تاريخ الفيزياء
علماء الفيزياء
الفيزياء الكلاسيكية
الميكانيك
الديناميكا الحرارية
الكهربائية والمغناطيسية
الكهربائية
المغناطيسية
الكهرومغناطيسية
علم البصريات
تاريخ علم البصريات
الضوء
مواضيع عامة في علم البصريات
الصوت
الفيزياء الحديثة
النظرية النسبية
النظرية النسبية الخاصة
النظرية النسبية العامة
مواضيع عامة في النظرية النسبية
ميكانيكا الكم
الفيزياء الذرية
الفيزياء الجزيئية
الفيزياء النووية
مواضيع عامة في الفيزياء النووية
النشاط الاشعاعي
فيزياء الحالة الصلبة
الموصلات
أشباه الموصلات
العوازل
مواضيع عامة في الفيزياء الصلبة
فيزياء الجوامد
الليزر
أنواع الليزر
بعض تطبيقات الليزر
مواضيع عامة في الليزر
علم الفلك
تاريخ وعلماء علم الفلك
الثقوب السوداء
المجموعة الشمسية
الشمس
كوكب عطارد
كوكب الزهرة
كوكب الأرض
كوكب المريخ
كوكب المشتري
كوكب زحل
كوكب أورانوس
كوكب نبتون
كوكب بلوتو
القمر
كواكب ومواضيع اخرى
مواضيع عامة في علم الفلك
النجوم
البلازما
الألكترونيات
خواص المادة
الطاقة البديلة
الطاقة الشمسية
مواضيع عامة في الطاقة البديلة
المد والجزر
فيزياء الجسيمات
الفيزياء والعلوم الأخرى
الفيزياء الكيميائية
الفيزياء الرياضية
الفيزياء الحيوية
الفيزياء العامة
مواضيع عامة في الفيزياء
تجارب فيزيائية
مصطلحات وتعاريف فيزيائية
وحدات القياس الفيزيائية
طرائف الفيزياء
مواضيع اخرى
التحقق التجريبي من النسبية العامة
المؤلف:
برايان غرين
المصدر:
الكون الأنيق
الجزء والصفحة:
ص95
2025-05-25
101
أسرت النسبية العامة معظم من درسوها برشاقتها الجميلة. فقد قام آينشتاين بإحلال وجهة نظر نيوتن الميكانيكية الجافة عن الفضاء والزمان والجاذبية بوصف هندسي ديناميكي يتضمن الزمان المحدب وقد غزل آينشتاين الجاذبية في النسيج الأساسي للعالم. وبدلاً من فرض الجاذبية كبنية إضافية، فقد أصبحت جزءا من العالم في أكثر مستوياته الأساسية. وقد نتج من بعث الحياة في الفضاء والزمان، أن سمحنا لهما بأن يتحدبا ويعوجا ،ويتموجا، ما أصبحنا نشير إليه بصورة عامة باسم الجاذبية. وإذا نحينا الجمال جانباً، فإن الاختبار النهائي لنظرية فيزيائية هو مقدرتها على تفسير الظواهر الفيزيائية والتنبؤ بها بدقة. وقد نجحت نظرية نيوتن للجاذبية في هذا الاختبار نجاحاً باهراً عند ظهورها في نهاية القرن السابع عشر وحتى بداية القرن العشرين. وسواء طبقت على الكرات المقذوفة في الهواء أو الأجسام التي تهوي من الأبراج المائلة أو المذنبات التي تدور في دوامات حول الشمس أو دوران الكواكب في مداراتها الشمسية، فقد قدمت نظرية نيوتن تفسيرات في غاية الدقة لكل هذه الملاحظات كما أنها تنبأت بأشياء تحققت في عدد لا يحصى من المرات، وفي الكثير من المواقف وكان الدافع وراء التساؤل، كما أكدنا حول هذه النظرية الناجحة تجريبياً هو خاصية الانتقال اللحظي لقوة الجاذبية الذي يتعارض مع النسبية الخاصة.
ومع أن تأثير النسبية الخاصة يعد محورياً للفهم الأساسي للفضاء والزمان والحركة، إلا أنه ضئيل جداً في عالم السرعات البطيئة الذي نعيش فيه عادة. وبالمثل فإن الحيود بين النسبية العامة لأينشتاين - نظرية للجاذبية تتوافق . مع الخاصة – ونظرية نيوتن للجاذبية هو الآخر صغير جداً في معظم المواقف العامة. وهذا أمر جيد وسيئ في نفس الوقت. وهو جيد لأن أية نظرية تتوهم أنها ستحل محل نظرية نيوتن للجاذبية من الأفضل لها أن تنجح في ما سبق أن أكدته تجريبياً نظرية نيوتن. وهو سيئ لأنه يجعل من الحكم بين النظريتين تجريبياً أمراً صعباً. ويتطلب الحكم بين نظريتي نيوتن وآينشتاين أجهزة في غاية الدقة لاستخدامها في تجارب حساسة جداً للطرق التي تختلف فيها النظريتان فإذا قذفت بكرة بيسبول فإن أياً من النظريتين يمكن أن يتنبأ بمكان سقوط الكرة، لكن الإجابة ستختلف اختلافا ضئيلاً لدرجة أنه لا يمكننا اكتشافه تجريبيا بإمكاناتنا المتاحة. والمطلوب تجربة أكثر ذكاء، وقد اقترحها آينشتاين.
نحن نرى النجوم ليلاً، لكنها بالطبع موجودة أثناء النهار، لكننا عادة لا نراها لأن ضوء الشمس يطغى على ضوئها الضئيل والبعيد وأثناء كسوف الشمس فإن القمر يحجب ضوءها مؤقتاً ويصبح من الممكن رؤية النجوم البعيدة. ومع ذلك فإنه ما زال لوجود الشمس تأثير. ولابد أن يعبر الضوء القادم من بعض النجوم البعيدة بالقرب من الشمس وهو في طريقه إلى الأرض. وتتنبأ النسبية العامة لاينشتاين بأن الشمس ستسبب اعوجاجاً للفضاء ،والزمان، وأن مثل هذا التشوه سيؤثر في مسار ضوء النجم ". وفي النهاية فإن الفوتونات القادمة من مصدر بعيد تنتقل على طول نسيج العالم، فإذا كان هذا النسيج معوجاً، فسيؤثر ذلك في حركة الفوتون بالضبط كما يتأثر الجسم المادي. ويكون انحناء مسار الضوء هو الأكبر للإشارات الضوئية التي تكاد تمس الشمس وهي في طريقها إلى الأرض. ويمكننا الكسوف الشمسي من رؤية مثل هذا التلامس بين الشمس وضوء النجم من دون أن يطمسه ضوء الشمس نفسه.
ويمكن قياس زاوية انحناء مسار الضوء بطريقة بسيطة، فانحناء مسار ضوء النجم يؤدي إلى إزاحة في الموضع الظاهري للنجم. ويمكن قياس هذا الانحراف بدقة بمقارنة الموضع الظاهري بالموضع الفعلي لنفس النجم والمعروف من رصد النجوم ليلاً (في غياب تأثير الاعوجاج الذي ينتج من الشمس)، والذي يجري عندما تكون الأرض في موضع مناسب، أي حوالي ستة أشهر قبل أو بعد الكسوف. وفي تشرين الثاني/ نوفمبر 1915 استخدم آينشتاين مفهومه الجديد عن الجاذبية لحساب زاوية الانحناء التي ستلامس بها بالكاد إشارة ضوء النجم الشمسي، ووجد أنها حوالي 0,00049 من الدرجة (1,75) ثانية، والثانية في الزوايا هي 3600/1 من الدرجة). وهذه الزاوية الصغيرة جداً تساوي الزاوية التي يصنعها سمك قطعة نقود معدنية (4/1) (دولار) إذا وضعتها على بعد ميلين من المشاهد رأسياً. وقد كان قياس مثل هذه الزاوية الصغيرة في متناول تقنية ذلك الوقت. وتحت إلحاح من سير فرانك دايسون مدير مرصد غرينويتش، نظم سیر آرثر إدينغتون، الفلكي المشهور وسكرتير الجمعية الملكية للفلك بإنكلترا، بعثة استكشاف إلى جزيرة برينسيب الواقعة على الساحل الغربي لإفريقيا وذلك لاختبار تنبؤات آینشتاين أثناء كسوف الشمس يوم 29 أيار/ مايو 1919.
وفي 6 تشرين الثاني/ نوفمبر 1919 وبعد حوالي خمسة أشهر من تحليل الصور المأخوذة أثناء كسوف الشمس في جزيرة برينسيب (وصور أخرى للكسوف التقطت بواسطة فريق بريطاني آخر بقيادة تشارلز دافيدسون وأندرو كروميلين في سوبرال بالبرازيل) تم الإعلان في اجتماع مشترك بين الجمعية الملكية والجمعية الفلكية الملكية أن تنبؤات آينشتاين القائمة على النسبية العامة قد تأكدت وقد استغرق انتشار هذا النجاح - قلب مفاهيمنا عن المكان والزمان تماماً . خارج نطاق مجتمع الفيزياء بعض الوقت، الأمر الذي جعل من آينشتاين شخصية مشهورة في جميع أنحاء العالم. وقد جاءت افتتاحية جريدة لندن تايمز يوم 7 تشرين الثاني/ نوفمبر 1919 بالبنط الكبير، كما يلي:
ثورة في العلوم - نظرية جديدة عن العالم - نسف أفكار نيوتن وكانت هذه لحظة المجد لأينشتاين. وفي السنوات التي تلت هذه التجربة خضعت تأكيدات إدينغتون للنسبية العامة لتدقيق حرج. وقد جعلت الصعوبات العديدة ودقة إجراء القياس في هذه التجربة من الصعب تكرارها مرة أخرى وأوجدت بعض التساؤلات في ما يتعلق بأحقية التجربة الأصلية في المصداقية. إلا أنه خلال الأربعين سنة الأخيرة وباستخدام التقدم التكنولوجي، تم اختبار السمات العديدة للنسبية العامة بدقة عالية بواسطة مجموعة متنوعة من التجارب. وقد تم التأكد بصورة رائعة من تنبؤات النسبية العامة، ولا يوجد بعد الآن أي شك في أن وصف آينشتاين للجاذبية ليس فقط متوافقاً مع النسبية الخاصة، لكنه يعطي تنبؤات أقرب للنتائج التجريبية من تلك التي تعطيها نظرية نيوتن.
الاكثر قراءة في النظرية النسبية العامة
اخر الاخبار
اخبار العتبة العباسية المقدسة

الآخبار الصحية
