مشهورترین پارادوکس‌های تاریخ – قسمت چهارم

پارادوکس‌های نسبیت – قسمت دوم:

سال‌ها زمان لازم بود تا نوع نگرش اینشتین به وسیله‌ی جوامع علمی به رسمیت شناخته شود. ولی اینشتین منتظر نماند. او می‌خواست نظریه‌ی جدید نسبیت خود را که نسبیت عام نام گرفت، به گرانش نیز تعمیم دهد. اینشتین می‌دانست که این کار چقدر می‌تواند مشکل باشد. واضح بود که نظریه‌ی او از طرف موفق‌ترین نظریه‌ی زمان خود تهدید می‌شد. ماکس‌ پلانک، بنیانگذار نظریه‌ی کوانتوم، به او اینگونه هشدار داده بود:

««  به عنوان یک دوست قدیمی باید به تو هشدار دهم که اولاً موفق نخواهی شد و حتی اگر موفق هم شوی، هیچ کس تو را باور نمی‌کند.»»

اینشتین دریافت که نظریه‌ی جدید نسبیت او، در نظریه‌ی گرانش نیوتن اختلال ایجاد می‌کند. بر طبق نظریه‌ی نیوتون، گرانش به طور آنی در سراسر جهان منتقل می‌شود. این مسئله منجر به برانگیختن سوالی می‌شد که حتی کودکان نیز گاهی می‌پرسند:

«« اگر خورشید ناپدید شود، چه اتفاقی ‌می‌افتد؟»»

ein12 (1)

از نظر نیوتن، کل کیهان به طور آنی و هم‌زمان از ناپدید شدن خورشید آگاه می‌شوند. ولی بر اساس نسبیت خاص، این غیر ممکن است، چرا که سرعت انتشار تأثیر ناپدید شدن یک ستاره،‌ به سرعت نور محدود می‌شود. بر اساس نسبیت، ناپدید شدن ناگهانی یک ستاره،‌ به سرعت نور محدود می‌شود. بر اساس نسبیت، ناپدید شدن ناگهانی خورشید، باید یک موج ناگهانی کروی از نوع گرانش ایجاد کند که با سرعت نور منتشر می‌شود. بیرون از دایره رو به گسترش این موج، ناظران خواهند گفت که خورشید هنوز در حال درخشش است، زیرا که موج گرانشی هنوز زمان کافی برای رسیدن به آنها را نیافته است. ولی درون موج، یک ناظر خواهد گفت که خورشید ناپدید شده است. برای حل این مشکل، اینشتین تصویر کاملاًً متفاوتی از فضا و زمان ارائه کرد.

نیوتن فضا و زمان را به عنوان عرصه‌ای وسیع در نظر گرفت که درون آن رخدادها بر اساس قوانین حرکت او به وقوع می‌پیوستند. این عرصه، علی‌رغم اینکه مملو از ناشناخته‌ها و رموز بود، ولی ضرورتاً  لَخت و بی‌حرکت بود. شاهدی بی‌اراده که تنها ناظر رقص طبیعت است. ولی اینشتین این ایده را متحول کرد. از نظر اینشتین، خود صحنه بخشی مهم از زندگی به شمار می‌رفت. در جهان اینشتین فضا و زمان پویا بوده و به فرم‌های عجیبی خم شده و انحناء می‌یافت.

از نظر ناظری نسبیتی، واضح است که اصلاً نیرویی وجود ندارد. کششی‌ هم وجود ندارد. تنها انحنای ایجاد شده در بافت فضازمان است که باعث حرکت جسم در مسیری منحنی می‌شود.

بنابراین اینشتین به این باور رسید که گرانش بیشتر شبیه یک ساختار است تا یک نیروی غیر قابل رؤیت که به طور آنی بر سراسر جهان اثر می‌گذارد. اگر کسی به سرعت این ساختار را تکان دهد، امواجی شکل می‌گیرند که با سرعت محدودی پیش می‌روند. و این توضیحی برای پارادوکس ناپدید شدن خورشید بود. با وارد شدن گرانش به مسئله انحنای فضا-زمان، اینشتین قادر شد که گرانش را با نسبیت آشتی دهد.

1916_genrel

مورچه‌ای را تصور کنید که از روی کاغذی ناصاف و پرچین و چروک عبور می‌کند. چون سطح کاغذ ناهموار است، مورچه، مثل ملوانان مست به چپ و راست تلوتلو می‌خورد. مورچه ادعا می‌کند که من مست نیستم، بلکه نیرویی مرموز مرا به زحمت می‌اندازد و به چپ و راست تکان می‌دهد. از نظر مورچه، فضای تهی پر است از نیروهای مرموز که او را از قدم برداشتن در مسیر مستقیم باز می‌دارند. با نگریستن به مورچه از فاصله‌ی نزدیک می‌بینیم که اصلاً نیرویی وجود ندارد که او را بکشاند، بلکه تا شدگی‌های کاغذ مچاله‌شده، او را می‌راند. نیروهایی که بر مورچه عمل می‌کنند، توهمی هستند که در اصل ناشی از انحنای خود فضا هستند. نیروی به ظاهر کششی، در حقیقت رانشی است که با قدم گذاشتن روی تاشدگی کاغذ ایجاد می‌شود. به بیان دیگر، این گرانش نیست که مورچه را به سمت خود می‌کشد، بلکه این فضاست که او را می‌راند.

در سال ۱۹۱۵، اینشتین بالاخره توانست آنچه را نظریه‌ی نسبیت عام می‌نامید،‌کامل کند. این نظریه‌، تاکنون ساختار اساسی تمام علم کیهان‌شناسی بوده است. در این تصویر جدید شگفت‌آور، گرانش دیگر نیروی مستقلی نیست که جهان را پر کرده باشد،‌ بکله اثر ظاهری انحنای ساختار فضا-زمان است. نظریه‌ی او چنان قدرتمند بود که او توانست آن را در یک معادله به طول ۲ سانتی‌متر خلاصه کند. در این نظریه‌‌ی جدید، مقدار انحنای فضا-زمان از طریق مقدار جرم و انرژی موجود در آن، مشخص می‌شود. به پرتاب سنگی در استخر بیاندیشید. مجموعه‌ای از اعوجاجات از این برخورد ایجاد می‌شود. هرچه سنگ بزرگ‌تر باشد،‌ اعوجاجات سطح استخر بیشتر خواهد شد. به طور مشابه،‌ هرچه ستاره بزرگ‌تر باشد،‌ انحنای فضا-زمان اطراف ستاره بیشتر خواهد بود.

ادامه دارد …

منبع: کتاب جهان‌های موازی، نوشته‌ی میچیو کاکو

لینک قسمت اول

لینک قسمت دوم

لینک قسمت سوم

 

 

image_pdfimage_print
(10 نفر , میانگین : 4٫90 از 5)
لینک کوتاه مقاله : http://bigbangpage.com/?p=2683
اسماعیل جوکار

اسماعیل جوکار

نویسنده این مطلب: اسماعیل جوکار، دانشجوی مقطع کارشناسی فیزیک، علاقمند به فیزیک، نجوم و کیهان شناسی می باشد و به عنوان نویسنده در وب سایت بیگ بنگ فعالیت می کند.

شما ممکن است این را هم بپسندید

پاسخ دهید

نشانی ایمیل شما منتشر نخواهد شد. بخش‌های موردنیاز علامت‌گذاری شده‌اند *