أخطاء أينشتاين

الجميع يخطئ في بعض الأحيان. لكن أخطاء الفيزيائيين العظماء مفيدة بشكل خاص: في ثلاث حالات جديرة بالملاحظة فشل أينشتاين بشكل خطير في تقييم أهمية النتائج التي توصل إليها أو خلص إلى أن اكتشافه الصحيح كان غير صحيح. أثبتت الأفكار التي تصورها ثم نهبها لاحقًا أنها ضرورية لتطور علم الكونيات الحديث. تُستخدم ظاهرة التبريد الثقالي لرسم خريطة لمجموعات المجرات؛ تفتح لنا موجات الجاذبية نافذة على اللحظات الأولى للانفجار العظيم؛ قد يكون الثابت الكوني عاملاً حاسماً في تطور الكون/ لورانس م. كراوس

تم نشر المقال بموافقة مجلة Scientific American Israel وشبكة Ort Israel

على الرغم من أن أينشتاين يتمتع بمهارات فكرية غير عادية، إلا أنه فشل مرارًا وتكرارًا في فهم معنى بعض أهم الأفكار التي تصورها هو نفسه أو فشل في إدراك أهميتها وآثارها البعيدة المدى.

لم يدرك أينشتاين أهمية ظاهرة استرخاء الجاذبية، وشكك في البداية في حقيقة موجات الجاذبية وفشل في التنبؤ بتوسع الكون.

إن فحص الأخطاء التي ارتكبها أينشتاين يتيح لنا متابعة طريقة تفكيره وفهم كيفية تطورها، كما أنه يلقي ضوءًا جديدًا على تاريخ ثلاثة من أكثر مجالات البحث الرائعة في علم الكونيات الحديث.

وجميع البشر، أينشتاين أيضًا ارتكب أخطاء في بعض الأحيان، ومثل العديد من علماء الفيزياء الآخرين، كان يكشف عن أخطائه أحيانًا. يفضل معظمنا نسيان تلك الحوادث المحرجة التي تعرضنا فيها للتعذيب على طول الطريق. ولكن في حالة أينشتاين، فحتى الأخطاء جديرة بالملاحظة. فهي تتيح لنا متابعة طريقة تفكيره وفهم كيفية تطورها، وبالتالي فهم عميق للتحولات في مفهوم الكون في العلم. وتكشف أخطاء أينشتاين أيضًا عن التحديات التي تواجه من هم في طليعة البحث العلمي. عندما نكون في طليعة الفهم البشري، فمن الصعب معرفة ما إذا كانت الأفكار التي ندونها كتابيًا تعكس بالفعل ظواهر فعلية، وما إذا كانت الفكرة الثورية الجديدة التي تومض في أذهاننا ستخلق رؤى عميقة أو تتلاشى.

على مر السنين، أينشتاين، الرجل الذي تجرأ على اختراق وإعادة تعريف مفاهيم المكان والزمان، قلل من قيمة اكتشافاته وتحدى أفكاره الخاصة في كثير من الأحيان. هذه الأفكار، التي أخطأ أينشتاين في الحكم عليها، هي اليوم أساس ثلاثة مجالات حيوية ومثمرة للبحث الكوني: تنافر الجاذبية، وموجات الجاذبية، والتوسع المتسارع للكون.

عدسات أينشتاين المشوهة

في مجال تنافر الجاذبية، كان خطأ أينشتاين الفادح هو أنه قلل من قيمة واحدة من أشهر نتائج فكره: التنبؤ المشتق من النظرية النسبية العامة، بأن مسار شعاع الضوء سوف ينحني تحت الضوء. تأثير مجال الجاذبية. في ديسمبر 1936، نشر أينشتاين في مجلة ساينس مقالا قصيرا بعنوان "التأثير الشبيه بالعدسة للنجم على انحراف مسار أشعة الضوء في مجال جاذبيته". يبدأ المقال بتعليق متعجرف من النوع الذي لم يعد من الممكن العثور عليه في الأدبيات الأكاديمية اليوم: "منذ بعض الوقت، زار ر. في. ميندل [المهندس التشيكي] منزلي وطلب مني أن أنشر نتائج عملية حسابية صغيرة أجريتها في منزله. طلب. وأنا بموجب هذا ألتزم برغبته".

نفس "الحساب الصغير" فحص إمكانية الانحراف الشديد لمسار أشعة الضوء تحت تأثير الجاذبية. ومن هذا كان طريقا مختصرا للاستنتاج أنه إذا كان هناك جسم ذو كتلة كبيرة بما فيه الكفاية يقف في طريق الأشعة الضوئية التي تنشأ في جسم يقع على مسافة كبيرة خلف الجسم، وتمر أشعة الضوء على مسافة قريبة بما فيه الكفاية إليه، فإن مجال جاذبية الجسم سوف يحني مسار أشعة الضوء إلى حد كبير حتى أنها ستعود وتتجمع [بعد المرور به]. سيؤدي ذلك إلى إنشاء صورة مكبرة أو عدة صور للمصدر البعيد، بطريقة مشابهة لانحناء أشعة الضوء أثناء مرورها عبر العدسة، ومن هنا جاء اسم تشوه الجاذبية الذي يطلق على هذه الظاهرة. لقد أصبحت ظاهرة التعتيم إحدى أهم وسائل الرصد في علم الكونيات الحديث، إذ تتيح لنا التعرف على توزيع الكتلة في الكون حتى عندما تكون المادة غير مرئية.

إلا أن أينشتاين لم يدرك أهمية ظاهرة الشيخوخة ولم يصر على آثارها البعيدة المدى. في الواقع، ذكر أينشتاين في مقال كتبه عام 1936 أن انقسام صورة الجسم المصدر إلى عدة صور بسبب مرور الضوء بالقرب من النجم من المتوقع أن يكون هامشيًا للغاية لدرجة أنه لن يكون من الممكن قياسه فعليًا هو - هي. ولا شك أن هذا البيان يوضح لهجة انتقاص الذات في مقدمة المقال. من الناحية الفنية، كان أينشتاين على حق، ولكن يبدو أنه لم يخطر بباله أن النجوم ليست الأشياء الوحيدة التي يمكن أن تسبب مثل هذا الانحناء للضوء.

إن حقيقة أن أينشتاين لم يكن على علم بأهمية هذه الظاهرة هي أكثر إثارة للدهشة في ضوء التأثير الهائل لاكتشاف تنافر الجاذبية على سمعته كعالم. كان انحراف مسار أشعة الضوء بواسطة جسم له كتلة أحد التنبؤات الأساسية للنسبية العامة والتي يمكن تأكيدها بالملاحظة. لاحظت بعثة علمية بقيادة الفيزيائي آرثر إدينجتون في عام 1919 كسوفًا للشمس، وحددت أن أشعة الضوء الصادرة من النجوم تنحرف بالفعل عن مداراتها عندما تمر بالقرب من الشمس، تمامًا كما تنبأ أينشتاين. وتصدر خبر تأكيد التوقع عناوين الصحف حول العالم، كما أن القصة الدرامية لوفد بريطاني يؤكد عمل عالم ألماني مباشرة بعد انتهاء الحرب العالمية الأولى أثارت خيال الكثيرين بلا شك. أصبح بن ليل أينشتاين شخصية مشهورة في العالم كله، ونال شهرة علمية لم يعرفها أحد منذ ذلك الحين.

وهناك جانب آخر مثير للاهتمام في القصة. اتضح أنه قبل بضع سنوات، في عام 1911، أجرى أينشتاين نفس الحساب الدقيق لانحناء أشعة الضوء تحت تأثير الجاذبية. ولكن حتى ذلك الحين لم يدرك الأهمية الكونية لهذه الظاهرة. والأسوأ من ذلك أنه ارتكب خطأً رياضيًا قاتلًا تقريبًا: فقد أجرى حساباته بناءً على نسخة مبكرة من نظرية النسبية العامة، والتي تنبأت بأن مقدار انحراف الضوء تحت تأثير الجاذبية لا يتجاوز نصف القيمة الحقيقية. . وكان من المفترض أن تقوم بعثة علمية بدراسة انحراف أشعة ضوء النجوم أثناء مرورها بالقرب من الشمس أثناء كسوف الشمس عام 1914، لكن الخطة ألغيت مع اندلاع الحرب العالمية الأولى. ولحسن حظ أينشتاين، لم يتم إجراء هذه الملاحظة مطلقًا. ولو تم إجراؤه، لكان التنبؤ الأول للنظرية التي طورها أينشتاين بعد ذلك في محاولة لتفسير ظاهرة الجاذبية قد تناقض البيانات. كيف سيؤثر ذلك على حياته وتاريخ العلم في السنوات التي مرت منذ ذلك الحين - لا أحد يعلم.

بعد نشر مقالته عام 1936، كتب أينشتاين رسالة جميلة إلى محرر مجلة ساينس أخطأ فيها مرة أخرى في تقدير أهمية البحث: "أود أن أشكركم على تعاونكم في نشر هذه المقالة الصغيرة، التي كتبها السيد مندل ابتزاز مني. المقال ليس له قيمة كبيرة، لكنه يسعد الرجل الفقير."

ما غاب عن أينشتاين هو أن النجوم تشكل المجرات. وقد أوضح عالم الفيزياء الفلكية اللامع ولكن سريع الغضب، فريتز زويكي من معهد كاليفورنيا للتكنولوجيا، هذا الأمر بشكل واضح في مقال نشره في مجلة Physical Review بعد بضعة أشهر. كتب زويكي أن تأثير التكتل للنجوم الفردية يمكن أن يكون ضعيفًا جدًا لدرجة أنه لا يمكن اكتشافه، لكن التكتل الذي يشكل مجرات عملاقة تحتوي ربما على مائة مليار نجم قد يكون من الممكن ملاحظته.

وكانت مقالة زويكي، التي نُشرت عام 1937، والتي كانت عبارة عن صفحة واحدة فقط، مثيرة للإعجاب في رؤيتها. في المقال، كان زويكي متقدمًا على عصره باقتراح ثلاثة استخدامات لظاهرة تبريد الجاذبية، وهي تقريبًا جميع الاستخدامات التي طبقها علماء الفلك فعليًا في العقود التي مرت منذ ذلك الحين: وضع نظرية النسبية العامة على المحك؛ استخدام الضبابية التي تخلقها المجرات لتكبير الأجسام البعيدة التي لا يمكن رؤيتها بطريقة أخرى؛ واستخدام Idus لقياس كتل أكبر الهياكل في الكون. لم يتوقع زويكي تطبيقًا رابعًا، والذي تبين أنه لا يقل أهمية عن ذلك: استخدام الاضطراب الناتج عن تكوين المجرات لدراسة هندسة الكون وتطوره في مقاييسه الأكثر ضخامة.

من الصعب أن نتخيل خطأ أكبر في تقدير أهمية الحسابات الفيزيائية التي تم إجراؤها على الإطلاق.

حالات التفرد المحاكاة تطرح علامات استفهام

لقد فهم أينشتاين في مرحلة مبكرة أن النسبية العامة تتنبأ بوجود موجات الجاذبية، أي تقلبات في الزمكان، لكنه تراجع لفترة عن ادعاءاته الأصلية والصحيحة بشأن وجودها. واليوم، من المتوقع أن يفتح اكتشاف موجات الجاذبية التي تنشأ من اصطدام الثقوب السوداء بالنجوم المنفجرة أو في عصر التضخم الكوني (حيث شهد الكون عملية توسع متسارع مباشرة بعد الانفجار الأعظم) نافذة واسعة جديدة على الكون.

لاحظ أينشتاين وجود موجات الجاذبية لأول مرة في عام 1916، بعد وقت قصير من الانتهاء من صياغة النسبية العامة. على الرغم من أن الصيغ الرياضية التي تصف هذه الظاهرة معقدة للغاية، إلا أن خط الفكر الذي أرشد أينشتاين بسيط وواضح. وفقا لقوانين الكهرومغناطيسية، فإن حركة الشحنة الكهربائية ذهابا وإيابا تخلق اضطرابا دوريا يتجلى في شكل موجة كهرومغناطيسية، مثل موجة الضوء. وبالمثل، إذا قمنا بتحريك حصاة على سطح الماء في البركة، فسوف نتسبب في تشكل موجات مائية على سطح البركة. أثبت أينشتاين أن كل كتلة تشوه الفضاء المحيط بها، وبالتالي فإن الكتلة المتحركة ستخلق اضطرابًا دوريًا مشابهًا في الفضاء. ولكن بعد ذلك بدأ أينشتاين يشك في الواقع المادي لمثل هذه الاضطرابات.

أعرب أينشتاين عن شكوكه في مقال قدمه عام 1936 إلى مجلة Physical Review (نفس المجلة الأمريكية المرموقة التي نشرت مقال زويكي عن تنافر الجاذبية). إن قصة الخطأ الذي ارتكبه والطريقة التي دافع بها فيما بعد عن خطأه تبدو وكأنها كوميديا ​​من الأخطاء. كان أينشتاين قد غادر ألمانيا وهاجر إلى الولايات المتحدة قبل ثلاث سنوات، ويبدو أنه لم يعتاد بعد على الطريقة التي تتم بها الأمور في العالم الجديد. اقترب من تقديم مقالته بعنوان "هل موجات الجاذبية موجودة بالفعل؟" أرسل أينشتاين رسالة إلى زميله ماكس بورن، كتب فيها: "لقد توصلت مع شريك شاب إلى نتيجة مثيرة للاهتمام وهي أن موجات الجاذبية غير موجودة، على الرغم من أننا افترضنا وجودها بشكل مؤكد في أول تقريب خطي. وهذا يثبت لنا أن معادلات المجال غير الخطية للنسبية يمكن أن تعلمنا، أو في الواقع، تحدنا أكثر مما كنا نعتقد حتى الآن.

المقال الذي قدمه أينشتاين إلى مجلة Physical Review لم يعد متاحًا، ولم يتم نشره مطلقًا في المجلة. وفقًا للإجراءات القياسية، أرسل محرر المجلة الورقة (التي كتبها أينشتاين مع ناثان روزين، الذي كان آنذاك مساعد أبحاثه في معهد الدراسات المتقدمة بجامعة برينستون في نيوجيرسي) لمراجعة النظراء. تم إرسال تقييم نقدي تم تلقيه من مراجع مجهول إلى مراجعة أينشتاين للتعليق عليه. وقد اندهش أينشتاين عندما اكتشف أن عمله قد تعرض لانتقادات، لأن هذه السياسة لم تكن مقبولة في المجلات الألمانية التي كان يستخدمها لتقديم مقالات للنشر في الماضي.

ردًا على ذلك، كتب أينشتاين رسالة متعجرفة إلى المحرر باللغة التالية: "لقد أرسلنا لك (السيد روزين وأنا) مخطوطتنا للنشر ولم نأذن لك بعرضها على أي خبراء قبل نشرها. لا أجد أنه من المناسب الرد على التعليقات الخاطئة على أي حال التي أدلى بها خبيرك المجهول. وبعد هذا الحدث، أفضل نشر المقال في مجلة أخرى." كانت هذه آخر مرة قدم فيها أينشتاين مقالًا للنشر في مجلة Physical Review. ويبدو أيضاً أنه لم يكلف نفسه عناء قراءة التقرير الذي كتبه القارئ المقدر عالم الكونيات الأمريكي الكبير هوارد بيرسي روبرتسون، الذي شرح بشكل صحيح الخطأ الفادح في طريقة تفكير أينشتاين.

حاول أينشتاين وروزن كتابة صيغة تصف موجات الجاذبية المستوية (موجات ذات واجهة موجية مستوية وطول موجي ثابت، مثل الموجات التي تنشأ في بركة عندما يتم إلقاء حجر فيها من مسافة طويلة)، ولكن في القيام بذلك لقد واجهوا التفرد: النقطة التي تصبح فيها القيم كبيرة بلا حدود. هذه النتيجة غير المنطقية قادتهم إلى استنتاج أن مثل هذه الموجات لا يمكن أن تكون حقيقية. في الواقع، أساء أينشتاين فهم رياضيات النظرية التي ابتكرها بنفسه. وفقًا للنسبية العامة، لا تعتمد الطبيعة على الطريقة التي يختار بها العلماء تحديد الإحداثيات في الفضاء. نحن ندرك اليوم أن العديد من النتائج الغريبة التي تم الحصول عليها من حل معادلات النسبية هي نتائج خاطئة لاستخدام نظام إحداثيات خاطئ. على سبيل المثال، الثقب الأسود محاط بغلاف وهمي يعرف بأفق الحدث، ووفقا لتعريفه فإن كل شيء بداخله يخضع لتأثير الجاذبية الهائلة للثقب الأسود ولا يمكنه التحرر والهروب خارجه. عند محاولة وصف الهندسة المحيطة بالثقب الأسود، يبدو أن العديد من الكميات، بما في ذلك المسافة والزمن، تصبح لا نهائية أثناء عبورها أفق الحدث. لكن هذه الأحجام اللانهائية لا تتفق مع قوانين الفيزياء. في الواقع، في نظام إحداثي آخر، محدد من حيث حركة الضوء في الفضاء، فإنها تختفي ببساطة. وينطبق الشيء نفسه على موجات الجاذبية. لا يوجد نظام إحداثي واحد يمكن من خلاله وصف موجات الجاذبية المستوية دون ظهور نقاط مفردة ظاهريًا، ولكنها ليست حقيقية. إذا استخدمنا نظامين إحداثيين مختلفين ومتداخلين، فستختفي نقاط التفرد.

قدم أينشتاين، الذي كان لا يزال مقتنعًا بصحة حججه، مقالته للنشر في مجلة معهد فرانكلين، ولكن حتى قبل أن يرى المقال النور كان أيضًا على علم بخطئه وأبلغ محرري المجلة أنه وجد أخطاء فيه. النسخة النهائية من المقال، والتي نُشرت أخيرًا تحت عنوان "في موجات الجاذبية"، تقدم حلاً لمعادلات النسبية العامة باستخدام نظام إحداثي مختلف - نظام مناسب لوصف موجات الجاذبية الأسطوانية وليست المستوية التي تكون فيها النقاط الفردية لا تظهر، تماما كما اقترح روبرتسون.

كيف وصل أينشتاين أخيرًا إلى النتيجة الصحيحة؟ وفقًا لليوبولد إنفيلد، مساعد أبحاث أينشتاين في فترة لاحقة، تحدث روبرتسون معه بشأن مشروعه وشرح له بأدب شديد الخطأ الموجود في الورقة الأصلية وما هو الحل المحتمل. مرر إنفيلد التفسير إلى أينشتاين. ومن الواضح أن روبرتسون لم يكشف أبدًا عن أنه كان القارئ التقييمي للورقة، ومن جانبه لم يذكر أينشتاين تقرير التقييم مرة أخرى. في النهاية، لم ينشر أينشتاين أبدًا ادعاءاته الهرطقية الخاطئة حول وجود موجات الجاذبية، وذلك بفضل تدخل مُقيِّم يقظ وشامل بشكل خاص.

كان حظ أينشتاين أقل قليلًا فيما يتعلق بالثقوب السوداء. وكانت التفرد في أفق الحدث، الذي لا يتوافق مع قوانين الفيزياء، لغزا بالنسبة له، وبما أنه لم يجد حلا لها، فقد افترض أنها لا يمكن أن تكون حقيقية. ادعى أينشتاين أن الحفاظ على الزخم الزاوي من شأنه أن يتسبب في استقرار الجسيمات التي تشكل الجسم في مدارات ذات نصف قطر محدود، وبالتالي يستبعد إمكانية تشكيل أفق الحدث. لم يعترف أبدًا بوجود الثقوب السوداء كأشياء حقيقية ماديًا.

خطأ رائع؟
الخطأ الأكثر شهرة لأينشتاين هو التغيير الذي أجراه في النظرية النسبية العامة للسماح بوجود كون ثابت غير متوسع. أصبح هذا الخطأ معروفًا على نطاق واسع لأنه، كما يقال، اعترف أينشتاين نفسه لاحقًا بأن الفكرة كانت "خطأ فادحًا". في عام 1915، عندما أكمل أينشتاين صياغة النظرية النسبية العامة، كان من المعتقد على نطاق واسع أن مجرتنا، درب التبانة، كانت محاطة بمساحة لا نهائية وثابتة وأبدية. لكن أينشتاين فهم أنه وفقًا للنظرية النسبية العامة (وأيضًا وفقًا لنظرية نيوتن)، فإن قوة الجاذبية التي تمارسها المادة هي قوة جذب عالمية، وهذا له تأثير استبعاد الحل الثابت. ووفقا لهذه النظرية، كان من المفترض أن تتسبب الجاذبية في انهيار المادة الموجودة في الكون على نفسها.

في عام 1917، نشر أينشتاين مقالا بعنوان "الاعتبارات الكونية في النظرية النسبية العامة"، أضاف فيه إلى معادلات النسبية العامة حدا ثابتا يؤكد أن الكون ساكن. وكان من المفترض أن يمثل هذا "الثابت الكوني" قوة التنافر التي تعمل في الاتجاه المعاكس لقوة الجاذبية في جميع أنحاء الكون بأكمله. كان أينشتاين يأمل أن يتمكن من "موازنة الجاذبية". ومن الناحية المادية، لم يكن هناك أي مبرر لإضافة هذا العضو. كان غرضه الوحيد هو منع المادة من الانهيار.

وفي السنوات العشر التي مرت منذ إضافة الثابت الكوني، بدأت الأدلة تتراكم على أن الكون ليس ساكنًا. في البداية رفض أينشتاين هذا الاحتمال. قام الفيزيائي البلجيكي، الذي كان أيضًا قسًا كاثوليكيًا، جورج لوميتر، بتطوير نموذج للكون المتوسع، والذي تضمن وصفًا لنوع من الانفجار الأعظم، في وقت مبكر من عام 1927، قبل عامين من نشر إدوين هابل ورقته البحثية الرائدة التي توثق الابتعاد. المجرات عن بعضها البعض. وروى لوميتر كيف وبخه أينشتاين قائلا: "حساباتك صحيحة، لكن فيزياءك فظيعة!"
تراجع أينشتاين لاحقًا عن اعتراضه. وقام بزيارة هابل في مرصد جبل ويلسون، بالقرب من باسادينا، كاليفورنيا، وشاهد السماء من خلال تلسكوبه. وفي عام 1933، أشاد أينشتاين بنظرية لوميتر الكونية بهذه الكلمات: "إنها أجمل تفسير سمعته على الإطلاق لقصة الخلق وأكثرها إرضاءً".

لقد فهم أينشتاين جيدًا أنه إذا كان الكون يتوسع، فلن تكون هناك حاجة إلى ثابت كوني لضمان ثبات الأشياء. في عام 1919، كتب أينشتاين أن الثابت "يضر بشدة بالجمال الشكلي للنظرية". وينعكس هذا الأمر أيضًا في الحكاية التي يتم اقتباسها كثيرًا من كتاب جورج جامو "خط عالمي: سيرة ذاتية غير رسمية". وهكذا يروي غاموف: «في فترة لاحقة، عندما ناقشت المشاكل الكونية مع أينشتاين، علق قائلاً إن إضافة الثابت الكوني كان أخطر خطأ في حياته».

إذا نظرنا إلى الماضي، كان أينشتاين مخطئا تماما عندما اعتقد أن الثابت الكوني لا قيمة له، ولكن إضافة الثابت إلى المعادلات كان خطأ فادحا لسببين: لو كانت لديه الشجاعة للاعتراف بذلك، لأدرك حقيقة أن التناقض بين النسبية العامة ونظرة الكون الساكن هي في الواقع تنبؤ بنظريته. في الأيام التي لم يكن أحد يعتقد أن الكون ديناميكي على نطاقاته الواسعة، كان بإمكان أينشتاين التنبؤ بتوسع الكون بدلاً من قبول الفكرة على مضض في مرحلة لاحقة.

لكن إضافة الثابت الكوني كان أيضًا خطأً بالمعنى الأعمق. وبكل بساطة، لم يتمكن الثابت من أداء دوره المقصود: فهو لم يتمكن من تمكين الكون الساكن الذي قصده أينشتاين. ويعود هذا الخطأ جزئيًا إلى حقيقة أنه في هذه الحالة أيضًا، استخدم أينشتاين نظام إحداثيات لا يتناسب مع حساباته. لكن تصوره كان خاطئًا أيضًا من وجهة نظر الفيزياء. وحتى لو كان من الممكن لفترة قصيرة موازنة سحب الجاذبية مع قوة التنافر التي يمثلها الثابت الكوني، فإن أي اضطراب، حتى أصغره، سوف يسبب توسعًا متسارعًا أو انهيارًا للكون. مع أو بدون ثابت كوني، يجب أن يكون الكون ديناميكيًا.

في النهاية، أثبت الثابت الكوني نفسه واستمر مع مرور الوقت، على عكس المعرفة الفلكية المحدودة التي ألهمها. على الرغم من أن الثابت كان إضافة مرتجلة إلى معادلات النسبية العامة، إلا أن الفيزيائيين يفهمون الآن أنه عند النظر إليه من منظور نظرية الكم، فإن وجوده يتوافق مع وجود الطاقة التي يمكن العثور عليها في الفضاء الفارغ. في الواقع، تتطلب فيزياء الكم وجود مثل هذا الثابت الكوني. علاوة على ذلك، فإن محتوى الطاقة في الفضاء الفارغ ليس مجرد مفهوم نظري. في واحدة من أكثر القياسات المدهشة في السنوات الأخيرة، والتي تم إجراؤها في عام 1998، اكتشف فريقان من علماء الفلك أن الكون يتوسع بمعدل متسارع، وأن توسعه المتسارع ناتج عن شيء يبدو أنه يتصرف تمامًا مثل الثابت الكوني. وفي هذا السياق يمكن القول إن أينشتاين أخطأ مرتين: مرة عندما طرح فكرة الثابت الكوني لأسباب خاطئة، ومرة ​​ثانية عندما رفض الفكرة بدلا من البحث في معانيها بعمق.

الخطأ الذي لم يعترف به أينشتاين أبدًا
كانت أخطاء أينشتاين مثمرة فكريا، إذ أنها نابعة جميعا من أفكار ثورية ومثيرة للجدل حول القوانين الأساسية للفيزياء. وينطبق الشيء نفسه أيضًا على الخطأ الذي يعتبر بشكل عام أخطر أخطائه: رفضه رؤية ميكانيكا الكم كنظرية أساسية في الطبيعة.

على الرغم من أن أينشتاين هو الذي وضع أسس ميكانيكا الكم في تفسيره للتأثير الكهروضوئي (الذي أكسبه فيما بعد جائزة نوبل في الفيزياء)، إلا أنه لم يتخل تمامًا عن النظرة العالمية للفيزياء الكلاسيكية. إن فكرة أن موقع الجسيم هو مسألة احتمالية أو إمكانية أن يكون للجسيم تأثير فوري من مسافة كبيرة على جسيم آخر بدت سخيفة بالنسبة له، على الرغم من أن وجهات نظره حول الأسئلة التي أثارتها نظرية الكم كانت أكثر تعقيدًا بكثير. مما يُعتقد عمومًا [راجع مقال "هل الكون عشوائي؟" بواسطة جورج موسر، مجلة ساينتفيك أمريكان إسرائيل]. كرس أينشتاين العقود الأخيرة من حياته لمحاولة دمج الجاذبية والمعادلات الكهرومغناطيسية في إطار نظري كلاسيكي واحد، والذي أصبح يعرف باسم نظرية المجال الموحد.

خلال جهوده لصياغة مثل هذه النظرية الموحدة، لفت انتباه أينشتاين إلى فرضية جامحة طرحها عالم الرياضيات الألماني تيودور كالوزا في عام 1921، وطورها بعد سنوات قليلة الفيزيائي السويسري أوسكار كلاين. واقترح الاثنان أنه إذا كان للكون خمسة أبعاد، الأبعاد الثلاثة المعروفة للمكان، البعد الزمني والبعد الخامس "ملفوف في نفسه" وغير مرئي، فيمكننا صياغة تفسير واحد شامل لكل من الجاذبية والقوة الكهرومغناطيسية. ما أحبه أينشتاين بشكل خاص في هذه النظرية هو أنها كلاسيكية تمامًا. أظهر كلاين أنه في النموذج المقترح، يمكن أن يكون التكميم الظاهري للشحنة الكهربائية نتيجة للكهرومغناطيسية التي تعكس هندسة الشكل الدائري المغلق للبعد الخامس.

إن جهود أينشتاين في صياغة نظرية المجال الموحد لم تسير على ما يرام، لكن الأفكار التي طرحها، حتى لو كانت معيبة، أدت إلى اختراقات مهمة في هذه الحالة أيضًا. وكانت فكرة كالوتزا وكلاين عن الأبعاد الإضافية، والتي تبناها أينشتاين وطرحها للنقاش في المجتمع العلمي، مصدر إلهام في تطور الرياضيات في الأبعاد العليا المستخدمة في نظرية الأوتار الحديثة، وهي نظرية شعبية تحاول اليوم دمج النسبية العامة في ميكانيكا الكم. كان أينشتاين سيرفض رفضًا قاطعًا محاولة تقديم النسبية العامة كنظرية مبنية على رؤية كمية للعالم. ولكن كما رأينا، مع كل عظمته، لم يكن أينشتاين خاليًا من الأخطاء أيضًا.

عن الكتاب
يرأس لورانس إم كراوس مشروع الأصول في جامعة ولاية أريزونا، ويعمل كأستاذ في كلية دراسات الأرض والفضاء وفي قسم الفيزياء في تلك الجامعة، وهو عضو في نادي النخبة من الأكاديميين الحائزين على المنح الدراسية. كراوس هو مؤلف تسعة كتب (بما في ذلك الكتب الأكثر مبيعاً فيزياء ستار تريك وكون من لا شيء) ومنتج الفيلم الوثائقي العلمي والمنطقي الكافرون.
لمزيد من القراءة

أصل عدسة الجاذبية: حاشية لورقة أينشتاين العلمية لعام 1936. يورغن رين، تيلمان سوير وجون ستاتشيل في العلوم، المجلد. 275، الصفحات 184-186؛ 10 يناير 1997
أينشتاين مقابل المراجعة الفيزيائية. دانيال كينيفيك في الفيزياء اليوم، المجلد. 58، لا. 9، الصفحات 43-48؛ سبتمبر 2005
لغز كوني، لورانس م. كراوس ومايكل س. تيرنر، مجلة ساينتفيك أمريكان إسرائيل، ديسمبر 2004
الطريق الصحيح للخطأ، ديفيد كايزر وأنجيلا إن إتش كريجر، مجلة ساينتفيك أمريكان إسرائيل، أكتوبر 2012

المزيد عن الموضوع على موقع العلوم:

• كيف أعاد أينشتاين اختراع الواقع؟
• اكتشاف موجات الجاذبية – دليل على نظرية النسبية العامة لأينشتاين
• الرجل الذي غير الكون - ستون عاما على وفاة أينشتاين
• اكتشافات جديدة في ذهن أينشتاين