گرانش، از نيوتن تا اينشتين – قسمت دوم

0
721

اينشتين پس از نوشته رساله‌ي خود در سال 1905، همه‌ي توجه و تمركزش را براي توسعه و تكامل نظريه‌ي نسبيت خاص به نظريه‌ي نسبيت عام به كار گرفت. در اين كوشش، او با تغيير اساسي و متفاوتي كه بر اساس يك درك و بينش كاملا متفاوت قرار داشت، چگونگي عمل نيروي جاذبه بين سيارات، قمرها و … بيان كرد.

albert-einstein-portrait

موضوع اصلي و مركزي تجزيه و تحقيق جديد اينشتين، كشف اين حقيقت بود كه هم فاصله و هم زمان هر دو دگرگون‌پذير مي‌باشند. اين كشف نتيجه‌ي تئوري اصل نسبيت خاص بود.

زمان تغيير‌پذير است، همان‌گونه كه سه بعد فضا (طول و عرض و ارتفاع)،‌تغييرپذيرند. تغييرپذيري فضا و زمان در ارتباط با يكديگرند. اين وضعيت، اينشتين را به دريافت يك ماهيت تغييرپذير واحدي كه به عنوان فضاي چهاربعدي شناخته مي‌شود، هدايت نمود و اين گونه ثابت شد كه تغييرپذيري فضاي چهاربعدي بر اثر وجود نيروي جاذبه است.

ظهور تغييرپذيري فضاي چهاربعدي يك خطاي ذهني است. اما در ادامه، روش آساني براي تصور فلسفه‌اي اينشتين درباره‌ي تأثير نيروي جاذبه در فضاي چهاربعدي فراهم مي‌سازد.

فضاي چهاربعدي، چهاربعد دارد. سه بعد فضا و يك بعد زمان. براي موجودات ملاحظه‌ي دو بعد فضا معمولاً آسان‌تر است. فضاي چهاربعدي تقريباً مانند يك قطعه پارچه‌ي كش‌دار است. يك پارچه‌ي مشبك. اگر جسمي روي اين پارچه قرار نگيرد، مسطح و بدون هيچ‌گونه خميدگي است. اين وضعيت نشان‌دهنده‌ي يك فضاي دو بعدي است. اما اگر جسمي بر روي اين پارچه (يا همان سطوح فضا) قرار گيرد، آشكارا و به‌طور جدي تغيير شكل مي‌دهد. مي‌توانيم به جاي پارچه، يك تور و توپ بولينگ تصور كنيم. هرچه جرم جسم بيشتر باشد، خميدگي و فرورفتگي در تور بيشتر مي‌شود.

توپ بولينگ را خورشيد و توپ تنيس را زمين فرض كنيد.

فرض مي‌كنيم يك توپ بولينگ را روي تور قرار مي‌دهيم. توپ در تور فرورفتگي ايجاد مي‌كند. حال اگر از دور يك توپ تنيس را به سمت اين فرورفتگي بفرستيم، به نظر مي‌رسد كه توپ تنيس به دور آن به حركت در مي‌آيد. توپ تنيس نيز در واقع فرورفتگي كوچك خود را در سطح تور ايجاد مي‌كند و اين فرورفتگي را به خود به اطراف تور مي برد. اگر ما مي‌خواستيم كه مثلاً‌ كره‌ي ماه را مدل قرار دهيم، در اين حال مي‌توانستيم يك گلوله‌ي صاف مرمري را به درون فرورفتگي حاصل از توپ تنيس در تور، به سرعت به حركت درآوريم و آن را در حالي‌كه توپ تنيس و فرورفتگي حاصل از آن در اطراف حفره‌اي كه توسط توپ بولينگ ايجاد شده با سرعت به دور توپ تنيس به دوران درآوريم.

Warped_grid-earth-moon1-590x442

اما در عمل هر كوششي براي نمونه‌ قراردادن يك فرضيه‌ي پيچيده بر روي تور خيلي زود به شكست مي‌انجامد. زيرا تور پارچه‌اي، اصطكاك طبيعي اشيا‌ء را تحت تأثير قرار مي‌دهد. با اين وجود اينشتين مي‌گفت كه دقيقاً همين انواع از تأثيرات تور در واقع در سطح فضاي چهاربعدي اتفاق مي‌افتد.

طبق نظريه‌ي او، هرگاه دانشمندان علم فيزيك و منجمين شاهد پديده‌هايي بودند كه درگير نيروي جاذبه است، آن‌ها در حقيقت، اجسامي را مشاهده مي‌كردند كه نسبت به خميدگي فضاي چهاربعدي عكس‌العمل نشان مي‌دادند. براي مثال نيوتون گفته بود كه افتادن سيب به طرف زمين به دليل نيروي جاذبه است. اما اينشتين اكنون احساس مي‌كرد كه درك عميق‌تري از آن‌چه توجه‌اش را جلب مي‌كرد، دارد. به نظر او سيب به اين دليل به سوي زمين مي‌افتاد كه به داخل يك فرورفتگي عميق در فضاي چهاربعدي كه توسط جرم زمين حاصل شده است،‌ فرو مي‌افتاد.

حضور اجسام در فضاي چهاربعدي، وجود يك ارتباط دروني دوطرفه را ثابت مي‌‌كند. شكل فضاي چهاربعدي حركت اشياء را تحت تأثير قرار مي‌دهد و در همين حال، آن اجسام خودشان شكل فضاي چهاربعدي را تعيين مي‌نمايند. به بيان ديگر، حفره‌هاي درون فضاي چهاربعدي كه خورشيد و ديگر سيارات را در مسيرهاي خود هدايت مي‌كنند، توسط همان خورشيد و همان سيارات پديد آمده‌اند.

جان ويلر (John Wheeler) يكي از دانشمندان مشهور فرضيه‌ي نسبيت قرن بيستم، اين نظريه‌ را به اين بيان خلاصه نمود:

«« ماده به فضا مي‌گويد كه چگونه خم شود. فضا به ماده مي‌گويد كه چگونه حركت كند.»

john_wheeler_in_1967

گرچه ويلر دقت را قرباني خلاصه‌گويي كرد، اما در عين حال گفته‌ي او هنوز خلاصه‌اي جامع از كل نظريه‌ي اينشتين است. ممكن است كه نظريه‌ي فضاي چهاربعدي، انعطاف‌پذير و نظريه‌اي بي‌دوام به نظر برسد. اما اينشتين بر اين باور بود كه اين نظريه درست است. با توجه به عقايد زيباگرايانه‌ي خود اينشتين، رابطه‌اي ميان فضاي چهاربعدي انعطاف‌پذير و نيروي جاذبه، مي‌بايست كه رابطه‌اي درست بوده باشد. او مي‌گفت:

«« وقتي من درباره‌ي يك نظريه قضاوت مي‌كنم، از خودم مي‌پرسم اگر من خدا بودم آيا جهان را با همين نظم و ترتيب مي‌آفريدم؟»

به هرحال اينشتين مجبور بود تا بقيه‌ي جهان را قانع كند كه نظريه‌اش درست است. او مي‌بايست فرمولي را ارائه مي‌داد كه بتواند نظريه‌ي او را در خود جاي دهد. بزرگترين چالش و خواسته‌ي او، تبديل نظريه‌ي نسبتاً گنگ و نامفهوم فضاي چهاربعدي و نيروي جاذبه به يك نظريه‌ي رسمي، اصل نسبيت عام بود كه بتواند در يك قالب رياضي دقيق قرار گيرد.

ادامه دارد …

لینک قسمت اول



ارسال یک پاسخ

لطفا دیدگاه خود را وارد کنید!
لطفا نام خود را در اینجا وارد کنید

این سایت از اکیسمت برای کاهش هرزنامه استفاده می کند. بیاموزید که چگونه اطلاعات دیدگاه های شما پردازش می‌شوند.