ابتكر ألبرت أينشتاين نظريته الأكثر شهرة وسط صراع شخصي وتوتر سياسي وتنافس علمي كاد أن يكلفه مجد اكتشافه
تم نشر المقال بإذن من مجلة Scientific American Israel وOrt Israel
بقلم والتر إيزاكسون
ابتكر ألبرت أينشتاين نظريته الأكثر شهرة وسط صراع شخصي وتوتر سياسي وتنافس علمي كاد أن يكلفه مجد اكتشافه * إن فهم أينشتاين لتساوي الجاذبية والتسارع وضعه على طريق ثماني سنوات نحو تعميم نظريته الخاصة النسبية.
لقد سعى جاهداً لاكتشاف المعادلات الرياضية الصحيحة لنظريته قبل أن يفعلها منافسه عالم الرياضيات ديفيد هيلبرت. وفي الوقت نفسه، عانى أينشتاين أيضًا على الجبهة الداخلية، إذ كان حينها في إجراءات الطلاق من زوجته الأولى وانفصل عن أولاده، وفي الوقت نفسه كان يتودد إلى ابنة عمه التي سيتزوجها لاحقًا.
على الرغم من هذه التحديات، انتصر أينشتاين وأبدع واحدًا من أعظم الأعمال العلمية على الإطلاق: نظريته في النسبية العامة.
ولدت النسبية العامة من فكرة مفاجئة. كان ذلك في نهاية عام 1907، أي بعد عامين من "عام العجائب" عندما أنشأ ألبرت أينشتاين نظريته النسبية الخاصة ونظريته لكمات الضوء، لكنه كان لا يزال يعمل ممتحنًا في مكتب براءات الاختراع السويسري. عالم الفيزياء لم يدرك بعد عبقريته. ويتذكر أنه بينما كان جالسا في مكتبه في مدينة برن، "هزته" فكرة: "إذا سقط شخص في سقوط حر، فلن يشعر بوزنه". لاحقًا، أطلق على هذه الفكرة اسم "أسعد فكرة في حياتي".
أصبحت قصة الرجل الساقط أسطورة، وفي بعض الأوصاف تضمنت طلاءًا سقط بالفعل من سطح مبنى سكني بالقرب من مكتب براءات الاختراع. وكما هو الحال في القصص العظيمة الأخرى عن اكتشافات الجاذبية، مثل قصة قيام جاليليو بإسقاط أشياء من برج بيزا المائل أو قصة سقوط التفاحة على رأس إسحاق نيوتن، فإن الوصف الشائع يضيف لونًا إلى الحقائق. ومع ذلك، وعلى الرغم من ميل أينشتاين إلى التركيز على العلم وليس على "الأمور الشخصية البحتة"، فمن غير المرجح أنه رأى بالفعل شخصًا حقيقيًا يسقط من السطح وفكر في نظرية الجاذبية، ومن المؤكد أنه لم يكن ليسميها أسعد فكرة. في حياته.
وسرعان ما قام أينشتاين بتحسين تجربته الفكرية بحيث يبقى الشخص الساقط داخل غرفة مغلقة، مثل المصعد، ويسقط في سقوط حر. داخل تلك الزنزانة، سيكون عديم الوزن. أي شيء يسقطه سوف يطفو على جانبه. ولن يكون لديه أي وسيلة لمعرفة، أو إجراء تجربة، لتحديد ما إذا كانت الخلية تسقط في حركة متسارعة أو تطفو في منطقة خالية من الجاذبية في الفضاء الخارجي.
ثم تخيل أينشتاين أن هذا الشخص موجود في تلك الخلية، بعيدا في الفضاء، في مكان لا يمكن الشعور فيه بالجاذبية، وقوة ثابتة تسحب الخلية إلى الأعلى بحركة متسارعة. سيشعر هذا الشخص بقدميه تضغطان على الأرض. إذا أسقط جسمًا ما، فسوف يسقط على أرضية الزنزانة بحركة متسارعة، تمامًا كما لو كان واقفًا على الأرض. لا توجد طريقة للتمييز بين تأثيرات الجاذبية وتأثيرات الحركة المتسارعة.
صاغ أينشتاين مصطلح "مبدأ التكافؤ". التأثيرات المحلية للجاذبية والتسارع متساوية. لذلك، لا بد أنهما تجليات لنفس الظاهرة، أي مجال كوني مسؤول عن كل من التسارع والجاذبية.
سوف يستغرق أينشتاين ثماني سنوات أخرى لتحويل التجربة الفكرية حول سقوط الرجل إلى أجمل نظرية في تاريخ الفيزياء. سيترك حياته المستقرة، كرجل متزوج وأب لأطفال يعمل في مكتب براءات الاختراع السويسري، وسينتقل للعيش بمفرده كأستاذ في برلين، بعيدًا عن عائلته ومعزولًا بشكل متزايد عن زملائه في الأكاديمية البروسية للعلم. العلوم بسبب صعود معاداة السامية. إن القرار الذي تم اتخاذه في عام 2014 في معهد كاليفورنيا للتكنولوجيا (Caltech) وجامعة برينستون بتحميل أرشيف مجاني على الإنترنت لكتابات أينشتاين يسمح بإلقاء نظرة خاطفة على محاولاته للمناورة بين الكوني والشخصي خلال تلك الأيام. يمكننا أن نستمتع بإثارته في نهاية عام 1907، عندما كتب "اعتبارًا مبتكرًا، قائمًا على مبدأ النسبية، حول التسارع والجاذبية"، على حد تعبيره. ومن ثم يمكننا أن نشعر بالملل الكئيب الذي سيطر عليه، بعد أسبوع، عندما رفض اقتراح براءة اختراع قدمته شركة تصنيع الأجهزة الكهربائية لآلة تعمل بالتيار المتردد، قائلاً إن ادعاءاتها "تم إعدادها بشكل غير صحيح وغير دقيقة وغير واضحة". كانت السنوات التالية مليئة بالدراما الإنسانية، حيث تنافس أينشتاين ضد خصم من أجل العثور على تعبير رياضي للنسبية بينما كان في الوقت نفسه يتصارع مع زوجته المنفصلة عنه حول قضايا المال والحق في زيارة ولديه الصغيرين. لكن في عام 1915، وصل عمله إلى ذروته: نظرية كاملة من شأنها أن تغير فهمنا للعالم إلى الأبد.
الانحناء الخفيف
لمدة أربع سنوات تقريبًا بعد أن اقترح أينشتاين أن الجاذبية والتسارع متساويان، لم يفعل الكثير بهذه الفكرة. وبدلا من ذلك، ركز على نظرية الكم. لكن في عام 1911، عندما تمكن أخيرا من اختراق جدران الأوساط الأكاديمية وأصبح أستاذا في جامعة كارل فرديناند الألمانية في براغ، حول انتباهه مرة أخرى إلى صياغة نظرية الجاذبية التي من شأنها أن تساعده على تعميم النظرية النسبية الخاصة : العلاقة بين المكان والزمان التي حددها في عام 1905.
أثناء تطوير مبدأ التكافؤ الخاص به، أدرك أينشتاين أن لهذا المبدأ بعض الآثار المدهشة. على سبيل المثال، أظهرت تجربته الفكرية مع الخلية أن الجاذبية من شأنها أن تحني الضوء. تخيل أن الخلية تتسارع نحو الأعلى. يدخل شعاع من الضوء من خلال ثقب في أحد الجدران. بحلول الوقت الذي يصل فيه الشعاع إلى الجدار المقابل، سيكون الضوء أقرب قليلاً إلى الأرض لأن الخلية تتجه نحو الأعلى. وإذا تمكنت من تتبع مسار الشعاع عبر الخلية، فسيكون المسار منحنيًا بسبب التسارع التصاعدي. ويعني مبدأ التكافؤ أن هذه الظاهرة يجب أن تكون واحدة، أحدهما هو ما إذا كانت الخلية تتسارع إلى الأعلى أم أنها في حالة سكون في مجال الجاذبية. بمعنى آخر، يجب أن ينحني الضوء أثناء مروره عبر مجال الجاذبية.
واجه أينشتاين ساعتين موقوتتين: فقد شعر أن هيلبرت كان يقترب من المعادلات الصحيحة، ووافق على إلقاء سلسلة من أربع محاضرات رسمية حول نظريته في أيام الخميس.
في عام 1912، طلب أينشتاين من زميل سابق له مساعدته في الرياضيات المعقدة التي قد تصف الزمكان الملتوي والمشوه رباعي الأبعاد. وحتى ذلك الحين، كان نجاحه يعتمد على موهبة التعرف على مبادئ الفيزياء التي تكمن في البنية التحتية للطبيعة. وترك للآخرين مهمة إيجاد أفضل التعبيرات الرياضية لوصف هذه المبادئ. لكن أينشتاين أدرك الآن أن الرياضيات يمكن أن تكون أداة لاكتشاف قوانين الطبيعة، وليس مجرد وصفها.
كان هدف أينشتاين عند التجديف نحو النسبية العامة هو العثور على المعادلات الرياضية التي تصف عمليتين متشابكتين: كيف يؤثر مجال الجاذبية على المادة ويخبرها كيف تتحرك، وكيف تنتج المادة مجالات الجاذبية في الزمكان، وتخبر الزمكان كيف لمنحنى.
لأكثر من ثلاث سنوات، ناضل أينشتاين مع المسودات والخطوط العريضة التي تبين أنها معيبة. ثم، بدءًا من صيف عام 1915، بدأت الرياضيات والفيزياء في الاندماج.
التفكك الشخصي
في هذه المرحلة كان قد انتقل بالفعل إلى برلين وأصبح أستاذاً هناك وعضواً في الأكاديمية البروسية. لكنه وجد نفسه يعمل تقريباً دون دعم. نمت معاداة السامية ولم يخلق حوله أي دائرة من الزملاء. انفصل عن زوجته، ميلفا ماريش، زميلته الفيزيائية التي عملت كنوع من البارومتر لاختبار أفكاره عندما طور النسبية الخاصة في عام 1905، وعادت لتعيش في زيوريخ مع ابنيهما، اللذين كانا في ذلك الوقت في العاشرة والرابعة. كان على علاقة مع ابنة عمه إلسا، المرأة التي تزوجها لاحقًا، لكنه عاش وحيدًا في شقة مفروشة بشكل ضئيل في وسط برلين، حيث كان يأكل وجبات غير منتظمة، وينام بشكل عشوائي، ويعزف على الكمان ويثابر في كفاحه وحيدًا.
خلال عام 1915، بدأت حياته الشخصية في الانهيار. وضغط عليه بعض أصدقائه للحصول على الطلاق والزواج من إلسا؛ ومنعه آخرون، بأن يتجنب الظهور معها في العلن، أو أن يسمح لها بالتقرب من ولديه. أرسلت ماريك رسائل متكررة تطلب فيها المال، وفي مرحلة ما رد أينشتاين بموجة من المرارة. أجاب: "في رأيي، مثل هذا الادعاء غير قابل للمناقشة". "بالنسبة لي، من الواضح أن محاولاتك المستمرة لوضع يديك على أي شيء بحوزتي هي أمر مشين". حاول البقاء على اتصال مع أبنائه عبر الرسائل، لكنهم نادرًا ما ردوا عليه، وألقى باللوم على ماريتش، مدعيًا أنها لم ترسل رسائله إليهم.
ومع ذلك، وفي قلب هذا الاضطراب الشخصي، تمكن أينشتاين، بحلول نهاية يونيو 1915، من صياغة العديد من أسس النسبية العامة. في ذلك الشهر ألقى سلسلة من المحاضرات، واحدة كل أسبوع، حول موضوع أفكاره النامية، في جامعة غوتنغن في ألمانيا، أهم مركز في العالم للرياضيات. كان ديفيد هيلبرت، في المقام الأول، من بين العباقرة الذين عملوا هناك، وكان أينشتاين حريصًا بشكل خاص - وربما كان حريصًا للغاية، كما سيتبين فيما بعد - على شرح النظرية النسبية له بالتفصيل.
التنافس
تكللت الزيارة إلى غوتنغن بالنجاح. وبعد بضعة أسابيع، أبلغ أينشتاين أحد زملائه العلماء أنه نجح في "إقناع هيلبرت بالنسبية العامة". وفي رسالة إلى زميل آخر كان أكثر حماسًا: "أنا مفتون حقًا بهيلبرت!"
كان هيلبرت مفتونًا بنفس القدر بأينشتاين ونظريته. انبهر كثيرًا، لدرجة أنه سرعان ما جلس بمفرده ليرى ما إذا كان بإمكانه فعل ما لم يتمكن أينشتاين من فعله حتى ذلك الحين: العثور على المعادلات الرياضية التي من شأنها استكمال صياغة النظرية النسبية العامة.
بدأ أينشتاين يشعر بأن هيلبرت يتنفس على رقبته في بداية أكتوبر 1915، عندما خطر له أن النسخة الحالية من النظرية في يده، والتي استند إليها في "أنتويرب"، أي الخطوط العريضة، التي اجتهد في وضعها. البولندية لمدة عامين، عانت من أوجه قصور خطيرة. فشلت معادلاته في تفسير الحركة الدورانية بشكل كافٍ. بالإضافة إلى ذلك، فقد أدرك أن معادلاته لا تحتوي على تباين مشترك عام، مما يعني أنها لم تجعل جميع الحركات المتسارعة وغير المنتظمة نسبية، كما فشلت أيضًا في تفسير الشذوذ الذي لاحظه علماء الفلك في مدار كوكب هيما (عطارد). إن الحضيض الشمسي لكوكب عطارد، أي النقطة الأقرب إلى الشمس، يتحرك تدريجيا بطريقة لا يمكن تفسيرها بالفيزياء النيوتونية، ولا بنسخة أينشتاين من نظريته في ذلك الوقت.
واجه أينشتاين ساعتين موقوتتين: فقد شعر بأن هيلبرت كان يقترب من المعادلات الصحيحة، ووافق على إعطاء سلسلة من أربع محاضرات رسمية حول نظريته في أيام الخميس من شهر نوفمبر لأعضاء الأكاديمية البروسية. وكانت النتيجة شهراً عاصفاً ومرهقاً كافح خلاله أينشتاين مع سلسلة من المعادلات والتصحيحات والتحديثات التي كافح من أجل إكمالها.
حتى عندما وصل أينشتاين إلى القاعة الكبرى لمكتبة الدولة البروسية في الرابع من نوفمبر لإلقاء أولى محاضراته، كان لا يزال يكافح من أجل نظريته. بدأ قائلاً: "على مدى السنوات الأربع الماضية، كنت أحاول تأسيس نظرية عامة للنسبية." وبصراحة كبيرة، قام بتفصيل المشاكل التي واجهها، واعترف بأنه لم يتمكن بعد من صياغة معادلات توفر حلاً كاملاً.
لقد تعرض أينشتاين للتعذيب على يد الإبداع العلمي المحموم، وهو أحد أكثر العذابات التي عرفها التاريخ تركيزًا. وفي الوقت نفسه واجه أزمات شخصية في عائلته. استمرت الرسائل في الوصول من زوجته المنفصلة عنه تطالبه بالمال وتناقش المبادئ التوجيهية المتعلقة بعلاقته مع ابنيهما. ومن خلال وساطة صديق مشترك، طلبت منه ألا يطلب من أطفالهما القدوم لزيارته في برلين، حيث قد يكتشفون علاقته الغرامية. وأكد أينشتاين لصديقه أنه يعيش في برلين في جسده، وأن شقته "المنعزلة" تتمتع "بجو يكاد يشبه الكنيسة". أجاب الصديق، في إشارة إلى عمل أينشتاين في النسبية العامة، "ويجب أن يكون الأمر كذلك، حيث أن هناك قوى إلهية غير عادية تعمل هناك".
في الواقع، في اليوم الذي قدم فيه مقالته الأولى، كتب رسالة مؤلمة ومفجعة إلى ابنه الأكبر، هانز ألبرت، الذي عاش في سويسرا: "لقد تلقيت بالأمس رسالتك الصغيرة الثمينة وقد أسعدتني كثيرًا. لقد كنت قلقة بالفعل من أنك لا تريد الكتابة لي بعد الآن... سأطالب بأن نكون معًا لمدة شهر كل عام حتى تتمكن من رؤية أن لديك أبًا مرتبطًا بك ويحبك. يمكنك أيضًا أن تتعلم مني الكثير من الأشياء الجميلة والجيدة، والتي لا يستطيع أي شخص آخر أن يمنحك إياها بهذه السهولة... في الأيام القليلة الماضية، أكملت واحدة من أفضل المقالات في حياتي كلها؛ عندما تكبر، سأخبرك عنه."
لقد وقع باعتذار صغير لأنه بدا منفصلاً للغاية. وكتب: "غالباً ما أكون منهمكاً في عملي لدرجة أنني أنسى تناول الغداء".
كان أينشتاين أيضًا متورطًا في دعوى قضائية وأشياء متوترة مع هيلبرت. وعلم أن عالم الرياضيات من غوتنغن قد حدد العيوب في معادلات "أنتويرب". أينشتاين الذي كان خائفًا من ضياع حق المتحرك الأول، كتب إلى هيلبرت رسالة أخبره فيها أنه اكتشف العيوب بنفسه، وأرفق بالرسالة نسخة من محاضرته في 4 نوفمبر.
وفي محاضرة أينشتاين الثانية، التي ألقاها في 11 نوفمبر، فرض شروط ارتباط جديدة، والتي بموجبها كان لمعادلاته تباين مشترك عام. ومع ذلك، فقد تبين أن التغيير لم يحسن الوضع بشكل كبير. لقد كان قريبًا من الإجابة النهائية لكنه لم يحرز تقدمًا يذكر. وهذه المرة أيضًا أرسل مقالته إلى هيلبرت وسأله عن سير رحلته. "فضولي يعيق عملي!" هو كتب.
أرسل له هيلبرت إجابة لا بد أنها أزعجت أينشتاين. وقال إن لديه "حلاً لمشكلتك الكبرى"، ودعا أينشتاين للحضور إلى غوتنغن في السادس عشر من تشرين الثاني (نوفمبر) والاستمتاع بسماعه. وكتب هيلبرت: "بما أنك مهتم جدًا، فسوف يسعدني أن أعرض لك نظريتي بكل تفاصيلها يوم الخميس المقبل". "أنا وزوجتي سنكون سعداء للغاية إذا بقيت معنا." ثم، بعد التوقيع باسمه، شعر هيلبرت بأنه مضطر إلى إضافة حاشية مزعجة ومزعجة. "كما أفهم مقالتك الجديدة، فإن الحل الذي قدمته يختلف تمامًا عن حلّي."
توصل الى قرار
كتب أينشتاين أربع رسائل في 15 تشرين الثاني (نوفمبر)، الاثنين، توفر لنا نافذة على أعماله الدرامية المهنية والشخصية المتشابكة. أثار أمام هانز ألبرت احتمالية رغبته في الذهاب إلى سويسرا في عيد الميلاد لزيارته. وقال لابنه: "ربما يكون من الأفضل لنا أن نكون وحدنا في مكان ما"، مثل نزل منعزل. "ما رأيك؟"
ثم كتب لزوجته المنفصلة رسالة مصالحة شكرها فيها على استعدادها لتجنب "تقويض علاقتي مع الأطفال". وأخبر صديقًا أيضًا: "لقد أدخلت تغييرات على نظرية الجاذبية، بعد أن أصبح واضحًا لي أن هناك فجوة في براهيني المبكرة... أحب أن آتي إلى سويسرا في ليلة رأس السنة الجديدة لرؤية نظريتي". الابن العزيز."
كما رد على هيلبرت ورفض دعوته لزيارة غوتنغن في اليوم التالي. ولم تخف رسالته قلقه: "إن التلميحات التي قدمتها في رسائلك تثير أعلى التوقعات. ومع ذلك، فأنا مجبر على التخلي عن الذهاب إلى غوتنغن... فأنا متعب للغاية وأعاني من آلام في المعدة... إذا كنت تستطيع، من فضلك أرسل لي مسودة بحثك لتهدئة نفاد صبري."
وفي سباقه المتسرع للنجاح في إيجاد الصيغة الدقيقة لنظريته، وصل أينشتاين إلى اختراق حوّل قلقه إلى شعور بالتعالي. لقد اختبر مجموعة من المعادلات المعاد كتابتها لمعرفة ما إذا كانت ستؤدي إلى النتائج الصحيحة للانحراف غير العادي في مدار كوكب هيما. كانت الإجابة التي تم الحصول عليها صحيحة: فقد تنبأت معادلاته بأن الحضيض الشمسي سينحرف بحوالي 43 ثانية قوسية لكل قرن. لقد كان متحمسًا جدًا لدرجة أن قلبه رفرف وصدم. وقال لأحد زملائه: "لم أعرف روحي من هذا القدر من الإثارة والفرح". وفي أذني فيزيائي آخر، ابتهج قائلاً: "إن نتائج حركة الحضيض الشمسي لكوكب هيما تملأني بارتياح كبير. فكم نستفيد من الدقة الفائقة في علم الفلك، والتي كنت أسخر منها سرًا!»
في صباح محاضرته الثالثة، في 18 نوفمبر، تلقى أينشتاين بحث هيلبرت الجديد وأذهل عندما رأى مدى تشابهه مع عمله. كان رده على هيلبرت أمرًا واقعيًا، ولا شك أنه مصمم للإعلان بشكل قاطع عن أولوية عمله: "إن النظام الذي تقدمه يتطابق، بقدر ما أستطيع أن أرى، تمامًا مع ما اكتشفته في الأسابيع الأخيرة وقدمته إلى الأكاديمية"، كتب. أقدم اليوم إلى الأكاديمية مقالًا أستنتج فيه كميًا من النسبية العامة، دون أي فرضيات إرشادية، حركة الحضيض الشمسي لكوكب هيما. ولم تتمكن أي نظرية للجاذبية من تحقيق هذا الإنجاز حتى الآن."
استجاب هيلبرت بلطف وسخاء في اليوم التالي، ولم يطالب بأي أسبقية لنفسه. وكتب "تهانينا الحارة على غزو حركة الحضيض". "لو كان بإمكاني إجراء الحسابات بنفس سرعتك، لكان على الإلكترون في معادلاتي أن يستسلم، وكان على ذرة الهيدروجين أن تصدر خطاب اعتذار رسمي تشرح فيه سبب عدم إصدارها للإشعاع." ومع ذلك، في اليوم التالي، أرسل هيلبرت مقالًا إلى مجلة غوتنغن العلمية يصف فيه نسخته الخاصة من معادلات النسبية العامة. العنوان الذي اختاره للعمل لم يتفوق في التواضع. أطلق عليها "أساسيات الفيزياء".
ولا يُعرف ما إذا كان أينشتاين قد قرأ مقالة هيلبرت بعناية، أم أنها أثرت على تفكيره وهو يعد محاضرته الرابعة للأكاديمية البروسية، وهي القمة التي كان يستهدفها. وفي النهاية، تمكن من إنتاج محاضرته الأخيرة في 25 نوفمبر بعنوان "معادلات مجال الجاذبية"، وهي مجموعة من المعادلات المتغيرة التي تحدد النظرية العامة للنسبية.
لقد كان الأمر بعيدًا عن الوضوح بالنسبة للشخص العادي، على عكس E=mc2، على سبيل المثال. ومع ذلك، مع التدوين المقتضب للموترات، حيث يمكن ضغط التعقيدات المتفرعة في علامات صغيرة على هوامش الحروف، فإن جوهر معادلات أينشتاين الميدانية مضغوط بما يكفي لتزيين القمصان التي يرتديها المهوسون بالفيزياء. وفي أحد إصداراته العديدة يمكن كتابته على النحو التالي:
Rμν-½ gμνR = -8πGTμν
يصف الجانب الأيسر من المعادلة - والذي يُعرف الآن باسم موتر أينشتاين ويمكن كتابته ببساطة باستخدام التعبير Gμν - كيف يتم تشويه هندسة الزمكان وتشويهها بواسطة الأجسام ذات الكتلة. يصف الجناح الأيمن حركة المادة في مجال الجاذبية. يُظهر التفاعل بين الجناحين كيف تقوم الأجسام بانحناء الزمكان، وكيف يؤثر هذا الانحناء بدوره على حركة الأجسام.
منذ ذلك الحين، وحتى يومنا هذا، هناك جدل حول الأسبقية حول مسألة أي عناصر المعادلات الرياضية للنسبية العامة تم اكتشافها لأول مرة بواسطة هيلبرت وليس بواسطة أينشتاين. مهما كانت الحقائق، فإن نظرية أينشتاين هي التي حصلت على صياغة رسمية من خلال هذه المعادلات، وهي النظرية التي شرحها لهيلبرت خلال فترة وجودهما معًا في غوتنغن في صيف عام 1915. وقد لاحظ هيلبرت ذلك بلطف شديد في النسخة النهائية من ورقته: "إن ويبدو أن معادلات الجاذبية التفاضلية الناتجة تتفق مع نظرية النسبية العامة المذهلة لأينشتاين. وكما لخص الأمر لاحقًا: "إن أينشتاين هو من قام بالعمل، وليس علماء الرياضيات".
لقد تعرض أينشتاين للتعذيب على يد الإبداع العلمي المحموم، وهو أحد أكثر العذابات التي عرفها التاريخ تركيزًا. وفي الوقت نفسه، واجه أزمات شخصية بين أفراد عائلته.
وفي غضون أسابيع قليلة، استعاد آينشتاين وهيلبيرت صداقتهما. اقترح هيلبرت أن يصبح أينشتاين عضوًا في الجمعية الملكية للعلوم في غوتنغن، ورد أينشتاين برسالة صادقة يصف فيها كيف لا ينبغي لشخصين لمحا نظريات سامية أن يستسلما للمشاعر الدنيوية. كتب أينشتاين: "لقد نشأت بيننا عداوة معينة في الماضي، ولا أرغب في تحليل أسبابها". "لقد حاربت شعور المرارة الذي رافقه بنجاح كامل. أشعر مرة أخرى بمودة خالصة تجاهك وأطلب منك أن تحاول الرد بالمثل. بكل المقاييس، سيكون من العار ألا يستمتع الصديقان الحقيقيان، اللذان أنقذا نفسيهما إلى حد ما من عالمنا البائس، بصحبة بعضهما البعض.
"أعنف الأحلام"
كان فخر أينشتاين مفهوما. وفي سن السادسة والثلاثين، أنتج إعادة كتابة دراماتيكية لمفاهيمنا حول الكون. لم تكن نظريته النسبية العامة مجرد تفسير لأي بيانات تجريبية أو اكتشاف مجموعة أكثر دقة من القوانين. لقد كانت طريقة جديدة تمامًا للتواصل مع الواقع.
وبمساعدة نظريته النسبية الخاصة، أظهر أينشتاين أن المكان والزمان ليس لهما وجود مستقل، ولكنهما يشكلان معًا نسيجًا من الزمكان. الآن، بمساعدة النسخة العامة من النظرية، لم يعد هذا النسيج من الزمكان مجرد ساحة تحتوي على الأشياء والأحداث. وبدلاً من ذلك، فقد تلقت ديناميكيات خاصة بها، تحددها حركة الأشياء الموجودة داخلها، وهي بدورها ساعدت في تحديد تلك الحركة نفسها - تمامًا كما ينحني نسيج الترامبولين مثل كرة البولينج وبعض كرات البلياردو التي تتدحرج على طولها وبما أن نفس الانحناء الديناميكي لنسيج الترامبولين سيحدد بدوره مسار الكرات المتدحرجة فسوف يتسبب في تحرك كرات البلياردو نحو كرة البولينج.
إن انحناء ورفرف نسيج الزمكان يفسر الجاذبية، وما يعادلها من التسارع والنسبية العامة لجميع أشكال الحركة. في رأي بول ديراك، رائد ميكانيكا الكم والحائز على جائزة نوبل، كان هذا "على الأرجح أعظم اكتشاف علمي على الإطلاق". وقد وصفها ماكس بورن، أحد عمالقة فيزياء القرن العشرين العظماء الآخرين، بأنها "أعظم مشروع عمل عليه التفكير البشري حول الطبيعة على الإطلاق، وهو المزيج الأكثر روعة من البصيرة الفلسفية، والحدس الجسدي، والمهارة الرياضية".
لقد استنفدت العملية برمتها أينشتاين. انهار زواجه وأحدثت الحرب دماراً في أوروبا، لكن أينشتاين كان أكثر سعادة من أي وقت مضى. "لقد تحققت أحلامي الجامحة"، قال ذلك وهو يبتهج في آذان صديقه المقرب، المهندس ميشيل بيسو. "التباين العام. إن حركة الحضيض الشمسي لكوكب عطارد دقيقة بشكل لا يصدق." ووقع بعبارة: "راضي ولكن كابوت".
وبعد سنوات، عندما سأله ابنه الصغير إدوارد عن سبب شهرته، أجاب أينشتاين بصورة بسيطة، واصفًا رؤيته الأساسية بأن الجاذبية هي تشويه لنسيج الزمكان. وقال: "عندما تزحف الخنفساء العمياء على سطح فرع منحني، فإنها لا تلاحظ أن المسار الذي سلكته منحني بالفعل". "لقد حالفني الحظ ولاحظت ما لم تلاحظه الخنفساء."
عن الكتاب
والتر إيزاكسون
وهو الرئيس التنفيذي لمعهد أسبن. وكان رئيس شبكة سي إن إن ورئيس تحرير مجلة "تايم". ألف إيزاكسون عدة كتب، من بينها كتاب "ستيف جوبز" (انظر أو بالعبرية ترجمة ايلا بيشن ونعومي كرمل، دار مودن للنشر، 2011).
لمزيد من القراءة
معادلات مجال الجاذبية. أينشتاين في Preussische Akademie der Wissenschaften، Sitzungsberichte، الصفحات 844-847؛ 2 ديسمبر 1915.
حول النظرية المعممة للجاذبية. البرت اينشتاين؛ أبريل 1950.
مقابلة مع أينشتاين. أنا برنارد كوهين؛ يوليو 1955
أينشتاين حياته وعالمه. والتر إيزاكسون، من الإنجليزية: ديفيد ميدار، دار نشر الكتب، 2011.
المزيد عن الموضوع على موقع العلوم:
تعليقات 94
آمل ألا تكون هذه معلومات سرية (أجد أنه من الصعب جدًا تصديقها) إذا كان الأمر كذلك فلا تجب أو تقول أنه من المستحيل قول ذلك.
هل هبطت أيضًا وأقلعت بطائرة شبحية؟ أم أنكم تتعاملون فقط مع الملاحة والإلكترونيات والتسليح؟
منافس
بدون سبب معين...فقط حتى لا يفتروا على هذه الطائرة 🙂
لقد طرت أيضًا على متن طائرات أخرى، ولكن ليس لفترة طويلة.
معجزات,
هل ستقود طائرة فانتوم؟؟ نجاح باهر للإعجاب! لم أكن لأفكر ولو للحظة...
ولماذا "لا على الإطلاق" فيما يتعلق بالطيار؟
إسرائيل
في الواقع مكان رائع - خاصة في الجزء العلوي من التلفريك 🙂
انتظرت. ربما لأنني اكتشفت أسرارًا عسكرية.
الذهاب إلى السرير، والعودة من بالم سبرينغز غدا.
هناك الآلاف من توربينات الرياح هنا لتوليد الكهرباء، وهو مشهد يثلج الصدر حقًا.
مساء الخير.
منافس
بالتأكيد لا. أود أن أبحر…
معجزات,
"إسرائيل، آسف لأنني أحدثت ضجة لك..."
ماذا تعني بالضبط لا تقل لي أنك طيار مقاتل..
المعجزات
ليس سيئًا، خلاصة القول هي أنهم ضربوا وهذا هو المهم.
ليس مثل الـ 101 خضرة التي من شأنها أن تصيب أي شيء سوى الهدف..
منافس
كانت طائرات الفانتوم هي العمود الفقري للبحرية، حيث تم تصميم الطائرة خصيصًا لحاملات الطائرات. وهي أيضًا الطائرة الوحيدة التي كانت ضمن فريق الاستعراضات الجوية التابع للبحرية - الملائكة الزرقاء، وأيضًا ضمن فريق القوات الجوية الأمريكية - ثندربيردز.
التسارع أفقي، أليس كذلك؟ فكر فيما يحدث عند الإقلاع الحاد - تشعر أن الجزء الخلفي من الكرسي يضغط عليك، أليس كذلك؟ إنه يساوي بالضبط التسارع الطولي!
يوجد لدى بعض مدربي الطيران نظام حركة يحاول محاكاة التسارع. عند الإقلاع، يقوم النظام برفع المقدمة للأعلى، وعند الكبح للهبوط يخفض المقدمة للأسفل. لم تعتقد أن مبدأ التكافؤ الذي وضعه أينشتاين سيكون له فائدة لمدرب طيران HA من السبعينيات، أليس كذلك؟ 🙂 وربما لم تعتقد أن هذا المدرب تأسس في البداية في إيران...
إسرائيل
آسف لإزعاجك….
ربما مظهره الضخم يخلق شعورا بالثقل. هل كان من الشائع أن تقلع الطائرة الوهمية من حاملة طائرات؟ لا أذكر أنني رأيت مثل هذه الطائرات تقلع من حاملة طائرات، لكن ربما لا أتذكر بشكل صحيح.
ليس حقيقيًا. نفس حجم الطائرة F-18 وأصغر من الطائرة F-14.
ومن المثير للاهتمام، أنني تذكرت أنني كنت أرى دائمًا طائرات F14 وF18 تقلع منها، ولا أتذكر رؤية طائرات فانتوم تقلع من حاملة طائرات في الأفلام، إنها طائرة ثقيلة جدًا.
https://www.google.com/search?q=f4+carrier&rlz=1C1AVSW_enIL374IL375&espv=2&biw=1360&bih=677&source=lnms&tbm=isch&sa=X&ved=0ahUKEwiJ0OXchNbLAhUE92MKHZJ5AN0Q_AUIBygC
معجزات,
هل أنت متأكد من أن الطائرات الوهمية تعمل من حاملة طائرات؟
على أية حال، التسارع أفقي، الطيار يشعر بأنه يُدفع نحو مؤخرة الكرسي، لم أفهم لماذا هذا يجعله يظن أنه يحلق؟
ملحوظة: عانى العديد من الطيارين من إصابات في العمود الفقري بسبب استخدام المقعد القذفي، وهذا بالتأكيد أمر متطرف.
معجزات,
هل أنت متأكد من أن الطائرات الوهمية تعمل من حاملة طائرات؟
على أية حال، التسارع أفقي، الطيار يشعر بأنه يُدفع نحو مؤخرة الكرسي، لم أفهم لماذا هذا يجعله يظن أنه يحلق؟
ملاحظة: لقد عانى العديد من الطيارين من إصابات في العمود الفقري نتيجة استخدام المقعد القذفي، وهو أمر شديد بالتأكيد.
المعجزات
الفانتوم هو باب الحظيرة متصل به موتورين.. أقوى شيء في العالم.
في العريش أثناء تدريب آمنة في المدى 58 يفتحون النار علينا من ارتفاع 0.. الشيء الأكثر رعبا في العالم.
منافس
حكايتان من طائرات الفانتوم.
الأول أنه عند الإقلاع من حاملة الطائرات يكون التسارع هائلا، وفي الليل كان هناك طيارون يظنون أن الطائرة تقلع. وكرد فعل طبيعي، اندفعوا ودخلوا البحر.
الثاني - كرسي الإخلاء يخرج من الطائرة ومعه شحنة تنفجر ... لذا الفكرة ليست متطرفة 🙂
بالمناسبة، أدركت فجأة أن المثال الذي قدمته من قبل لم يكن جيدًا، بيت القصيد هو أن المصعد يجب أن يكون موجودًا على الأرض (في حالة الجاذبية) حتى يشعر الشخص الموجود بداخله بقوة الجاذبية. الكوكب، إذا كان المصعد في الفضاء والكوكب يسحبه نحوه، حتى يصطدم بالأرض، فإن الشخص الموجود في المصعد سيشعر بانعدام الجاذبية (سوف يطفو داخله) تمامًا مثل الوزن في مقياس التسارع.
من الجيد أن نأخذ الأمر إلى حالة متطرفة... لا أعتقد أن هذا كان نية الشاعر، أعتقد أن أينشتاين كان يقصد في هذا المثال تسارعًا مستمرًا عبر الزمن من شأنه أن يعادل قوة الجاذبية.
منافس
ومن ناحية أخرى - وجدت موقفاً أنت فيه على حق. لا يمكن للجاذبية أن تظهر فجأة، لكن التسارع يمكن أن يظهر! فكر في سفينة فضائية بها شحنة متفجرة كمحرك. دفعة واحدة - تسارع هائل. الجاذبية لا يمكن أن تنشأ فجأة، وهكذا ستعرف يقيناً أنها تسارع 🙂
معجزات,
انا افهم ما تقول.
في مدخل "مقياس التسارع" على ويكيبيديا، يوجد رسم متحرك جميل يوضح ببساطة مبدأ تشغيل مقياس التسارع - صندوق به زنبرك متصل بأحد جوانبه الداخلية مع وجود وزن في نهايته. عندما يتحرك الصندوق للأمام/للخلف (على المحور المناسب)، يتسبب الوزن في تمدد الزنبرك أو انكماشه.
الغريب، الآن بعد أن فهمت كيفية عمل مقياس التسارع، أرى أن المثال الذي قدمته هو حالة واضحة لحالة حيث يتسارع جسم سرعته (باتجاه الكوكب) لكن مقياس التسارع يفشل في قياس هذا التسارع لأن كلا من الصندوق، و يتحرك الربيع والثقل معًا في نفس الوقت ويتسارعان نحو الكوكب.
يا قطعة دا خلل في الجهاز 🙂
منافس
دعونا نفكر في كيفية بناء مقياس التسارع لدينا. الطريقة البسيطة لتخيله هي كقضيب به زنبرك متوازي، الزنبرك مثبت على القضيب من أحد طرفيه ويوجد وزن في الطرف الآخر.
هذا العداد يطفو في الفضاء. دفعة واحدة - تقوم بتسريع جميع أجزائه في اتجاه معين. ماذا سيظهر الآن؟
معجزات,
لا أفهم سبب اختلافك مع العبارة 1، لأنه بمجرد ظهور الكوكب تحت مقياس التسارع، يبدأ مقياس التسارع على الفور (حسنًا، بعد أقل من ربع ثانية) في الانجذاب إليه، فلماذا لا؟ تظهر على الفور القراءة؟ وما يهمه أنه محاط بظرف مفتوح يسمى "المصعد"، لماذا يؤثر ذلك على قراءته؟
إذا كان مقياس التسارع يطفو في الفضاء فقط، وليس داخل المصعد، فهل ستتغير إجابتك؟
إسرائيل
يصف ليونارد سسكيند ما يحدث لسفينة فضائية تسقط في ثقب أسود، سواء من منظور راكب في المركبة الفضائية أو من الخارج.
أما الراكب، فطالما أن مشتق الجاذبية على طول جسمه لا يذكر، فإنه لن يشعر بأي شيء، حتى عند عبور محيط الأحداث.
أما بالنسبة للمراقب الخارجي، فإن سفينة الفضاء تتحطم في أفق الحدث.
المعجزات
ليس بالضرورة، ربما الخصم على حق.
تزداد الجاذبية - تخيل أنك تقترب من كتلة كبيرة، حتى الثقب الأسود، بسرعة هائلة. كلما اقتربت، كلما زاد السحب ومعه التسارع الملحوظ من الخارج.
نظرًا لأن مفارقة الشحنة التي ذكرتها سابقًا أثبتت عدم التكافؤ المطلق، أي أن هناك فرقًا بين التسارع والجاذبية، فمن الممكن أنه في الحالة التي وصفتها، سيُظهر مقياس التسارع قراءة بالفعل.
الذهاب إلى بالم سبرينغز.
منافس
أنا لا أتفق مع 1. سيظهر مقياس التسارع باستمرار 0. لا تعتقد أنه في الوقت 0 فجأة توجد جاذبية. يجب أن يستغرق الأمر وقتًا - إنها الفيزياء...
معجزات,
فيما يتعلق بالمثال الذي قدمته، ليس لدي ما أقوله في الوقت الحالي، يبدو غريبًا بعض الشيء بالنسبة لي، لا أعرف.
وفكرت بمثال أبسط يوضح (في رأيي) أن هناك فرقا بين الحالتين اللتين ذكرتهما سابقا. دعونا نتخيل مصعدًا مفتوحًا يطفو في الفضاء الخارجي، مع وجود مقياس تسارع يطفو في المركز. أخبرني ما إذا كنت توافق على الادعاءين التاليين:
1. إذا ظهر فجأة كوكب كبير على بعد حوالي كيلومتر واحد أسفل المصعد، فسيبدأ على الفور في الانجذاب إليه كل من المصعد ومقياس التسارع، وسيظهر مقياس التسارع على الفور قراءة أكبر من الصفر، حيث تسحبه الجاذبية نحو الأرض ( سيُظهر مقياس التسارع قراءة حتى قبل أن يصل إلى جوانب المصعد!) .
2. إذا بدأ شخص فجأة، بدلاً من الكوكب، في سحب المصعد "لأعلى" (باتجاه السقف) في مثل هذه الحالة، خلافًا للقسم 1، سيستمر مقياس التسارع في إظهار تسارع صفر حتى لحظة اصطدامه بأرضية المصعد. مصعد!
هل توافق، وإذا لم يكن كذلك، وضح ذلك. أذكرك مرة أخرى أن أبواب المصعد مفتوحة ولا يوجد بها هواء ومقياس التسارع الذي يحوم في المركز معرض للفضاء الخارجي.
منافس
أنت لم تفهم ما كنت أقوله. دعونا نضع مقياس التسارع في وسط سفينة الفضاء، وهناك مساحة داخل سفينة الفضاء. إذا تسارعت سفينة الفضاء فجأة، فسيرى المقياس أن الأرضية تقترب وعندها فقط ستشعر بالتسارع. إذا خلقت الجاذبية دفعة واحدة، وبافتراض أن السفينة الفضائية ثابتة، أو عديمة الوزن، ففي رأيي سيحدث نفس الشيء بالضبط...
اجلس على كرسي - لن تشعر بالجاذبية، بل ستشعر بالضغط المضاد الذي يمارسه المقعد.
مد يدك أفقيا - حتى الآن لا تشعر بالجاذبية، بل تشعر بجهد العضلات التي تقاوم الجاذبية. لا تصدق؟ حرّر العضلات ولن تشعر بأي قوة 🙂
واو مذهل، غير بديهي تمامًا.
منافسة،
على افتراض أن الطائرة مليئة بالهواء "العادي"، فإن بالون الهيليوم سيتحرك للأمام بالفعل...
https://www.youtube.com/watch?v=y8mzDvpKzfY
معجزات,
أنا لا أصر على أي شيء وبالتأكيد لا أفترض أن النظرية النسبية غير صحيحة، سيكون من الغباء افتراض مثل هذا الشيء. أنا فقط أحاول معرفة كيف تعمل الأشياء.
لكن يبدو لي أنني فهمت إلى حد كبير أين يكمن خطأي، أحتاج إلى التفكير في الأمر أكثر قليلاً، لكن يبدو لي أن إجابة سؤالي تتغير إذا كان مصعدًا مغلقًا مملوءًا بالهواء، أو مفتوحًا المصعد الذي يتعرض للفضاء الخارجي.
في حالة المصعد المغلق، يبدو لي أنه إذا قاموا بسحبه للأعلى، فسيظهر مقياس التسارع على الفور قراءة لأنه سيتحرك على الفور مع الهواء المحصور في المصعد، تمامًا مثل بالون الهيليوم في الطائرة التي تتسارع ويقلع، إذا كان البالون في وسط الطائرة عندما تكون الطائرة لا تزال واقفة، فحتى عندما يتسارع المنطاد سيبقى هناك ولن ينجرف نحو الجزء الخلفي من الطائرة.
من ناحية أخرى، إذا كان المصعد مفتوحًا وبدأت في سحبه للأعلى، ففي هذه الحالة يبدو لي أن مقياس التسارع سيظهر قراءة فقط عندما يصطدم بجوانب المصعد وليس قبل ذلك.
(معجزات إذا كان ما قلته من قبل أن المصعد يبقى في مكانه أزعجك بالنظرية النسبية، فلنفترض أنه مثبت على عمود صلب متصل بالأرض)
منافس
سؤالك واضح تمامًا، حتى بدون الأرضية، لكن وصف الجاذبية المضاعفة فجأة أمر مستحيل فيزيائيًا.
ولكن إذا كان الرئيس هو الذي يضاعفها، فالإجابة هي نعم.
وأيضا سلبية.
الرئيس كلي القدرة وليس لديه مشكلة في المضاعفة وإذا كان العداد كبيرًا بدرجة كافية فسوف يرتفع بدلاً من السقوط.
إسرائيل
أنت على حق... حاولت أن أبين أنه إذا افترضت شيئا غير منطقي فإنك تصل إلى نتائج غير منطقية.
منافس
لماذا تصر على تجاهل ما قلته؟ إذا افترضت أن النظرية النسبية العامة خاطئة وأخرجت منها أن النظرية خاطئة - فأنت لم تثبت شيئا.
وفي الحالة التي سيتم فيها كسر وصف مبدأ التكافؤ. وماذا في ذلك؟
يحوم مقياس التسارع في وسط المحطة ويظهر قراءة التسارع/الصفر، والسؤال هو ما إذا كانت جاذبية الأرض زادت فجأة بمقدار ضعفين فإن مقياس التسارع سيُظهر قراءة مختلفة عن الصفر حتى قبل أن يصل إلى الأرض أو أي شيء آخر.
إسرائيل،
لقد تعقيدت الأمور، نحن نتحدث عن تجربة فكرية بسيطة، لنفترض أن كتلة الأرض تتضاعف فجأة لأن هذا ما أراده الله، وعندما قلت "سوف تظهر قراءة على الفور" كنت أقصد قبل أن يضرب الارضية.
(هذه ليست مناقشة حول نظرية الكم في الوقت الحالي والتأثير الفوري على الجسيمات، هذه مناقشة أخرى)
الجاذبية الأرضية لن تزيد مرتين إلا إذا وضعت بجانبها كتلة تساوي كتلتها. فإذا افترضنا أنك أحضرت إلى مركزه نجمًا نيوترونيًا مضغوطًا بسرعة الضوء تقريبًا، فإن تأثير الكتلة المضاعفة سيصل إلى مقياس التسارع عند سرعة الضوء.
لا أعرف ما هي الحسابات للمشتقة الثالثة، ولكن عندما يستقر التسارع ستكون القراءة 0 في فهمي.
مساء الخير.
ماذا يمكنني أن أقول لك، ما تقوله ليس له معنى بالنسبة لي. هل تقول أنه إذا قام رائد فضاء في المحطة الفضائية بوضع مقياس تسارع بحيث يطفو في وسط الغرفة (وسيظهر بالطبع تسارعًا صفرًا)، فإذا تضاعفت جاذبية الأرض فجأة، فلن يُظهر مقياس التسارع قراءة على الفور (التسريع)؟؟
"إذا قمت بتسريع مركبة فضائية بتسارع ثابت مع مرور الوقت، فسوف تصل في النهاية إلى سرعة الضوء"
??
في أي لحظة من التسارع، ستكون بنفس السرعة تمامًا: 0. وفي أي لحظة من التسارع، سوف يتحرك الضوء بعيدًا عنك بنفس السرعة تمامًا: c
منافس
للتوضيح: ليس من الضروري أن يعمل مبدأ التكافؤ في حالة الجاذبية التي تنشأ في زمن الصفر. ينص المبدأ على أنه لا يمكن التمييز بين التسارع "الطبيعي" والجاذبية. إذا قمت بتسريع سفينة فضائية بتسارع ثابت مع مرور الوقت، فسوف تصل في النهاية إلى سرعة الضوء، ومن ثم قد تتمكن من معرفة ذلك.
عاصفه
البعد الزمني موجود في قسم الشيخوخة. الجميع يصل إلى هناك.
1. تبدأ قوة الجاذبية بالتأثير فجأة (لكن المصعد يبقى في نفس النقطة بالنسبة للأرض! ولا يتحرك) ما سيحدث هو أن مقياس التسارع، كما ذكرنا من قبل، كان يحوم على ارتفاع متر فوق أرضية الأرض. سيُظهر المصعد على الفور قراءة وينزل باتجاه أرضية المصعد.
وماذا سيحدث بعد ثانية؟ هل سيستمر مقياس التسارع في إظهار القراءة؟ ففي النهاية، هو في حالة سقوط حر، فلماذا يرى أي شيء؟
منافس
لاحظ ما فعلته. الافتراض بأن النسبية العامة غير صحيحة، ومن ثم الاستنتاج بأن النسبية العامة غير صحيحة.
وعلى أية حال، كما كتبت سابقًا - فإن العداد سيرى أرضية المركبة الفضائية تقترب منه بسرعة. في كلتا الحالتين، سيقيس العداد 0 تسارع حتى يصل إلى الأرض.
الحياة والمعجزات,
فرضيتي هي أن المصعد لا يتحرك ويبقى ساكنا، لنفترض أنه يحوم على ارتفاع كيلومتر واحد فوق كوكب أطفأ الله جاذبيته، الآن أمامنا خياران:
1. تبدأ قوة الجاذبية بالتأثير فجأة (لكن المصعد يبقى في نفس النقطة بالنسبة للأرض! ولا يتحرك) ما سيحدث هو أن مقياس التسارع، كما ذكرنا من قبل، كان يحوم على ارتفاع متر فوق أرضية الأرض. سيُظهر المصعد على الفور قراءة وينزل باتجاه أرضية المصعد.
2. تظل الجاذبية متوقفة ولكن يبدأ شخص ما (الله) في سحب المصعد للأعلى بعيدًا عن الكوكب، وفي هذه الحالة سيظهر مقياس التسارع صفرًا (على عكس المثال السابق) حتى لحظة اصطدام أرضية المصعد به من الأسفل، وعندها فقط وسوف تبدأ تظهر التسارع.
أرغب في سماع رأيك.
منافس
مثال مثير للاهتمام. لاحظ أن جهاز القياس الخاص بك في حالة سقوط حر - فلن يشعر بوجود الجاذبية، بل سيلاحظ فقط أن أرضية المصعد تلامسه.
للخصم
أفترض أن نفس الكوكب ظهر خلال 0 مرة. لنفترض أن الله نقلها من حالة "الإيقاف" إلى حالة "التشغيل".
أنت تدعي أن مقياس التسارع سوف يستشعر (القسم 1).
هذا. أن. حاول تصميم مقياس التسارع هذا. لا تنس أن المصعد ومحتوياته في حالة سقوط حر. ستجد أنه من المستحيل التخطيط لذلك. النظرية النسبية مبنية على هذا.
هل هناك دليل على وجود البعد الزمني؟
أود أن أسمع إشارة إلى التجربة الفكرية التي اقترحتها باستخدام مقياس التسارع.
اعتبر الموضوع مغلق . 😀
إسرائيل
لاحظت هذه الجملة 🙂 محيرة حقا.
والأكثر من ذلك أن هناك عدة مواقع تتحدث عن ذلك، ويقولون ما قلته، وما قاله ألبينزو - أن التكافؤ يشير فقط إلى الأنظمة المحلية.
المعجزات
شكرا جزيلا لهذه المادة. وأخيرا شرح شامل، وإن لم يكن كاملا، للمشكلة.
ومن ناحية أخرى، فإن حقيقة وجود "مفارقة الشحن" على الإطلاق تظهر أن السؤال صحيح بالتأكيد، أليس كذلك؟ يشتمل الحل على موتر الانحناء ومصيدة مينكوفسكي، مما يوضح أن الحل البسيط "باتجاه الخارج، الإلكترون لا يتسارع وبالتالي لا يشع" هو حل بسيط بعض الشيء.
الحل بالمناسبة لا يظهر كاملا في المقال، فقط إشارات إليه.
لاحظ أيضًا أن المقالة تنتهي بـ:
إن الإشعاع الصادر عن الشحنة المدعومة أمر مثير للفضول: أين يذهب؟ يرى بولوير (1980) [2] أن الإشعاع يذهب إلى منطقة من الزمكان لا يمكن للمراقب المتسارع والمدعوم الوصول إليها.
منافس
1. خذ إلكترونًا وضعه على الطاولة.
2. ارفع حاجبك وتجول حول الكرسي بذراعين.
إذا كان لديك تطابق في كلا الحالتين، فقد نجحت. وإذا لم يكن الأمر كذلك، فمن الواضح أنه الله. لذا
معجزات,
"منافس، لا يوجد فرق على الرغم من أنه غريب. اجلس على كرسي - أين تشعر بالجاذبية؟ ضع كتلة من الجيلي في مركبة فضائية متسارعة أو على الأرض بجوارك - سيأخذ الجيلي نفس الشكل.'
لست متأكدًا حقًا من أنك على حق، فقد فكرت في مثال أفضل من الكريمة المخفوقة. تخيل مصعدًا في مكان يحوم فيه مقياس التسارع على ارتفاع متر واحد فوق أرضية المصعد:
1. إذا ظهر كوكب كبير فجأة تحت المصعد وبدأ في ممارسة جاذبيته عليه، فسيشعر مقياس التسارع بالجاذبية على الفور، حتى قبل أن يصل إلى الأرض.
2. من ناحية أخرى، إذا بدأنا في سحب المصعد للأعلى، فلن يشعر مقياس التسارع بأي شيء وسيُظهر تسارعًا صفرًا حتى لحظة اصطدامه بالأرض.
هل أنا على حق، أم أنني على حق؟
إسرائيل
اقرأ هنا... سينقذنا كلانا: https://en.wikipedia.org/wiki/Paradox_of_a_charge_in_a_gravitational_field
منافس
لا يوجد فرق، على الرغم من أنه غريب. اجلس على كرسي - أين تشعر بالجاذبية؟ ضع كتلة من الجيلي في سفينة فضاء مسرعة أو على الأرض بجوارك - سيأخذ الجيلي نفس الشكل.
منافس
"لن يتم تطبيق القوة إلا على الجزيئات الموجودة في الجزء السفلي من الكاسترد والمتاخمة للوحة."
ألن تؤثر القوة على الجزيئات الموجودة فوقها؟ ومن جانبهم على من فوقهم؟
لكني أرى المنطق في كلامك، ربما هناك حل.
القوة المزدوجة متساوية -
عمل. الذهاب إلى العمل
والمقصود أنه لا يهم من حيث الجسم سواء كان يتسارع أو بالجاذبية، انظر سؤال الخصم. أيضا جسم مشحون.
فلماذا عندما يتسارع بمصعد متسارع في الفضاء يشع وعندما يكون في مجال جاذبية لا؟ ألا تؤثر أرضية المصعد عليه بنفس القوة في كلتا الحالتين؟ وكيف يعرف كيف يميز بينهما؟
إسرائيل،
"شكل وطعم ورائحة الكاسترد سيكون هو نفسه، لأن أرضية المصعد تمارس نفس القوة على كل جسم، عن طريق التسارع أو الجاذبية"
لقد فاتك مغزى سؤالي رغم أنني شددت عليه:
1. في حالة الجاذبية، ستعمل قوة الجاذبية بالتساوي على كل جزيء من الكاسترد، سواء في الأسفل أو في الأعلى أو في المنتصف.
2. في حالة التسارع لأعلى، فإن الأرضية فقط هي التي ستؤثر بقوة على الكاسترد، وسيتم تطبيق القوة فقط على الجزيئات الموجودة في الجزء السفلي من الكاسترد والمتاخمة للوحة.
فماذا إذن، لا فرق بين الحالتين؟
إسرائيل
كلاهما سيصلان معًا... لكن البروتون سوف يشع والنيوترون لن يشع.
البوزيترون بالطبع!
ملاءمة؟
منافس
"قل، وفي مصعدنا قطعة هلام على طبق، أو كسترد أو كريمة مخفوقة (أي شيء لين ومرن)، فهل سيكون شكلها هو نفسه في المصعد الذي لا يزال قائما وجاذبية الأرض متأثراً به، وفي مصعد موجود في الفضاء ويتسارع إلى الأعلى؟"
في فهمي، سؤالك يوضح بشكل جيد مبدأ التكافؤ. سيكون شكل الكاسترد وطعمه ورائحته هو نفسه، لأن أرضية المصعد تؤثر نفس القوة على كل جسم، في التسارع أو الجاذبية، وهذا يشمل أيضًا إلكترونات نسيم أركمان.
<img draggable="false" class="emoji" alt="" src="https://s.w.org/images/core/emoji/2.2.1/svg/1f600.svg">
إسرائيل
سأسألك - سأذهب إلى قمة برج بيزا وأسقط بروتونًا ونيوترونًا - من سيصل إلى الأرض أولاً؟
المعجزات
يتحدث مبدأ التكافؤ فقط عما يشعر به الإلكترون. لم يكن لديك ما يكفي؟ 🙂
هل يمكنك توضيح الفرق من حيث شعور الإلكترون بين التسارع والجاذبية؟ ألا يشعر بنفس الشيء تمامًا؟
جالامود الكترون 🙁
إسرائيل
إلى الخارج، لا يتسارع الإلكترون وبالتالي لا يشع. يتحدث مبدأ التكافؤ فقط عما يشعر به الإلكترون. لم يكن لديك ما يكفي؟ 🙂 🙂
منافس
هناك اسباب كثيرة لهذا. الأول هو أن المحطة سوف تنهار ببساطة. السبب الثاني هو أن قوة الجاذبية تعتمد على نصف القطر، ولأن الشخص أكبر بالنسبة لنصف القطر، فإن الرأس سيكون في جاذبية منخفضة جدًا، أو الساقين في جاذبية عالية جدًا.
وسؤال آخر
لنفترض أنه في مصعدنا توجد قطعة جيلي على طبق، أو كاسترد أو كريمة مخفوقة (أي شيء ناعم ومرن)، فهل سيكون شكلها هو نفسه في المصعد الذي لا يزال قائمًا وتؤثر جاذبية الأرض عليه، وفي مصعد موجود في الفضاء ويتسارع إلى أعلى؟
لأنه في الحالة الأولى، يتم تطبيق جاذبية الأرض بشكل متزامن وموحد على جميع ذرات وجزيئات الكريمة المخفوقة أو قطعة الجيلي. من ناحية أخرى، في الحالة الثانية، فقط أرضية المصعد تدفع وتضغط على الكريمة المخفوقة اللذيذة.
إذن ما رأيك، أي من الكريمة المخفوقة ستكون ألذ؟
انتهى سؤالك
بالحديث عن الجاذبية، هناك الكثير من الحديث عن الآثار السلبية لعدم الشعور بالجاذبية في محطة الفضاء الدولية، وفقدان الكالسيوم، وضعف العظام... لماذا لا يتم إنتاج الجاذبية الاصطناعية فعليًا هناك عن طريق تدوير المحطة حولها محور؟
تشن
لا علاقة له بالسرعة، سواء كانت نسبية أم لا.
وفقًا لمبدأ التكافؤ، تكون الشحنة الكهربائية الموضوعة على طاولة ساكنة بالنسبة إلى الأرض في حالة تسارع.
سؤالي هو لماذا لا يشع كما لو هزناه جانبًا في الفضاء.
مسألة المصعد تذكرني بسؤال رياضي كان يعذبني عندما كنت طالبة في المدرسة الثانوية.
هذه عربة قطار نوافذها مفتوحة وقاطرة تسحبها بسرعة 85 كم/ساعة. نحلة تطير داخل السيارة.
يصل قطار في الاتجاه المعاكس بعربة مفتوحة نوافذها وتسير بسرعة 100 كم/ساعة. تترك النحلة نافذة أحد القطارين وتدخل نافذة القطار الآخر بمجرد مرور القطارين ببعضهما البعض.
وكان السؤال: ما هي سرعة النحلة؟
الخصم / سري
ليس عليك أن تكون ذكيًا - فمن الواضح أنه إذا أدخلنا معلومات من مصدر خارجي، فيمكنك معرفة ما إذا كنت تتحرك أم لا. في المصعد ترى رقم الطابق...
في تجربتي - إذا قمت بعمل حلقة في طائرة في السحب، فلن يكون لديك طريقة لمعرفة مكانها. بالطبع هناك أدوات طيران تخبرك بحالتك، لكن ليس هذا هو المغزى هنا 🙂
وهذا شيء تذكرته فقط: في الإقلاع الليلي للطائرات المقاتلة من طائرات الركاب، كانت هناك عدة حالات دخل فيها الطيارون البحر فور مغادرة السفينة. اتضح أن السبب هو التسارع الهائل لنظام الإقلاع - الضغط القوي على ظهرك يعطيك الشعور بأنك تقلع بشكل حاد ورد الفعل الفوري هو محاولة خفض أنفك. عملياً - الطائرة كانت أفقية تقريباً ودفع الطياران نفسيهما إلى البحر... (وتسمى هذه الظاهرة "الوهم الجسدي")
إسرائيل شابيرا,
تخلق شحنة كهربائية في الكهرمان مجالًا كهربائيًا حولها يمكن قياسه بواسطة مراقب خارج الطاولة، عندما لا يتم سحب المراقب بواسطة الجاذبية (أي مسرع إلى الفضاء من وجهة نظر الطاولة) فإنه سيشعر بالإشعاع منذ يظهر المجال الكهربائي كمجال كهرومغناطيسي في نظام المراقب. لا يوجد تناقض بين الأنظمة المختلفة، بل مجرد صعوبة إدراكية بالنسبة لنا كأشخاص بطيئين غير معتادين على السرعات النسبية بشكل يومي.
منافسة،
بالطبع أنت الخصم الصحيح. ولكن هذا هو بيت القصيد: جميع المؤشرات الأخرى - هل تبتعد عن الشمس أو تقترب منها، هي مؤشرات نسبية. ومن الناحية الفيزيائية: لا يوجد فرق بين ظاهرة الجاذبية وظاهرة التسارع.
لكني لا أفهم ما يكفي في هذا المجال. ربما هي مجرد استعارة لآينشتاين. بعد كل شيء، في النهاية، توصل أينشتاين إلى استنتاجاته فقط لأن هذه هي الطريقة التي فكر بها أينشتاين. ومن ثم وجد البراهين لهم، لأنه... حسنًا، إنه أينشتاين حتى يتمكن من العثور على البراهين.
اشتريت السيرة الذاتية لأينشتاين وتقول إنه حصل على "شقة عزوبية" في برلين، لكن الشقة كانت بها 7 غرف! على مقياسنا، هذه شقة فردية، والكثير من العزاب.
"لقد قرر أنه إذا كنت داخل غرفة مغلقة ("المصعد")، فلن تتمكن من خلال أي تجربة فيزيائية من التفريق بين الجاذبية والتسارع نحو الأعلى"
ربما يكون هذا نوعًا من الذكاء، لكنني متأكد تمامًا من أنه ممكن بالفعل عن طريق قياس العناصر المختلفة التي تخترق جدران المصعد، مثل الإشعاع بأنواعه المختلفة، أو قوى الجاذبية للشموس والكواكب القريبة (من أي اتجاه تنطلق تعال، في أي زاوية هل هي ثابتة أم تتغير مع مرور الوقت وفي أي اتجاه).
معنى الرد السابق هو بالطبع أن G الصغير هو المحدد. G الكبير هو ثابت نيوتن.
אברהם،
"Ar Mio New"، "G Mio New"، "T Mio New" وما إلى ذلك (أعذرني على الكتابة الصوتية، لا أريد تضمين الجص لأنني أخشى أن يؤخر النظام التلقائي إجابتي) هي الموترات. أي أنها ليست G مرات Mio مرات New، أو حتى G مرات "Mio New". Miu وNiu هما مؤشران (لذلك، دعنا نقول أنهما يقعان بين 0 و3)، مما يعني أن هذا الموتر - G Miu Niu - يحتوي على 16 مكونًا مختلفًا، جميع مجموعات المؤشرات بين 0 و3. يمكنك اعتبارها مصفوفة مكونة من 4 صفوف و4 أعمدة. ليست كل المكونات مستقلة، لكن هذا ليس ذا صلة في الوقت الحالي. ما هو ذو صلة هو أن الحجم الذي يُشار إليه بـ G والحجم الذي يُشار إليه بـ G Mio New مختلفان تمامًا (إذا كنت تعرف القليل من الجبر، فقل أن G هو محدد الموتر G Mio New). في الواقع، على الرغم من أنك كتبت سطرًا واحدًا فقط - فهناك الكثير من المعادلات هناك (معادلة واحدة لكل خيار من الميو والنيو المختلفين)، ومن هنا جاء اسم "معادلات أينشتاين للمجال" وليس "معادلة المجال".
وكان عليه أيضاً أن يكون كاتباً...
وفي وقت لاحق - سؤال مماثل
لماذا لا يمكن "تقليل" "العامل المشترك" μν في المنارة Rμν-½ gμνR = -8πGTμν؟
شكرا.
كشخص لا يعرف الموترات، أود الحصول على شرح موجز:
لماذا لا يمكن كتابة الجناح الأيسر في المنارة Rμν-½ gμνR = -8πGTμν باختصار Rμν(1-½ g)
يتم الاستهزاء بأينشتاين أحيانًا بطرق مختلفة. قالوا أن زوجته، قالوا أن هيلبرت،...
إلا أن بصمة أينشتاين الفكرية واضحة في كل خطوة. أفكار مماثلة من النسبية الخاصة، وتجاربه الفكرية الشهيرة، وكذلك في الطريقة التي صاغ بها "البديهيات" الفيزيائية - واتبعها حتى النهاية، دون دليل. على سبيل المثال، ذكر أنه إذا كنت داخل خلية مغلقة ("المصعد")، فلن تتمكن من خلال أي تجربة فيزيائية من التفريق بين الجاذبية والتسارع نحو الأعلى.
أما ديدي، فحتى لو فشل أينشتاين في تطوير المعادلات، ولو استخدم قدرات هيلبرت الرياضية بشكل شامل وكامل، فإنه حتى في ذلك الوقت لم يكن يستحق الاعتراف به كمكتشف للنظرية النسبية. في هذه الحالة، اعتبر هيلبرت طالبًا موهوبًا وماهرًا ساعد حاخامه في الجانب الرياضي من التوراة. إن حقيقة تفوق أينشتاين على عالم رياضيات مثل هيلبرت في سباق هو أمر مثير للاهتمام في حد ذاته.
لا تزال النظرية النسبية هي المشروع العلمي الأعلى جودة لشخص واحد. وكان أقرب مشروع كبير هو مشروع نيوتن. يُحسب لنيوتن أنه كان رائدًا، وأنه طور أيضًا الرياضيات اللازمة لفيزياءه. بينما طور أينشتاين نظريته وهو واقف على أكتاف نيوتن. ومع ذلك، فإن نظرية نيوتن سهلة وبديهية. من السهل شرحها لطلاب الصف الحادي عشر ويستوعبونها بسهولة. ليس الأمر كذلك فيما يتعلق بالنسبية الخاصة والعامة. إنها صعبة وغير بديهية، وحتى اليوم هناك عدد قليل جدًا من الأشخاص الذين يفهمونها في بورين.
أو بلا شك قلنا وقلنا وكررنا وقلنا وكلانا طالب..
والسؤال الوحيد هو هل قلنا ذلك بشكل صحيح..
إسرائيل
ولا يوجد تكافؤ كما قلنا من قبل. فالبعوضة تشعر بالتكافؤ كما قلنا من قبل. أما بالنسبة للمراقب الخارجي فلا يوجد تكافؤ كما قلنا. هل قلنا ذلك بالفعل؟
وعلى الطاولة أليس في عجلة من أمره؟ فأين التكافؤ إذن؟
إسرائيل
إذا تم تحميله فسوف يشع بالتسارع، ولكن ليس على الطاولة.
حسنًا، ولكن هل ستشع كتلة الكهرمان بتسارع؟ وعلى الطاولة؟
إسرائيل
شرح ألبينزو بشكل صحيح (كما لو كان دا!). مبدأ التكافؤ لا يعني عدم إمكانية التمييز بين الجاذبية والتسارع إطلاقاً، فهذا اختراع إسرائيلي. لا تستطيع تلك البعوضة المتحجرة المؤسفة الموجودة في كتلة الكهرمان الخاصة بك معرفة ما إذا كانت موجودة في صاروخ يتسارع إلى الفضاء بسرعة 1G، أو في غرفة المعيشة الخاصة بك. أما بالنسبة للمراقب خارج العنبر فلا مشكلة في المعرفة.
المعجزات
لا ينجح الأمر. إذا كان مبدأ التكافؤ كاسحًا، فيجب أيضًا أن تشع كتلة من الكهرمان على الطاولة.
وأوضح ألبانزو ذلك في ذلك الوقت:
"مبدأ التكافؤ الخاص بأينشتاين هو *محلي*. بمعنى أن الشحنة المتسارعة تتفاعل محليًا مع بيئتها، وهو ما يشبه تمامًا تفاعل الجسيم في مجال الجاذبية. لكن مبدأ التكافؤ لا يعني بأي حال من الأحوال أن قياس كمية غير محلية لا يمكن أن يميز بين التسارع والجاذبية.
فإذا أمكن التمييز في بعض القياسات بين التسارع والجاذبية فما الفرق بينهما؟
إسرائيل
إذا كانت الكتلة في حالة سكون بالنسبة لك، فلن يكون هناك إشعاع.
المعجزات
إذا قمنا بتلويح كتلة كهرمانية مشحونة إلى الجانبين بسرعة، فهي حسب التعريف شحنة كهربائية متسارعة ويمكنني قياس الإشعاع باستخدام مقياس الإشعاع، أليس كذلك؟
ماذا عن الاستلقاء على الطاولة في غرفة المعيشة؟ هل يتسارع حتى ذلك الحين؟ هل سيتمكن المحامي الخاص بي من قياس الإشعاع الناتج عن كتلة من الكهرمان موضوعة على الطاولة في غرفة المعيشة؟ من أين تأتي الطاقة الإشعاعية؟
إسرائيل
يكون الإلكترون في حالة سكون في نظام المحور المحلي، ولكن في اتجاه مراقب خارجي يتسارع الإلكترون وبالتالي يشع. إذا سقطت أنت (أو وكيلك) مع الإلكترون فلن تشعر بالإشعاع.
ممتاز تمكنت من أن توضح لي مدى هشاشة وصعوبة أينشتاين.
مقالة ممتازة.
تفاصيل أكثر إثارة للاهتمام - كان لأينشتاين وميلفا ابنة اسمها ليسيرل، ولدت عام 1902، حتى قبل زواجهما، قام والدا ميليفا بتربيتها ولا يُعرف أين ذهبت. ربما ماتت عن عمر يناهز 18 شهرًا.
يدعي البعض، وخاصة الصرب، أن ميلفا أينشتاين هو الخالق الحقيقي للنسبية، في حين أن ألبرت الأحمق قام فقط بسرقة نصوصها (انظر مقالة غالي وينشتاين حول هذا الموضوع).
في السنوات الأخيرة من حياة أينشتاين في برينستون، كان من بين الأصدقاء القلائل لعالم الرياضيات كيرت جيدل، الذي كان واحدًا من الأشخاص القلائل الذين أعجب بهم بلا حدود.
سؤال لدي بخصوص مبدأ التكافؤ ولم أحصل حتى الآن على إجابة شافية له:
وفقا لنيوتن، فإن الجسم الذي يسقط سقوطا حرا يتسارع. وفقا لأينشتاين، لا.
ولكن ماذا يحدث مع الشحنة الكهربائية المتسارعة؟ من المفترض أن ينبعث منها إشعاع كهرومغناطيسي، أليس كذلك؟
فإذا كان في حالة سقوط حر فهل سيشع أم لا؟
وإذا كان الجواب لا، فهل سيشع عندما يكون في حالة سكون بالنسبة إلى الأرض (بتسارع أينشتاين)؟