گرانش، از نیوتن تا اینشتین – قسمت سوم

یک دوره‌ی هشت‌ ساله‌ی تحقیق نظری لازم بود تا اینشتین بتواند با استدلال ریاضی و توضیح جزء به جزء،‌ تجربه‌ی ذهنی‌اش را قوت و استحکام بخشد که در طی این دوره، او عقب‌ماندگی‌هایی را نیز تحمل نموده و مجبور می‌شد تا شاهد مواقعی باشد که به نظر می‌رسید محاسباتش از هم پاشیده می‌گشت و او مجبور می‌شد هر بار با دقت بیش‌تر محاسبات خود را از سر بگیرد. تلاش و کوشش هوشیارانه و فراوان، اینشتین را به شدت عصبی می‌کرد. وضعیت روحی و فکری او در آن هنگام و اندازه‌ی یأس و نا امیدی‌اش،‌در اظهارنظرهای کوتاهی که در این سال‌ها در نامه‌هایی که به دوستانش می‌نوشت، معلوم و آشکار است. زمانی او، در نامه‌ای، به مارسل گروسمن (Marcel Grossman) چنین نوشت:

«« باید به من کمک کنی، در غیر این صورت دیوانه می‌شوم.»»

او به دوست دیگری به نامه پل‌ ارنفست (Paul Ehrenfest) چنین گفت:

«« کارکردن درباره‌ی اصل نسبیت مانند تحمل بارانی از آتش و شعله است.»»

در نامه‌ای دیگر او نگرانی‌اش را چنین بازگو کرده بود که فعالیتش در مورد نیروی جاذبه او را در معرض خطر دیوانگی و بستری شدن قرار داده است.

جرأت لازم خطرکردن برای ورود به حیطه‌ی روشن‌فکری نامحدود، نمی‌تواند دست کم گرفته شود و بی‌ارزش به شمار آید. در سال ۱۹۱۳، ماکس‌ پلانک، اینشتین را در مورد کار بر روی تئوری نسبیت عام هشدار داد و به او چنین نوشت:

«« به عنوان یک دوست قدیمی، باید تو را در این مورد هشدار دهم. زیرا اولاً تو در این کار موفق نخواهی شد و حتی اگر هم موفق شوی، کسی تو را باور نخواهد کرد.»»

einstein_newton_gravity_2

اینشتین با سخت‌کوشی و بردباری کارش را پیگیری کرد و حق را برای دسترسی به موفقیت محفوظ نگه داشت تا این‌که در سال ۱۹۱۵ تئوری نسبیت عام خود را به تکامل رسانید. مانند نیوتون، اینشتین هم سرانجام یک فرمول ریاضی ارائه داد که با آن فرمول، نیروی جاذبه‌ در هر وضعیت قابل درک، می‌توانست اندازه‌گیری شود. اما فرمول اینشتین بسیار بدشوار بود و بر پایه‌ی یک فرضیه‌ی کاملاً متفاوت ابداع شده بود، یعنی بر وجود یک فضای چهاربعدی انعطاف‌پذیر.

نظریه‌ی نیروی جاذبه‌ی نیوتن، برای دو قرن قبل علم فیزیک کافی بود. بنابراین چرا دانشمندان علم فیزیک یک‌باره آن را رها کردند تا نظریه‌ی تازه‌ ابداع شده اینشتین را بپذیرند. نظریه‌ی نیوتن می‌توانست با موفقیت، عمل و رفتار هر چیزی را از قبیل افتادن سیب تا شلیک توپ تا ریزش باران پیش‌گویی نماید. اما تئوری اینشتین چه هدفی را دنبال می‌کرد؟

پاسخ به این سوال در طبیعت پیشرفت علم نهاده شده است. سعی و کوشش دانشمندان، خلق نظریه‌هایی است که بتواند پدیده‌های طبیعی را در حد امکان هرچه‌ دقیق‌تر توضیح داده و پیش‌گویی نماید. یک نظریه می‌تواند به مدت چند سال و یا چند دهه‌ و یا قرن‌ها با موفقیت عمل نماید، اما ممکن است که دانشمندان به تدریج نظریه‌ی بهتری را تکامل بخشیده و یا آن را با شرایط محیطی سازگاری دهند. یعنی آن نظریه‌ که بتواند در شرایط و وضعیت‌های گسترده‌تر کاربرد داشته باشد و یا نظریه‌ای که پدیده‌های ناگفته و ناشناخته را پیش‌گویی نماید. این در حقیقت آن چیزی است که در مورد منجمین نخستین و دریافت آن‌ها از وضعیت زمین در جهان، رخ داد.

اینشتین اطمینان داشت که او برای تجهیزکردن علم فیزیک یا یک نظریه‌ی پیشرفته‌ مانند نظریه‌ی گرانش نیوتنی، در حال فعالیت است. نظریه‌ای که دقیق‌تر و نزدیک‌تر به واقعیت بود. به ویژه‌، اینشتین تردید داشت از این‌که تئوری نیوتن درباره‌ی نیروی جاذبه ممکن است در بعضی از شرایط کارآیی نداشته باشد و در عوض نظریه‌ی خودش در هر وضعیتی موفق باشد. طبق نظریه‌ی اینشتین، تئوری نیوتن در پیش‌گویی پدیده‌ها و وضعیت‌هایی که نیروی جاذبه شدید بود، نتایج غلط در بر داشت. اینشتین برای اثبات درستی نظریه‌اش، مجبور بود یک وضعیت نیروی جاذبه‌ی شدید را بیابد و هر دو نظریه‌ی خود و نیوتن را درباره‌ی نیروی جاذبه در آن بیازماید. هر نظریه‌ای که با دقت بیشتری‌ می‌توانست به واقعیت برسد،‌ در این مقایسه خود را به عنوان نظریه‌ی واقعی نیروی جاذبه نشان می‌داد.

مشکل اینشتین این بود که در هر وضعیتی در زمین، میزان نیروی جاذبه یکسان است و در این شرایط هر دو نظریه‌ی او و نیوتن به طور یکسان موفق بودند. سرانجام وی به این نتیجه رسید که می‌بایست برای یافتن محیطی با نیروی جاذبه‌ی شدید که ممکن است نظریه‌ی نیوتن را نقض کند، به بیرون از زمین یعنی به فضا بنگرد. او به ویژه می‌دانست که خورشید میدان مغناطیسی نیرومندی دارد و این‌که سیاره‌ای در نزدیک‌ترین نقطه‌ به خورشید باشد،  نیروی جاذبه‌ی بسیار بالایی را احساس می‌کند. که این سیاره عطارد است. اینشتین به دنبال این بود که آیا نیروی جاذبه‌ی خورشید به اندازه‌ای قوی است تا سبب شود سیاره‌ی عطارد خلاف تئوری نیروی جاذبه‌ی نیوتون عمل کند و در عوض کاملاً موافق نظریه‌ی خود او باشد؟!

در ۱۸ نوامبر ۱۹۱۵، اینشتین در مقابل آزمایشی که به دنبالش بود،‌قرار گرفت. یک نوعی رفتار ستاره‌ای که منجمین را برای دهه‌ها شگفت‌زده کرده بود. صحنه‌‌ی این بررسی بود که توجه او را به خود جلب کرد.

ادامه دارد ….

منبع:  کتاب انفجار بزرگ نوشته‌ی سایمون سینگ

لینک قسمت اول
لینک قسمت دوم

image_pdfimage_print
(6 نفر , میانگین : 5٫00 از 5)
لینک کوتاه مقاله : http://bigbangpage.com/?p=1559
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 *