ثلاث نظريات بدلت رؤيتنا للكون

النسبية

في روما وفي العام، 1663، حكمت الكنيسة على الفيزيائي غليليه، بالإقامة الجبرية، لمدى الحياة. أما الجريمة فهي تأكيده بأن الأرض كروية، وتدور حول الشمس.

رغم هذا الحكم عليه، غيرت نظرية غليليه من نظرتنا إلى الكون. بعد أربعة قرون، قام فيزيائي آخر، بطرح الفكرة ذاتها.

من كان ليصدق بان أحد أهم علماء الثورة العلمية عبر الأزمنة، كان موظفا بسيطا في مكتب تسجيل الامتيازات؟

ولكنها الحقيقة، ففي عام 1905 حين كان في السادسة والعشرين من عمره، طور ألبيرت أينشتين نظرية علمية أصابت المجتمع الإنساني بالحيرة. عرفت بنظرية النسبية.

لم يأت محتوى النظرية من أينشتين بل جاء أولا على لسان عالم الفلك والفيزياء والرياضيات الإيطالي غليليه، المولود في بيسا عام 1564.

قبل غليليه كان الاعتقاد السائد يقول أن لكل شيء، كالمركب مثلا، حالة وجود طبيعية واحدة. هي السكينة.

أما الحركة فكانت تعتبر مسألة مختلفة وخارجة عن الطبيعة.

وصف غليليه ذلك بالخطأ وكتب يقول انه لولا اعتماد الراكب على أي نقطة إشارة خارجية لما كان بوسعه التأكد مما إذا كان المركب يتحرك أم لا. لنفترض مثلا أن الراكب رمى بكرة ما، لو كان المركب ساكنا، لسقطت الكرة باتجاه مباشر.

عندما يتحرك المركب بسرعة ثابتة يستمر الأمر على حاله. فبالنسبة للراكب ستسقط الكرة عموديا باستمرار. كان السبب في هذه الظاهرة بسيطا بالنسبة لغليليه. فالقانون الفيزيائي الذي يتحكم بحركة الأشياء هو نفسه، سواء كنا نتحرك أم لا. الحركة والسكينة باختصار ليستا مسألة مطلقه بل تحكمها النسبية.

حين ظهر اينشتين على الساحة مع بداية القرن العشرين، كانت كل الأشياء تواكب النظرية النسبية سالفة الذكر. فمع أن الكرة الأرضية تدور بسرعة 11 كيلومترا في الثانية، يشعر المرء وكأن الأرض ساكنة.

هذا ما يوضح السبب الذي يمكن الأولاد من اللعب بالكرة دون أن تحط على بعد آلاف الأميال.

هناك لسوء الحظ شواذ عن هذه القاعدة، وذلك في حركة الضوء.

كان الاعتقاد السائد أيام أينشتين يقول أن موجات الضوء تتحرك دائما بالسرعة ذاتها أيا كانت نقطة مراقبتها.

وقد شعر أينشتين أن هذا يتناقض مع مبدأ النسبية. لنستقل قطارا هذه المرة، ينطلق بسرعة مائة كيلومتر في الساعة. ونتخيل مسافرا في مؤخرة القطار يسير نحو المقدمة بسرعة خمسة كيلومترات في الساعة.

سيرى مراقب المحطة الجالس خارج القطار، أن المسافر لا يمشي بسرعة خمسة كيلومترات بل بسرعة مائة وخمسة كيلومترات في الساعة.

يؤكد ذلك مبدأ النسبية حيث أن سرعة المسافر تعتمد على سرعة القطار.

لسوء الحظ، لا يمكن تطبيق هذه النظرية البسيطة، على يتعلق بأمور الضوء. فالمسافر الذي في مؤخرة القطار هذه المرة، يرسل ومضة بريق نحو الأمام، باستعمال إنارة فلاش.

بالنسبة للمسافر، سينطلق النور من الفلاش بسرعة الضوء العادية. وهي ثلاثمائة ألف كيلومتر في الثانية.

أما بالنسبة للمراقب في المحطة، فمن المفترض أن تضاف سرعة الضوء إلى سرعة القطار. ولكن هذا ليس ممكنا.

فالضوء يسافر بالسرعة نفسها أينما كان من يراقبه.

لمواجهة هذا التناقض الغريب، توصل أينشتين إلى ما قد يبدو أيضا فكرة غريبة. فقال إذا ما كانت سرعة الضوء ثابتة، فالوقت من جهة أخرى مطاطي.

بعبارة أخرى الوقت لا يسافر بالسرعة نفسها بالنسبة للمراقب الثابت أو المراقب المتحرك.

وقد أثبتت التجربة التالية ذلك. وقف المسافر في العربة الوسطى، ثم وجه وسيلتي إضاءة في وقت واحد.

إحداهما نحو مقدمة القطار، والثانية نحو الخلف. حين تصل ومضة الضوء إلى نهاية العربة، تؤدي إلى فتح الباب في كلا الاتجاهين. بالنسبة للراكب، سيفتح البابين بوقت واحد. لان ومضة الضوء ستصل إلى الجانبين بوقت واحد.

أما بالنسبة للمراقب الذي يجلس في المحطة، فلم يفتح البابين بوقت واحد.

يبدو أن نهاية القطار تسير نحو لقاء ومضة الضوء. في حين تهرب الومضة الأمامية منها: أما النتيجة، فهي أن الضوء يصل إلى الباب الخلفي أولا، ليليه الباب الأمامي. لهذا السبب سيفتح الباب الخلفي، قبل الباب الأمامي.

هذه التجربة التي سماها اينشتين، تجربة محسوبة. تؤكد أن الوقت ليس مسألة مطلقه، كما كان يعتقد سابقا، بل نسبيه، وحركته تعتمد على حركة الشخص الذي يقيسه.

إلا أن تأثير النسبية يمكن ملاحظته بسرعة قريبة من سرعة الضوء.

كما توقع اينشتين أن انطلاق السفن الفضائية بهذه السرعة، سيجعل الوقت يسير ببطء اكبر منه على سطح الأرض.

هذه مفارقة التوأمين. تخيل أن أحدهما يسافر على متن سفينة فضائية بسرعة الضوء تقريبا، في حين يبقى التوأم الآخر على الأرض، ما يعني أن الأخير سيهرم بسرعة اكبر.

ولكن اينشتين أكد بأن شيئا لن يسافر بسرعة اكبر من سرعة الضوء. حتى أن شيئا لا يمكنه معادلة سرعة الضوء. لان كتلته ستصل إلى ما لا نهاية، وسيطلب كمية كبيرة من الطاقة، ليصل إلى هناك.

سواء كان ذلك سيعجب هواة علم الخيال أم لا، فقد تم تحديد السرعة القصوى، بسرعة الضوء.

نظرية النسبية، لا تحمل أجوبة على كل الأسئلة.

فهي غير صالحة لشرح ما يحدث ضمن ما هو أصغر حجما، كما في الذرة مثلا. للإجابة على ذلك، يجب أن نلجأ إلى نظرية الكم.

__________________