📚 از "هیچ" تا "هیچ"؛ نگرشی نو بر خلقت و ابدیت جهان هستی

📎 قسمت سیزدهم: در تار و پود فضا-زمان - بخش سوم

🆔 @Physics3p

🔹گفتیم تفکرات و بازی هایِ ذهنیِ انیشتین در باب نور بود که به نظریه نسبیتِ خاص انجامید. این تفکرات بر این اصل متکی بود که حالتی از حرکت(سرعت) مطلق وجود ندارد و باید سرعت اجسام متحرک را "نسبت" بیکدیگر یا یک مرجعِ لخت سنجید. اما چیزی که در اینجا نادیده گرفته شد، وجود نیرو یا نتیجهٔ آن(براساس قانون دوم نیوتن) یعنی شتاب، است.
از قانونِ گرانشِ نیوتن میدانیم که تمام اجرام بیکدیگر نیرو وارد میکنند که این نیرویِ ناشی از جرم، همان "گرانش" نامیده میشود. انیشتین با این فرض به نظریهٔ نسبیتِ خاص خود رسید که هیچ حالتی از سکون یا حرکت مطلق وجود ندارد. نظریهٔ نسبیتِ عام او از این فرض آمد که هیچ مقدار مطلقی برای نیرو و شتاب نیز وجود ندارد! اما چطور؟

🔸ابتدا نسبیت خاص را زمانی در نظر بگیرید که هیچ نیرویی وجود نداشته باشد. این نظریه میگوید نور که دارای حدِ نهایی سرعت است، در خطی مستقیم و با سرعتی ثابت حرکت میکند و ما نیز این موضوع را مورد بررسی قرار دادیم!
حال گرانش را بعنوان نوعی از نیرو که تقریباً درهمه جا حضور دارد، در این نظریه اعمال کنید! نور انرژی دارد و گرانش نه تنها بر جرم، بلکه بر انرژی که خود حالتی از جرم است، اعمال میشود. بنابراین پرتوِ نور باید در گذر از اجرام پر جرمی مانند خورشید، از مسیر منحرف شود و این انحراف، اصلِ مهم نسبیت را که میگوید: نور در مسیری مستقیم و با سرعتی ثابت حرکت میکند؛ را نقض میکند.

🔹پس میتوان گفت نظریهٔ نسبیتِ خاصِ انیشتین تنها زمانی درست است که بنوعی این نیرویِ همیشه در صحنه و همه گیر گرانش را "خاموش" کنیم. انیشتین پی برد که نیروی گرانش در حرکت سقوط آزاد بنوعی خاموش میشود!
او در یک آزمایش ذهنیِ خود که حرکت سقوط آزاد آسانسور را شامل میشود، این موضوع را بخوبی نشان داد(این آزمایشاتِ ذهنی انیشتین در بابِ نسبیت، در مطالب مربوط به نسبیت در همین کانال مورد بررسی قرار گرفت) که نتیجه این تفکرات در بابِ گرانش، به نسخهٔ کاملتر نسبیت، یعنی نسبیت عامِ او انجامید. هرچند که این موضوع 10 سال طول کشید!

💢 گرانش و نسبیت عام

🔸در نسبیتِ خاص دیدیم که برای تبیین نتایج ناشی از آن، باید فضا و زمان را یک قالب چهاربُعدی بدانیم ، که آن را فضا-زمان نامیدیم که با ریاضیات مینکوفسکی بخوبی توصیف میشد. حرکت در این قالب چهاربُعدی موجب انبساط زمانی و در پی آن انقباض طولی میشد که با تبدیلات لورنتز و جرالد(قسمت های پیشین) قابل سنجش بود که میزان این تغییرات، به عامل "سرعت" جسم متحرک در یک چارچوبِ لخت وابسته بود.
این خود شروع ایدهٔ فضا-زمان بعنوان قالب کلی هستی، و تبیین کنندهٔ کُنِش هاییست که در این قالب صورت میگیرد. یکی از این کُنش ها، گرانش بود. اما چطور میتوان با ایدهٔ فضا-زمان بعنوان قالب یا پس زمینهٔ هستی که تمام رویدادها در آن صورت میگیرد، تمامی این کُنش ها که در نهایت به پویایی و موجودیّت جهان هستی میانجامد را توضیح داد؟

🔹نمونه ای از این کُنش ها، تابشِ الکترومغناطیس و نور بود که نسبیتِ خاص با ایده ی فضا-زمان بعنوان تاروپود هستی بدان پرداخت. اما ایده اصلی نسبیتِ عام بعنوان نسخه ای کاملتر از نسبیت، این است که گرانش را نیز که خود دومین نیرو یا کُنشِ اصلی جهان از چهار نیرویی که موجب پویایی جهان میشود است، را توضیح دهد. مجموعه آزمایشات ذهنیِ انیشتین با حضور گرانش در نهایت به این نتیجه رسید که گرانش در حقیقت همان هم گراشدن اجسام در حالت سقوط آزاد است. اما این خود به چه معناست؟!
گفتیم آزمایشِ سقوط آزاد یک آسانسور(با شتاب ثابتg) این نتیجه را شامل میشود که گرانش در حرکت سقوط آزاد عملا "خاموش" میشود. حال از منظر ناظر خارجی سقوط آزاد دو جسم را از ارتفاعی بر روی سطح زمین مجسم کنید. چیزی که این ناظر بعنوان نیروی گرانش احساس میکند، در حقیقت همان همگرا شدن این دو جسم در طولِ حرکتشان است!

🔸برای درک ساده تر گرانش به مثابهٔ همگرایی در محور حرکت، خطوط جغرافیایی زمین را درنظر گیرید. میدانیم خطوط جغرافیایی زمین از قطب جنوب تا قطب شمال بگونه ایست که از قطب جنوب تا محورِ استوا واگرا میشوند و سپس از استوا تا قطب شمال همگرا خواهند شد. حال دو شخص را در نظر گیرید که در حالِ حرکتی مستقیم(ازنظر خودشان) بر روی دو خط مجزا طولی، از استوا بسمت قطب شمال هستند.

ادامه دارد....

🆔 @Physics3p

✍ نوشتهٔ A.M.H