن في كتابه (العالم كإرادة وفكرة)، وقال: "إن السببية توحد بين الفضاء والزمن". وقال أيضاً: "لهذا السبب نجد ان التواجد، الذي لا يمكن ان يكون في الزمن وحده، لأن الزمن ليس في مجاورة، ولا في الفضاء وحده، لان الفضاء ليس فيه قبل، أو بعد، او الآن، تحقق اولاً من خلال المادة" وذكر الشاعر والقاص والناقد الاميركي إدغار ألن بو (1809ـ1849) في مقال له ان "الفضاء والزمن شيء واحد". وتحدث الروائي البريطاني هـ. ج. ويلز عن الزمن كبعد رابع في روايته المعروفة (ماكنة الزمن) الصادرة في 1895. وكتب الفيلسوف الفرنسي هنري بيرغسون في 1888 ما يلي: "بكلمة، نحن نخلق لهم بعداً رابعاً للفضاء، ندعوه زمناً متجانساً...". لكن كتب الفيزياء تنسب إدخال الزمن كبعد رابع الى هيرمان منكوفسكي (1864ـ1909)، استاذ آينشتاين في مرحلة الدراسة الثانوية، مع أن آخرين سبقوا منكوفسكي في ذلك، من بيهنم جوزيف لارمور في 1900. وقد اعترف آينشتاين: "والآن دعوني أقول بضع كلمات عن العمل الرياضي الرفيع الذي انطوت عليه النظرية، والفضل يعود بصورة رئيسية الى الرياضي منكوفسكي الذي غيبه الردى باكراً". لكن منكوفسكي اشار الى البعد الرابع في 1907، مع انه كان على علم بسبق بوانكاريه الى ذلك (في 1905).

أشهر معادلة في تأريخ العالم كله؟

حتى اذا انتقلنا الى المعادلة الشهيرة التي تنسب الى آينشتاين، ونعني بها E=mc2 (الطاقة تساوي حاصل ضرب الكتلة في مربع سرعة الضوء)، فإننا سنرى ان الرجل لم يكن صاحبها ولا مجترحها. وهذا ما اكده كثيرون، من بينهم آيفز: "آينشتاين لم يشتق العلاقة E=mc2. " وسأستعير كلمات كريستوفر جون بيركنيس في قوله: " يبدو أن الجالية الفيزيائية ووسائل الاعلام فبركت شخصية آينشتاين وعلى صدره المعادلة E=mc2. وصورت وسائل الاعلام والمؤسسات التعليمية هذه الصورة السريالية الهزلية كإله مطبوع على حب الخير يُطل علينا من فوق...". ويقول أيضاً: "إن التشكيك في آينشتاين، الإله، أو في نظرياته، أو اسبقية افكاره التي رددها، اصبح خطيئة وهرطقة."

ثم إن معادلات ماكسويل تشتمل ضمناً على المعادلة E=mc2. كما إن بريستون، وجيْ تومسون، وبوانكاريه، وأومبرتو دي بريتو De Pretto، وفرتز هاز نهورل (الخ، الخ) طرح كل منهم بصورة مباشرة او غير مباشرة هذه المعادلة، قبل 1905، ثم نقح الفكرة ماكس بلانك (مؤسس ميكانيك الكم) في 1906ـ1908. ويحدثناعالم، أو باحث، آثر أن يُبقي اسمه مجهولاً، عن قصة آينشتاين مع هذه المعادلة، ذاهباً الى أن هذا الأخير لا بد أن يكون انتحلها من الصناعي الايطالي أومبرتو دي بريتو ، لأن هذا الصناعي كان قد نشر مقالاً بالايطالية ترد فيه هذه المعادلة E=mc2في عام 1903، وأعاد نشره في 1904. ولكي يبرهن هذا البروفسور المجهول على أن آينشتاين كان على علم بهذا المقال، قدم لنا أدلة على إتقان آينشتاين اللغة الايطالية، فقد نال درجة عالية عندما قدم امتحاناً في هذه اللغة، وان اباه دُفن في ميلان، التي عاش فيها آينشتاين عدداً من السنين في مرحلة متقدمة من عمره, وهذا يعني، في غالب الظن، انه لم يكن يجهل هذا المقال الذي نُشر قبل ورقته العلمية بعام ونصف على الأقل. كما إن الدكتور أومبرتو بارتوتشي نشر في كتابه (البرت آينشتاين واولنتو دي بريتو، التاريخ الحقيقي لأشهر معادلة في العالم) مقال دي بريتو بالكامل. وفي هذا المقال أشار دي بريتو الى الأبعاد المهمة لاكتشافه: ان كيلوغراماً من أية مادة يحتوي على طاقة تفجيرية هائلة. ومن المعلوم ان هذه المعادلة اصبحت بمثابة القاعدة النظرية للقنبلة الذرية.

النسبية العامة

مع ان آينشتاين يعترف بوجود مجال تحدثه الاجسام الجاذبة، إلا أنه لا يعتبر الجاذبية قوة: "الجاذبية ليست قوة مثل بقية القوى، بل نتيجة لكون الفضاء - الزمن ليس مسطحاً، كما كان يُظن سابقاً، بل هو "منحن" او منبعج" بفعل توزع الكتلة والطاقة فيه". ويشبه آينشتاين، والمؤمنون بهذا التفسير، الفضاء، بمٌشمّع، اذا وضعت عليه كرة (ثقيلة)، فإنها ستسبب إنبعاجاً فيه. وإذا رمينا كريّة زجاجية صغيرة على المشمع، فإنها ستدور حول الانبعاج الدائري الذي أحدثته الكرة الكبيرة. على هذا النحو "تبعج" الشمس الفضاء، وتدور الأرض حول هذا الانبعاج الذي احدثته الشمس. وهذا يسري على الأجرام السماوية كافة. وهذا هو ما تقول به نظرية النسبية العامة.

لكن هذا التفسير يبدو عصياً على الهضم. فكيف ينبعج الفضاء، وهو كيان لا مادي، لا سيما بعد أن جرّده آينشتاين من الأثير؟ وأعجب من هذا، الحديث عن انبعاج الفضاء ـ الزمن.

وعلى أية حال، هناك شكوك قوية أيضاً حول أسبقية آينشتاين في نظرية النسبية العامة. فبعض الكتب والمصادر يتحدث عن أسبقية العالم الرياضي الألماني ديفد هلبرت (1862ـ1943)، الذي نشر رسالته العلمية عن هذه النظرية (النسبية العامة) قبل آينشتاين. ومن المعروف أن آينشتاين استشار ديفد هلبرت حول بعض التفاصيل الرياضية المتعلقة بنظرية النسبية العامة. وفي نفس الرسالة التي ارسلها الى هلبرت في 18 تشرين ثاني (نوفمبر) عام 1915، أشار ايضاً الى مشاركة مارسيل غروسمان في معادلات المجال في بحثه وفي بحث سابق له. ثم حذف آينشتاين اسم غروسمان في رسالته العلمية التي نشرها في 25 تشرين الثاني 1915. وطبقاً لرواية بيركينس ان هلبرت استاء من انتحال آينشتاين. وكتب آينشتاين الى هلبرت في 20 تشرين الثاني 1915 قائلاً: "لقد حصل سوء تفاهم بيننا."

وحول هذا الموضوع، اعني الفتور في العلاقة بين هلبرت وآينشتاين, ومَنْ منهما انتحل، حقاً، من الآخر، رجعنا الى مصادر أخرى متعاطفة، هذه المرة، مع آينشتاين، لنرى ماذا تقول بهذا الشأن. جاء في كتاب ايندرز روبنسون Enders Robinson (نسبية آينشتاين: بين المجاز والرياضيات): "مما يدعو للسخرية، أن الرياضي ديفد هلبرت الذي استشاره آينشتاين حول مسألة النسبية العامة، اصبح مهتماً بالموضوع، وبالفعل توصل الى معادلة المجال أولاً، وقدمها الى الأكاديمية الملكية للعلوم في غوتنغن في 1915. وبعد ذلك بخمسة ايام قدمها آينشتاين ايضاً", هنا إشارة واضحة الى سبق هلبرت في نشر ورقته العلمية عن نظرية النسبية العامة. لكنْ يُفهم من كلام روبنسون وكأن هلبرت لم يكن على علم سابق بالفكرة أو الموضوع. فلنصغِ، على أية حال، الى رواية أخرى تبدو اقرب الى الحقيقة. جاء في كتاب البريخت فولزنغ Albrecht Folsing بعنوان (ألبرت آينشتاين)، مايلي:

"لقد شغل ديفد هلبرت نفسه بهمة فائقة بالفيزياء لعدد من السنين، وقرأ كل شيء عن الألكترونات، والمادة، والمجالات، وفي هذا الإطار وجه دعوة الى آينشتاين لزيارة غوتنغن عند نهاية حزيران 1915 ليلقي محاضرة عن نظرية النسبية. وأقام آينشتاين في منزل هلبرت، ويُفترض أن الاسبوع الذي امضاه مع هلبرت تخللته نقاشات حول الفيزياء من اول النهار حتى نهايته. وواصلا نقاشاتهما كتابةً (...) وكان هلبرت يروم في الواقع شيئاً اكبر مما كان يفكر فيه آينشتاين: كان يفكر في نظرية عن عالم الفيزياء برمته، عن المادة والمجالات، عن الكون والألكترون، وبطريقة مبنية على نظام البديهيات (الرياضية).

"وفي تشرين الثاني، عندما كان آينشتاين منصرفاً بكليته الى نظريته حول الجاذبية، كان يتراسل مع هلبرت فقط، ويرسل الى هلبرت اوراقه التي اخذت طريقها الى النشر، وفي 18 تشرين الثاني، شكره على مسودة لبحثه. ولا بد أن آينشتاين كان قد استلم ذلك البحث فوراً قبل تحرير هذه الرسالة. فهل اكتشف آينشتاين، بعد أن اطلع على ورقة هلبرت، الشيء الذي كانت معادلاته لا تزال تفتقر إليه، وبذلك "انتحل" صيغة هلبرت؟ إن هذا غير مرجح حقاً: فقد كان بحث هلبرت مشوشاً الى حد كبير، او في الواقع مرتبكاً، كما يقول فيلكس كلاين، كان بحثاً من الطراز الذي "لا يفهمه أحد إلا إذا ألمّ بالموضوع كله".بيد أنه ليس من المستبعد تماماً أن بحث هلبرت جعل آينشتاين يقف على بعض الثغرات في معادلاته."

بل ان السيد البريخت فولزنغ يكشف لنا سراً آخر مهماً، هو ان البحث الذي أفنى آينشتاين عمره من اجل تحقيقه، لكن دون طائل، استلم فكرته من هلبرت أيضاً. فعندما زار رودولف جاكوب هُمْ Humm آينشتاين في برلين في أيار 1917، وهو طالب سويسري كان يدرس الرياضيات في غوتنغن، تطرق الى مجادلات هلبرت في اشتقاق ميكانيك الكم من نظرية الجاذبية، فجاء رد فعل آينشتاين عنيفاً: "لعل ذلك غير ممكن، على رغم ان نظرية الجاذبية هي الأكثر عمومية. ان فكرة النسبية لا يمكن ان تؤُول الى اكثر من الجاذبية ببساطة... إن فكرة إنشاء عالم من مخيلة المرء شيء جميل وقد تتمخض عن شيء... لكنه أبدى تحفظات حول مثل هذه المحاولات التي تهدف الى إنشاء عالم من المخيلة. إنه لمن الشجاعة المفرطة أن تُبنى صورة ناجزة عن العالم القائم، اذا اخذنا في الاعتبار أنه لا تزال هناك أشياء كثيرة لا نستطيع حتى تصورها". وبعد ذلك ببضع سنوات تبنى آينشتاين نفسه مشروع هلبرت، مع أنه لم يلجأ الى نفس وسائله، وشرع في العمل من اجل نظرية عن المجال الموحّد. وهو الجهد الذي ظل زملاؤه يلومونه على اضاعة الوقت من أجله بلا طائل.

ومفهوم الجاذبية في نظرية النسبية يختلف عما كان عليه عند نيوتن. وتعتبر اليوم جاذبية نيوتن حالة خاصة من مفهوم الجاذبية في نظرية النسبية العامة.

وكان نيوتن قد تساءل فيما إذا كانت الكتلة (أي المادة) تتحول الى ضوء: "أو ليست الاجسام الكبيرة والضوء قابلة للتحول من احداهما الى الآخر؟...ان تحول الأجسام الى ضوء، والضوء الى اجسام، ينسجم مع نهج الطبيعة، التي تسرها التحويلات، ترى لم لا تحوّل الطبيعة الأجسام الى ضوء، والضوء الى أجسام."

وتساءل أيضاً: "ألا يتعرض الضوء الى الجاذبية؟" وقدر أن شعاع أي نجم يمر بالشمس ينحني بفعل جاذبية الشمس بمقدار 0.85 من الثانية من قوس الدائرة. لكن يوهان غيورغ فون زولدنر أكد في 1801 أن مجال جاذبية الشمس يحني مسار شعاع الضوء القادم من نجمه عند ملامسته الشمس بما يعادل ضعف الكمية التي قدرها نيوتن. وبدون الإشارة الى زولدنر، كتب آينشتاين في 1915: "... إن شعاع الضوء الذي يلامس سطح الشمس ينبغي أن يتعرض الى عملية انحراف مقدارها 1.7 ثانية قوس بدلاً من 0.85 " أي ضعف الرقم الذي اقترحه نيوتن. وهذا هو عين ما قاله زولدنر قبله بأكثر من قرن. لكن آينشتاين لم يشر الى ذلك، مثلما أهمل الاشارة الى العلماء الآخرين.

نخلص من هذا الى ان نظرية النسبية لم تكن نتاج عالم واحد، او كما قال العالم ماكس بورن (الحائز على جائزة نوبل في الفيزياء) "إن هذه النظرية لا ينبغي ربطها بإسم معين، أو بتاريخ معين". واذا غضضنا الطرف عن مسألة الاسبقية والانتحالات، فإن هنري بوانكاريه، وهندريك لورنتس، وألبرت آينشتاين، وديفد هلبرت، هم الاركان الأساسية لهذه النظرية، يضاف اليهم آخرون كثيرون، نذكر من بينهم فويغت، ولانج، وفتزجيرالد، ولارمور، ولانجفان، وإيوتفوش، ومنكوفسكي، وزولدنر، ودي بريتو، الخ.
Go to the top of the page
 
+اقتباس من المشاركة

اكتب تعقيباً على هذا الموضوعابدأ موضوعاً جديداً
1 عدد القراء الحاليين لهذا الموضوع (1 الزوار 0 المتخفين)
0 الأعضاء:

 

.:: Daralaujam4Ever ::.