إنها قوة غامضة تلك التي تتحكم بكوننا
تبدو مألوفة
لكنها أغرب بكثير مما يمكن للمرء تخيله
على الرغم من ذلك، هناك .عقل عبقري أدركها
.الجاذبية
،باستخدام تجارب ذهنية بسيطة
توصل "ألبرت أينشتاين" إلى :اكتشاف مذهل
.المكان والزمان مرتبطان بالمادة
،تخلص من قوة الجاذبية
.وعوضاً عنها، يصبح لدينا انحناء الزمكان
حالياً، المكان الذي يحيط بي
.ينضغط ويتمدد
"سماها "النظرية النسبية العامة
كيف استطاع شخص واحد ،يعمل بمفرده تقريباً
أن يغير كل شيء اعتقدنا أننا نعرفه عن الكون؟
كان "أينشتاين" يجتهد
.بينما كان العالم يتداعى
استطاع باستخدام أفكار خالصة
.أن يحل معضلة الكون
"داخل عقل (أينشتاين)" ."الآن على "نوفا
.الجاذبية
الأكثر شهرة وغموضاً من بين قوى الطبيعة
،منذ 100 عام .توصل "ألبيرت أينشتاين" إلى اكتشاف مذهل
ما نشعر بها كقوة جذب
.هي في الواقع شد وجذب للزمان والمكان
أطلق على فكرته اسم "النسبية العامة"
لعلها واحدة من أبدع الأفكار
المتعلقة بالطبيعة، والتي جاء بها عقل واحد
النسبية العامة
هي من دون شك واحدة من أعظم النظريات العلمية
.التي اكتُشفت على الإطلاق
.إنها نظرية عن المكان والزمان والجاذبية
،عبارة رياضية واحدة
يمكنك من خلالها
فهم الكون بأكمله
،على أوسع نطاق .وهذا جميل
،الآن فقط ،بعد قرن على طرحها لأول مرة
هل نملك التكنولوجيا
لنستكشف أقصى جوانب .نظرية "أينشتاين" العظيمة
.الثقوب السوداء الهائلة في مركز مجراتنا
.موجات الجاذبية التي تشوه الزمان والمكان
.تطور كوننا بأكمله
كيف يمكن لمفهوم يفسر الكثير
أن يأتي من عقل إنسان واحد؟
.كان "أينشتاين" يمتلك موهبة سحرية
استطاع أن يحول مشكلة فيزيائية صعبة
،لصورة مرئية واضحة
.تجربة ذهنية
،أدرك فجأة
.هكذا يعمل العالم"
كل هذا الكلام الفارغ المجرد .هو النظرية الصحيحة للواقع"
"لنحصل على نظرة داخل عقل "أينشتاين
والتساؤل الحقيقي حول ،النظرية النسبية
علينا أن نتتبع التجارب الذهنية الهامة
.التي أدت لاكتشافه العظيم
بذور أفكاره
.زُرعت بعقله عندما كان مجرد طفل
،"ترعرع "أينشتاين" في منزل صغير في "ميونخ
."في جنوب "ألمانيا
.كان هناك دليل مبكر على شخصيته الفريدة
،كالعديد من المبدعين العظام
،كان "أينشتاين" متمرداً، وحيداً
.لكنه فضولي في أعماقه
،تأخر بتعلم النطق عندما كان طفلاً
،تأخر كثيراً مما دفع والديه لاستشارة طبيب
لكنه قال لاحقاً إن هذا ربما يكون سبب تفكيره
.بالتجارب الذهنية البصرية
تذكر أخته أنه كان يبني أبراج صغيرة من الورق
.باستخدام أوراق اللعب
.كان حالماً، لكنه كان مثابراً جداً
،"والد "أينشتاين"، "هيرمان
.كان يصنع معدات كهربائية
.شجع اهتمام ابنه بالعلوم
.أحضر له بوصلة بإحدى المناسبات
ربما نذكر أنا وأنت حصولنا على بوصلة
عندما كنا صغاراً، وكنا نقول
"انظر، الإبرة تتحرك وتشير إلى الشمال،"
،وبعدها نجد شيئاً آخر
."مثل، "انظر، هناك سنجاب ميت
،"لكن بالنسبة لـ"أينشتاين ،بعد حصوله على تلك البوصلة
نما لديه إخلاص على مدى الحياة
ليفهم كيف تُجبر الأشياء على التحرك
.من دون أن يلمسها أي شيء
أطبقت الرغبة على "أينشتاين" الشاب
.ليفهم قوانين الطبيعة الكامنة
طور طريقة فريدة للتفكير
بالعالم الفيزيائي
.استوحاها من كتابه المفضل
"الكتاب الذي أحبه "أينشتاين
،يحوي قصصاً قصيرة
مثل كيف سيبدو الأمر إذا سافرت عبر الفضاء
.أو أن تعبر شريطاً كهربائياً
.وهذا جعل "أينشتاين" يفكر بصرياً
هذه الحالات المتخيلة
"التي ندعوها عادة "تجارب ذهنية
."أصبحت السمة المميزة لتفكير "أينشتاين
إحدى التجارب النقدية الذهنية
"التي بدأ "أينشتاين يفكر بها
،عندما كان شاباً ،بحدود الـ16 عاماً
هو محاولة تخيل ماذا يمكن أن يحدث
.إن استطاع اللحاق بموجة ضوئية
هذا شيء يدعوك للتفكير بموجة ضوئية تتجاوزه
،بسرعة مستحيلة تقريباً
لكن ماذا لو استطاع أن يدفع نفسه
بسرعة كبيرة؟
كيف سيبدو الأمر
إذا استطاع اللحاق بموجة ضوئية؟
ماذا سيرى؟
قال إن هذا سبب له .توتراً كبيراً
.وتعرقاً بيديه
الآن، أنا وأنت نتذكر
ما الذي كان يسبب تعرقاً ،ليدينا بعمر الـ16 عاماً
،لم يكن الشعاع الضوئي
."لكن لهذا السبب هو "أينشتاين
هذه الفكرة الأشبه بالحلم حول طبيعة الضوء
كانت خطوة "أينشتاين" الأولى .نحو نظريته العظيمة
بقيت هذه الفكرة معه .خلال مراحله المدرسية والجامعية
كان لديه موهبة كبيرة
بالعلوم والرياضيات بفترة شبابه
،وسيئاً للغاية بباقي مواده
على الغالب لأنه كان يغيب عنها
.وكان وقحاً للغاية مع أساتذته
العديد من أساتذته من أيام الثانوية
.كانوا مقتنعين أنه لن يحقق شيئاً في حياته
.كانت لديه مشكلة في الانضباط، وكان مشاغباً
،"تقدم لثاني أفضل جامعة في "زيوريخ
.زيوريخ بوليتيك" وتم رفضه"
أود أن أقابل مدير القبول
."الذي رفض "ألبرت أينشتاين
،لكنه التحق بها في النهاية ،وأبلى بلاء معقولاً
.لكن ليس جيداً كفاية ليصبح أستاذاً
في نهاية المطاف انتهى به الأمر في مكتب "بيرن سويس" لبراءات الإختراع
.كمدقق من الدرجة الثالثة
،غير راض عن نتائجه الجامعية
بدأ "أينشتاين" بالعمل ،في مكتب براءات الاختراع عام 1902
.في عمر الـ23 عاماً
هنا، كانت مهمته .تحديد أصالة الأجهزة الجديدة
كان مغموراً
بالتفاصيل التقنية
.التي كان منبهراً بها منذ كان طفلاً صغيراً
وهناك كان يجلس في ظل موجة
.الحداثة
.كان هذا عصر الكهرباء
لذا، كل الأفكار الذكية ،من التكنولوجيا البديلة
،إلى تنسيق الساعات على وجه الخصوص
.جميعها كانت تمر من مكتبه
المناطق الزمنية ،"كانت حديثة العهد في وسط "أوروبا
وتزامن الساعات بدقة
.كان تحدٍ كبير بذلك الوقت
.كانت "سويسرا" رائدة في تكنولوجيا الوقت
عشرات براءات الاختراع المرتبطة بالساعات
."مرت من مكتب "أينشتاين
كان بإمكانه التقليب ،بملفات براءات الاختراع هذه
،وكان يخرج ملاحظاته الفيزيائية من درجه
ورئيسه كان متساهلاً للغاية
كان نوعا ما يغض النظر
"عن "أينشتاين .وهو يعمل على نظرياته بوقت فراغه
من المهم جداً تذكر
أن الفيزياء النظرية كانت حديثة العهد .عندما كان "أينشتاين" شاباً صغيراً.
كان بإمكانه إنجاز الكثير من العمل من خلال قراءة
عدد صغير نسبياً من المجلات العلمية
.وبإجراء الحسابات بنفسك
كان يهيمن على عالم "أينشتاين" عام 1905
.نوعان من الفيزياء
،واحد عمره تقريباً 200 عام
أسسه الفيلسوف البريطاني الطبيعي ."اسحق نيوتن"
،"بالنسبة لـ"نيوتن كل شيء موجود في العالم .هو عبارة عن حركة المادة
"أثبت "نيوتن أن حركة سقوط التفاحة
والكواكب المتحركة
،محكومة من قبل القوة ذاتها
.الجاذبية
،معادلاته مؤثرة للغاية وما زلنا نستعملها حتى هذا اليوم
لإرسال المسبارات .لأبعد مدى في النظام الشمسي
"النظرية الهامة الأخرى في زمن "أينشتاين
.كانت عن الكهرباء والمغناطيسية
هذا الفرع من الفيزياء، تطور عام 1865
،من قبل العالم الإسكتلندي ."جيمس كلارك ماكسويل"
نظرية "ماكسويل" تصف الضوء
.كموجة كهرومغناطيسية تنتقل بسرعة ثابتة
،"بينما في عالم "نيوتن .سرعة الضوء غير ثابتة
رأى "أينشتاين" أن هناك تناقضاً
."بين "نيوتن" و"ماكسويل
.ببساطة لا يتناسبان معاً
،"وأحد الأشياء التي كرهها "أينشتاين
.كان التناقض
إن كان هناك نوع من الفيزياء ينص على شيء ما
ونوع آخر ينص على شيء آخر
،وكانا مختلفين
هذه إشارة على أن هناك خطب ما .يحتاج للإصلاح
،لعدة أشهر .تصارع "أينشتاين" مع هذه المشكلة
،وأخيراً
،ليحل هذا التناقض
ركز على عنصر رئيسي في السرعة، هو الزمان.
أدرك
أن أي حديث عن الزمان
.يشكل ببساطة سؤال عن التزامن
على سبيل المثال، ،إذا قلت إن القطار يصل في الساعة 7:00
هذا يعني ببساطة أنه يصل إلى المنصة
.متزامناً مع الساعة 7:00
،بتجربة ذهنية عبقرية
سأل عن معنى "التزامن" الحقيقي
ورأى أن تدفق الزمان
يختلف بالنسبة للمراقب الذي يتحرك
.عن المراقب الثابت في مكانه
.تخيل رجل يقف على رصيف السكة الحديدية
.بينما تضرب صاعقتا برق على جانبيه
الرجل يقف بمنتصف المسافة بينها بالضبط
والضوء الصادر عن كل صاعقة يصل إلى عينيه
.في اللحظة ذاتها
.بالنسبة له الصاعقتان متزامنتان
"ثم تخيل "أينشتاين .امرأة على قطار متحرك بسرعة
،مسافرة بسرعة قريبة من سرعة الضوء
ماذا سترى عندها؟
،بينما ينطلق الضوء من الصاعقتين
يتحرك القطار مقترباً من واحدة .ومبتعداً عن الأخرى
الضوء من الصاعقة الأمامية .يصل إلى عينيها أولا
،بالنسبة للامرأة على متن القطار
.يختلف الوقت بين كلا الصاعقتين
،أما بالنسبة للرجل الواقف على المنصة
.لا يوجد اختلاف في الوقت بين الصاعقتين
هذه الفكرة البسيطة تحمل دلالة مذهلة
،التزامن، وتدفق الزمن
.يعتمد على حركتك
،ن لم يكن يوجد شيء كالتزامن
إذن لا وجود لشيء يدعى بالوقت المطلق
،في كل مكان في الكون .و"إسحاق نيوتن" كان على خطأ
هذا المفهوم أن الزمان والمكان نسبيان
.أصبح يعرف بالنسبية الخاصة
،أدى هذا لنتيجة مذهلة
مثل المعادلة الشهيرة .التي تربط الطاقة بالمادة
نشر "أينشتاين" هذا المقال عام 1905
.من دون أي احتفاء
.تجاهله معظم الناس
.لم يحظ هذا بانتباه العالم
بعد مرور سنتين ،قبل أن يدعو فيزيائي بارز
يدعى "يوهان ستارك"، "أينشتاين"
لكتابة مقالة توضيحية ،عن عمل "أينشتاين" الخاص
..خصوصاً أن لا أحد كان يعيره انتباهاً
وبدأ بالتفكير بطرق لتعميم
.ودفع نتائجه عام 1905
ماذا لو لم يأخذ بعين الاعتبار فقط
قطاراً متحركاً بسرعة ثابتة متجه نحو المنصة؟
ماذا لو بدأ هذا القطار بزيادة وخفض سرعته؟
ماذا لو كان هناك تسارع؟
مهمته الأولى .كانت إضافة التسارع للسؤال
"ثم كان عليه أن يتعامل مع نظرية "نيوتن .حول قوة الجاذبية
،"في نظرية "نيوتن
.الجاذبية قوة تعمل على الفور
لكن النسبية الخاصة تقول إن .... هذا غير ممكن
لا يمكن لأي شيء أن يتحرك بسرعة .أكبر من سرعة من الضوء
"ما تقوله نظرية "نيوتن
،إنه على افتراض أن الشمس اختفت
فسيتغير مدار الأرض .في اللحظة ذاتها
"لكن فكرة "في اللحظة ذاتها
في مكانين مختلفين هي بالتحديد إحدى هذه الأفكار
التي تقول النسبية الخاصة
.إنها ليست فكرة فيزيائية جيدة
إذن، يكمن التحدي الآن بكيفية التعامل
مع نجاح نظرية "نيوتن" بخصوص الجاذبية
والتوفيق بينها .وبين النظرية النسبية الخاصة
عندما بدأ "أينشتاين" يفهم العلاقة
بين الجاذبية والتسارع
بدأت عندها الأشياء تأخذ مكانها .الصحيح
،جميعنا نعلم أننا عندما نتسارع
وبالطبع الآن لدينا سيارات وطائرات
،لتمنحنا الشعور الفيزيائي
،إن كنت على متن طائرة تقلع
،سيتم دفعك إلى الخلف في مقعدك
،ستشعر بقوة تدفعك للخلف
.تبدو شبيهة للغاية بقوة الجاذبية
"لكنك تحتاج لعبقرية "أينشتاين
.لتشرح لماذا هما مرتبطتان
فجأة، خطرت على باله فكرة وصفها
.بأسعد فكرة في حياته
إن كان التسارع والجاذبية يشبهان ،بعضهما
.ربما يكونان الشيء ذاته
ومرة أخرى، فحص هذه الفكرة
.بتجربة ذهنية جميلة
تخيل رجل يقبع في صندوق
يعوم بدون وزن في منطقة بعيدة في الفضاء
.منعدمة الجاذبية
وفجأة، يتوقف الرجل عن الطيران
وتزداد سرعته للأسفل حتى يقف .داخل الصندوق
ما الذي حدث؟
إما أن الصندوق أصبح قريباً من كوكب ما
وقوة الجاذبية دفعت بالرجل ،إلى الأرض
أو علق أحدهم خيطاً
وبدأ بسحب الصندوق بشكل مستمر
.ومتسارع نحو الأعلى
إذن، أي الأمرين حدث؟
الجاذبية؟
أم التسارع؟
من دون القدرة على النظر ،إلى الخارج
لا يمكن للرجل معرفة سبب .سقوطه على الأرض
"أدرك "أينشتاين
أنه لا يوجد طريقة لمعرفة الفرق
بين التواجد بحقل جاذبية
.أو أن يتم سحبك بشكل متسارع
.هاتان حالتان متكافئتان
،حقيقة أن هاتين الحالتين متكافئتين
،بإعطائهما النتيجة ذاتها
هذا يعني أن الجاذبية .هي التسارع
،لا تشبه التسارع وحسب
.بل هي الشيء ذاته
.هذا اكتشاف كبير
عملت نظرية "أينشتاين" النسبية الخاصة
.على الحركة بسرعة ثابتة
من خلال توسيع أفكاره نحو ،التسارع
استطاع أن يشكل نظرية جديدة .عن الجاذبية
،في العام 1912 "كان "أينشتاين "يعيش في "زيوريخ" مع زوجته "ماليفا
."وابنين صغار، هما "هانس" و"إدوارد
أدرك العالم الأكاديمي أهمية
النسبية الخاصة .وتغيرت مهنته
أصبح الآن أستاذاً
في "المعهد السويسري" المرموق ،للتكنولوجيا
لكنه يمضي أكبر وقت ممكن .بالعمل على نظريته
سيحتاج إلى الرياضيات
التي تصف كيف تتحرك الأجسام في المكان والزمان
وأدرك بسرعة أن أفضل أداة لهذا العمل
هو مفهوم قوي وغريب ."يدعى "الزمكان
إن فكرت بالمكان
أعلم أنني سأجد أي شيء طالما أعرف مكانه
،الشمال والجنوب، الشرق والغرب، والارتفاع .ثلاثة نقاط
،لكن هذا لا يعني أنني سأعثر عليه
لأن علي أن أعرف أيضاً .أين يتواجد في الزمان
،وهكذا، إذا بدأت بالتفكير
لمعرفة كل شيء متعلق بحدث ،ما في الكون
علي أن أعرف، ليس فقط إحداثياته ،المكانية
.بل أيضاً، إحداثياته الزمانية
يمكنني أن أبداً بالتفكير ."بمكانه في "الزمكان
،تخيل كاميرا تصور حدثاً
.تلتقط كل لحظة من الزمان بإطار واحد
،"ما يقوله لنا "أينشتاين ."فكر في بكرة الفيلم"
.إذن، لديك كل هذه الصور الصغيرة
الآن، قم بفصلها واحدة تلو أخرى
،وقم بتكويمها فوق بعضها البعض
.ستحصل على هذه الكومة
وكلما صعدت بهذه الكومة ستصعد .في الزمان
والآن ألصقها جميعها معاً ،في كتلة كبيرة واحدة
هذه الكتلة تحوي على الزمان ،والمكان
."هذه هي استمرارية "الزمكان
،تشبه النظر إلى فيلم، ليس إطاراً بعد إطار
.بل رؤية الفيلم بأكمله مرة واحدة
سيكونا الآن أشبه بفرعين
،يصعدان في الزمان والمكان
.وسيشبهان نوعاً ما فرعين من المعكرونة
في الواقع، جميعنا نشبه فرعين من معكرونة
."تتحركان في "الزمكان
"شعر "أينشتاين" أن "الزمكان هو المنطقة الطبيعية
التي يجب أن تعمل بها نظريته .عن النسبية
.لكنه الآن بحاجة إلى رياضيات دقيقة
كان "أينشتاين" جيداً في الرياضيات .بناء على معاييرك أو معاييري
."لقد كان "أينشتاين
لكنه لم يكن عالم رياضيات بمعنى .الكلمة
،لم يبرهن النظريات .لم ينخرط بكتب الرياضيات
.كان فيزيائياً
.قام بالتجارب النظرية
،فكر بحالات ملموسة محددة
.وما يمكن أن يحدث
لذا، عندما حان الوقت ليضع جهده بأكمله
،في الرياضيات الحديثة في عصره
.احتاج إلى المساعدة
،في الجامعة ،لم يحضر "أينشتاين" صفوف الهندسة
"طالباً من صديقه "مارسيل غروسمان .بتسجيل الملاحظات له
كان "غروسمان" ممتازاً في الهندسة
.وكان وقتها رئيس قسم الرياضيات
"اقترح على "أينشتاين أن يستخدم الرياضيات المتقدمة
بطريقة يمكن .أن ينحني فيها شكل الزمان والمكان
،لأن "الزمكان" يملك هندسة
،قال لنفسه
حسناً، ربما هذا هو الشكل الحقيقي" للـزمكان
."الذي يعطي القوة للجاذبية
،بعد شهور من العمل .خطرت لـ"أينشتاين" فكرة غير اعتيادية
،ماذا لو كانت المادة تؤثر على الزمكان"
"وهذا ما نشعر به ونسميه الجاذبية؟
،أثناء معاناته لاكتشاف سبب الجاذبية
.فطن "أينشتاين" لأمر عظيم
المادة ببساطة
.تشوه شكل الزمكان الذي يحيط بها
،لذا، تخلص من قوة الجاذبية
.وعوضاً عنها، يصبح لديك انحناء الزمكان
،في كون "أينشتاين" في ذلك الوقت
.إن كان الفضاء خالياً فسيكون مسطحاً
.لن يحدث شيء هناك
،لكن حالما تبدأ بوضع الأجسام هنا
،فستحني الزمان والمكان حولها
وهذا يحدث انحرافاً في الهندسة
.وهكذا تبدأ الأشياء بالتحرك الآن
كل شيء يريد التحرك ببساطة
.عبر الزمان والمكان
لكن "أينشتاين" يخبرنا أن المادة ،تنحت الزمان والمكان
وهذه الحركة المنحنية داخل هذه المنحوتة
.هي قوة الجاذبية
يراودنا هذا الشعور
أن سبب شعوري بالضغط ،أسفل قدمي
،وسبب وقوع الأشياء عندما أقوم برميها
هو وجود قوة تقوم بجذبها إليها
.في مركز الارض
ما تقوله لنا النسبية العامة إن هذه ليست الطريقة الصحيحة للتفكير
.بما يجري هناك
ما يجري حقاً أن طريقك الطبيعي في الزمكان
،سيأخذك إلى مركز الأرض
وما يحصل في الواقع ،هو وجود القشرة الأرضية التي تعترض الطريق
.تدفعك للأعلى
"عندما ننظر إليها نقول، "قوة الجاذبية
،لكن "أينشتاين" يقول "كلا، هذا انحناء الزمكان."
.إنها فكرة مذهلة
كما تشعر النملة بقوة تدفعها إلى اليمين واليسار
عندما تسير على ورقة مجعدة
بينما ببساطة إنه شكل السطح ،الذي يحدد طريقها
رأى "أينشتاين" أن ما نشعر به كقوة الجاذبية
هو في الواقع شكل الزمكان .الذي نتحرك عبره
لدى "أينشتاين" الآن كل ما يحتاجه
.ليصيغ نظريته النهائية عن الجاذبية
.لكنه يرتكب خطأ فادحاً
،يسيء فهم إحدى معادلاته
،ولا يدرك خطأه
.ويكمل عمله بناء على أفكار خاطئة
"المرحلة التي سيضع فيها "أينشتاين
.أكثر المعادلات الأساسية لنظريته
"سيضع "أينشتاين هذه المعادلات بعين الاعتبار
،"وسيقول بعدها، "لكن هذه لا تعمل
.وبعدها يقوم بكتابة المعادلات الخاطئة
يتبع ذلك انخفاض بالثقة واليأس
بينما يقنع نفسه أن كل شيء على ما يرام
،في النظرية وسيدرك بعدها
أن الأشياء ليست على ما يرام في .النظرية
إنها فترة طويلة ومظلمة "بالنسبة لـ"أينشتاين
بينما يعاني من التصالح مع نفسه
.بنظرية لا تعمل
."بعد سنتين، يتوجه "أينشتاين" إلى "برلين
،في عمر الـ36 فقط يملك أحد أكثر المناصب المرموقة
.في الفيزياء
.لكنه لا يزال يعاني مع نظريته
،بحلول عام 1915 .وصل إلى أعلى مناصب مهنته
"إنه في الأكاديمية "البروسية
."وأستاذ في جامعة "برلين
،لكن زواجه يتداعى
"عادت زوجته مع ابنيه إلى "سويسرا
لذا، فهو يعيش وحده تقريباً
."في شقته في "برلين
.والآن، أصبح لديه منافس
شارك "أينشتاين" أفكاره بحماس
."مع الرياضي العبقري، "ديفيد هيلبيرت
،كان "هيلبيرت" معجباً جداً
.فقرر أن يعمل على النظرية بنفسه
يتسابق "أينشتاين" الآن
.مع أحد ألمع علماء الرياضيات في العالم
يحدث هذا في فترة مميزة
.وحيوية في التاريخ
بدأت الحرب الأولى بتخريب أوروبا .الوسطى
،"أينشتاين" لا يكدح فقط بمفهوم تجريدي
.إنه يكدح بينما العالم يتداعى
،بحلول نوفمبر عام 1915 كان من المقرر أن يقدم "أينشتاين" عمله
في سلسلة من 4 محاضرات أسبوعية
.في أكاديمية "بروسيا" المرموقة
.لكنه يعاني مع صياغة أفكاره
،في خضم هذه التحديات
"وصلت رسالة من زوجته في "زيوريخ
تضغط عليه
ليفي بالتزاماته المالية لعائلته
.وتناقش معه أمر التواصل مع ولديه
،بينما بدأت محاضراته
.كانت نظريته بعيدة جداً عن الاكتمال
.الضغط على "أينشتاين" كان كبيراً
،كان يلقي محاضرة .ويراجعها، ويلقيها مرة ثانية
،يحدد الأخطاء، ثم يقوم بتصليحها ويعتلي المنصة
،ليشرح أخطاء المحاضرة السابقة
،ثم يقوم بتصليحها، ويكمل
ثم يقوم بهذا مرة بعد الأخرى .على مدار 4 أسابيع على التوالي
محاولته لإقناعهم بحقيقة
أن نظريته الثورية تماماً
التي كان يقدمها
كانت من أصعب مراحل العمل
.في تاريخ العلم
بطريقة ما، استطاع أن يركز على نظريته
،بإصرار هائل .ويحقق إنجازه
اختبر معادلاته على مشكلة
لم تستطع أن تحلها ،نظرية "نيوتن" عن الجاذبية
."مدار "عطارد
مدار "عطارد" حول الشمس
لديه شذوذ لا تستطيع نظرية "نيوتن" شرحه.
.ينحرف قليلاً في كل مرة يكمل دورته
حسب "أينشتاين" المدار .باستخدام معادلاته الجديدة
،والإجابة صحيحة
.تماماً ما لاحظه علماء الفلك
لقد وصل إلى معادلاته النهائية
.لنظريته النسبية العامة
عليك أن تفكر بالغرور ."لكونك "ألبرت أينشتاين
كان قد قام بالفعل بإقصاء الميكانيك النيوتني
،باستخدام النسبية الخاصة ثم أكمل مسعاه الشخصي
.بإدخال الجاذبية
،في نهاية ذلك اليوم وضع توقعاً
،يمثل رقماً تمت ملاحظته
،عملية دوران عطارد حول مداره
وعندما ينتهي عمل علم الجبر
.ستحصل على الإجابة الصحيحة بأعجوبة
وفجأة، لم يعد الأمر ،لعب بالمعادلات بعد الآن
.لقد أدرك كيف يسير العالم
كل هذا الهراء المجرد .هو النظرية الصحيحة للواقع
استطاع "أينشتاين" في النهاية .أن يقدم نظرية ناجحة
،تلك لحظة انتصار
،إحدى أعظم اللحظات في تاريخ الفيزياء
،"وبالنسبة لـ"أينشتاين ،يمثل هذا انتصاراً رغم الصعوبات
.وقد فاز به
،في 25 نوفمبر عام 1915 وضع "أينشتاين" نتائجه التي توصل إليها
."في محاضرته الرابعة في أكاديمية "بروسيا
.قدم النسبية العامة
.يمكن للنظرية أن تُكتب كمعادلة واحدة
تلخص التعقيدات المكثفة
.بمجموعة جميلة من الرموز
.إذن، المعادلة بسيطة جداً ..... جي، ميو نو" تساوي"
جي" شكل الزمكان"
.و"تي" ترمز لتوزيع الطاقة والمادة
إذن هذه المعادلة البسيطة
تمثل نظرية "أينشتاين" النسبية العامة .بأكملها
إنها معادلة بسيطة وجميلة
،لكنك تحتاج للكثير من العمل لتحل الرموز
،الرموز الرياضية
،ولترى كيف تكمن بهذه المعادلة البسيطة
.هندسة الكون بأكمله
.إنها أشبه بذوق مكتسب لترى الجمال
."كما إنها أيضاً بمثابة شهادة لـ"أينشتاين
الدليل الحقيقي على عبقريته هو أنه يجمع عنصرين
.يعيشان في الواقع في كونين مختلفين
،الجانب الأيسر يعيش في العالم الهندسي
.للرياضيات
أما الجانب الأيمن ،يعيش في العالم الفيزيائي
.للمادة والحركة
وهكذا، على ما يبدو أحد أكثر المكونات قوة ،في المعادلة
هو هذا الرمز ،إشارة التساوي التي هنا
هذان السطران ،اللذان يربطان العالمين بعضهما البعض
ومن المناسب أنهما سطران
.لأنهما يشيران إلى اتجاهين متعاكسين
،المادة تأمر الزمان والمكان للانحناء
.المكان والزمان يأمران المادة للحركة
،عندما قدم "أينشتاين" نظريته العظيمة
.فهمها قليل من الناس فقط
أراد طريقة ليثبت للعالم
أن السمات غير الحدسية لنظريته
.كانت حقيقية
النظرية النسبية العامة
.جعلت توقع الأشياء يبدو غريباً جداً
على سبيل المثال، فكرة أن الضوء ينحني
.عند مروره بالقرب من جسم ثقيل جداً
.لم يدرس أحد هذا من قبل
.لم يلاحظه أحد من قبل
،كان "أينشتاين" مستميتاً
مستميتاً لجعل علماء الفلك .يقومون بتلك التجربة
"نظرية "أينشتاين تتوقع أنه
عندما يقترب الضوء القادم من نجم قريب ،من الشمس
المكان المنحني حول الشمس .يحني مسار الضوء
،في شهر مايو عام 1919 "عالم الفلك الإنجليزي، "أرثر إدنغتون
سافر لجزيرة "برينسيبي" الإفريقية ليلتقط صوراً
.تعرض هذه الظاهرة
ما كان "إدنغتون" قادراً على القيام به
هو أخذ صور للنجوم
.أثناء حدوث كسوف كامل للشمس
عندما يحجب القمر معظم ضوء الشمس
والقليل من الضوء يمكن أن يُرى ،حول الشمس
،وإلا سيضيع في الوهج
استطاع "إدنغتون" ورفاقه حساب
أن مظهر هذه النجوم قد تحول
بالمقارنة مع المكان التي يجب أن تكون فيه
لو لم تحجب كتلة الشمس الكبيرة ذلك الضوء
.القادم من مسافة بعيدة
إذن، استطاع "إدنغتون" أن يظهر
أن نظرية "أينشتاين" النسبية العامة صحيحة
.وقد تم تحقيق ثورة علمية
عندما برهنت تجربة الكسوف ،أن نظرية "أينشتاين" صحيحة
.حلق إلى الشهرة ليس لأنه شرح
،طريقة أخرى للنظر إلى الكون
،لكن بحلول نهاية الحرب العالمية الأولى
تم إثبات أن توقعات أحد العلماء الألمان
كان صحيحاً ،من قبل علماء فلك بريطانيين
وتصدر هذا العناوين الرئيسية .في جميع أنحاء العالم
"قالت صحيفة الـ"نيويورك تايمز
،جميع الأضواء تتجه إلى السماء"
."رجال العلم أكثر أو أقل حماساً
هذا عندما كانت الصحف
.تعرف كيف تكتب عناوين أخبار عظيمة
لكن "أينشتاين" أحب هذه الحقيقة على ما يبدو
.أنه أصبح الآن أيقونة للعلم
،أصبح "أينشتاين" شخصية مشهورة عالمية
أيقونة العبقرية التي لا نزال نعتبرها كذلك .حتى هذا اليوم
الشخص الوحيد الذي كان مشهوراً أكثر منه
،"كان "شارلي شابلن
.وكان كلاهما أصدقاء جداً
قال "شابلن"، إن سبب إعجابهم بي"
،"هو أنهم يفهمون كل ما أقوم به
وسبب إعجابهم بك"
."هو أنهم لا يفهمون شيئاً مما تقوم به
"أيمكنك تفسير ذلك؟
....."قال "أينشتاين
،"لكن في الثلاثينيات في "برلين .كانت النازية تزداد قوة
،وباعتباره عالم يهودي وجد "أينشتاين" نفسه عالقاً بشكل متزايد
.في الاضطراب السياسي
.أصبحت نظريات "أينشتاين" هدفاً
اُعتبرت بغيضة الشكل
.بالنسبة لحساسية العرق الآري
لذا، لم يهاجم الناس "أينشتاين" فحسب، ،كونه عالماً يهودياً
لكن كان هناك أناس
.ينكرون النسبية العامة
في يناير، الفائز بجائزة نوبل للرياضيات "ألبرت أينشتاين"
.... سيزور "كاليفورنيا
،"بدأ بالقيام برحلات إلى "أمريكا
.حيث كان مرحباً به جداً
."خسرته "ألمانيا"، وكسبته "أمريكا
"وفي عام 1933، استقر في "برينستون
،"مع زوجته الثانية، "إلسا
وحصل على منصب في معهد .الدراسات المتقدمة
."اليوم يرأس المعهد الأستاذ "روبرت ديجكراف
،في الأساس ظل منطوياً على نفسه كثيراً
،"تماماً كما كان حاله في "برلين
مركزاً فقط على أفكاره العميقة
.ومعاناته بفهم الكون
.مكتبه كان هنا، بالطبع
،في المعهد
عمل "أينشتاين" ليوحد نظريته عن الجاذبية
.مع قوانين الفيزياء الأخرى
عند "أينشتاين"، ترى هذه الظاهرة
التي تراها عند العديد من --- العلماء العظماء
أنهم يتسلقون هذا الجبل العالي
،وعوضاً عن الاحتفال بنجاحهم
،يكونون محكومين برؤية منظر أوسع
.ويرون كل تلك الجبال وراءه
وأعتقد أنه كان مدركاً جداً
.كم كان هناك الكثير لينجزه
،حتى آخر أيام حياته
كان يحاول تطوير هذه المعادلات
،وإيجاد تفسير للطبيعة ،لكامل الطبيعة
.من حيث هندسة المكان والزمان
لكن النسبية العامة .كانت تختفي في التيار العلمي السائد
أصبحت الفيزياء تركز الآن
على نظرية الكم للذرات والجسيمات ،الصغيرة
،"نظرية لا تتفق مع أفكار "أينشتاين
.لكن يمكن اختبارها في المخابر
معظم النسبية العامة
.كانت غير قابلة للتجريب
"عندما مات "أينشتاين ،عام 1955 عن عمر ناهز الـ76 عاماً
كان يُنظر إلى نظريته
كإحدى النظريات التي تحمل آمالاً صغيرة .للاكتشافات المستقبلية
أفضل النظريات في الفيزياء تأخذنا دائماً إلى أماكن
لا يتخيلها الأشخاص الذين قاموا .باختراعها
ونظرية رائعة كالنسبية العامة
تتوقع أشياء عديدة
."لم يدركها "أينشتاين
.النظرية تملك حياة خاصة بها
نحن نفهم النسبية العامة بشكل أفضل الآن
."من "أينشتاين
يغادر مكوك فضائي حامل معه
،"تلسكوب فضائي يسمى "هابل .نافذتنا على العالم
اليوم، بعد مضي 100 عام على تقديم ....النظرية العامة
.أُطلقت التلسكوبات .حسناً، شكراً لك
تكنولوجيا جديدة تسمح لنا باستكشاف
.أكثر التوقعات المذهلة للنظرية
،توسع الكون
،الثقوب السوداء ،موجات الزمكان
،وربما أكثر الأفكار غرابة
،فكرة أنه ليس المكان فقط إنما الزمان أيضاً
.يتعرض للحرف من قبل الأجسام الضخمة
لإثبات ذلك، سيقوم فريق من الفيزيائيين
.بتجربة لافتة للنظر
،سيستخدمون ساعتين ذريتين ،متزامنتين بشكل مثالي
.بدقة جزء من مليار من الثانية
الساعة الرئيسية تبقى على مستوى سطح البحر
بينما يأخذون الساعة الثانية
."إلى قمة جبل "سونابي" في "نيو هامشر
تخبرنا النسبية العامة أنك عندما تتحرك بعيداً
عن كتلة الكوكب .يجب أن تزداد سرعة الوقت
،بعد مضي 4 أيام على سطح الجبل
أُعيدت ساعة الاختبار إلى المختبر .لتتم المقارنة
هناك تمت مقارنتها مع الساعة الأساسية .الموجودة على مستوى سطح البحر
.سنضع الأولى في القناة أ
،قبل 4 أيام، كانتا تدقان بتزامن
.الساعة الرئيسية في القناة ب
لكن ماذا عن الآن؟
هل أنتم مستعدون؟
.ها هو هنا
عداد الفواصل الزمنية سيظهر لنا
.فرق الوقت بين هاتين الساعتين
.عشرون نانو ثانية
يمكنك أن ترى اختلاف الوقت بينهما
ممثل هنا على الشاشة
بالنسبة للساعة التي كانت على قمة الجبل لمدة 4 أيام
.وساعتنا الأساسية
،الجاذبية، تشوه الزمان والمكان
.يصبح أضعف كلما ابتعدت عن سطح الأرض
،إذن، بينما كانت ساعة الاختبار على الجبل
.زادت سرعة الوقت
،إنها 20 نانو ثانية
عشرون جزء من مليار جزء من الثانية متقدمة على الساعة التي كانت ،على مستوى سطح البحر
.هذا رائع حقاً
تشوه الزمان هذا .له آثار مفاجئة
،نظام تحديد المواقع العالمي
،شيء نأخذه جميعاً كأمر مسلم به
لن يعمل من دون أخذ هذا الأمر .بعين الاعتبار
المهندسون الذين بنوا نظام تحديد المواقع
الذي نستخدمه يومياً لتحديد الأماكن بدقة
كان يتوجب عليهم التأكد أنها متوافقة مع اختلاف التوقيت
بين الساعات في الأقمار الصناعية .والمتلقين على الأرض
،لو لم يفعلوا هذا سيخطئ نظام تحديد المواقع بـ9 كيلومتر في كل يوم.
وحدة نظام تحديد المواقع خاصتك
.تستخدم نتائج النسبية العامة
،عندما تنتقل في سيارتك
."عليك أن توجه كلمة شكر للعم "ألبرت
بين كل توقعات النسبية العامة
التي سمحت لنا التقنية الحديثة ،باكتشافها
هناك شيء واحد ينتمي .للخيال العلمي
.الثقب الأسود
كل شيء نألفه في الحياة اليومية
.مصنوع من المادة
.إلا الثقوب السوداء
الثقوب السوداء مكونة من انحناءات الزمان والمكان
.ولا شيء آخر
،الثقب الأسود هو جسم كروي
،مثل النجم أو الأرض
بحدود حادة تسمى الأفق
.لا يمكن أن يخرج من خلاله أي شيء
.لذا، فهي تلقي ظلاً على كل ما هو خلفها
،إنه عبارة عن ظل شديد السواد .أسود بشكل لا يصدق
هذه المحاكاة تظهر تشوه ضوء النجم
.حول ثقب أسود
على الرغم من أن "أينشتاين" علم ،أن نظريته توقعت وجود الثقوب السوداء
لكنه واجه صعوبة بتصديق .احتمالية وجودها في الطبيعة
"عام 1960، الأستاذ "كيب ثورن
عمل على المفهوم الرياضي .للثقوب السوداء
،الفكرة كانت معقولة على الورق
وبدأ يشعر أن هذه الأجسام الشبيهة بأجسام الخيال العلمي
.يمكن لها أن تكون حقيقية
لا بد أنها متواجدة هنا بمكان ما .بإحدى هذه الأكوام
"راهن "كيب ثورن "صديقه الفيزيائي، "ستيفن هوكينج
إذا ما كان مصدر قوي للأشعة السينية
"المعروفة باسم "سيغنيز إكس 1 .هو في الحقيقة ثقب أسود أم لا
.أعتقد أنه هنا
،أجل، ها نحن ذا، النسبية .النجوم والثقوب السوداء
.أجل، ها هو
.هذه نسخة من الرهان الشهير
(ستيفن هوكينج) راهن على" اشتراك لمدة عام
في مجلة (بينتهاوس)
ضد (كيب ثورن) على اشتراك" لمدة 4 سنوات
لمجلة سياسية تدعى (برايفت أي)
الأشعة السينية لا تحتوي" على ثقب أسود من المادة
.فوق حد (شاندراسيخار)"
"سُجلت يوم 10 ديسمبر عام 1974
"كان "ستيفن هوكينج يراهن بقوة
،على إمكانية كونها ثقب أسود
وهكذا، قام بالرهان ضد نفسه كبوليصة تأمين
أنه على الأقل سيحصل على .شيء في النهاية
إن تبين أن الأشعة السينية ليست .ثقباً أسود
تزايد الدليل بعد ذلك
بعد فترة السبعينات والثمانينات
،في يونيو عام 1990
تسلل "ستيفن" إلى مكتبي ووقع ،على الرهان
في النهاية، الدليل كان ساحقاً جداً
الأشعة السينية هي في الواقع .ثقب أسود
."ووصلت مجلة "بينتهاوس
أرسل لي النسخة البريطانية ،من المجلة
التي كانت أكثر بذاءة
.من النسخة الأمريكية
ما كان كافياً ليتحول وجهي للون الأحمر .عندما تلقيتها أول مرة
اليوم، لدينا دليل
يشير أن هناك ملايين الثقوب السوداء .في مجرتنا وحدها
لكن ربما أحد أعمق التوقعات للنسبية العامة
هو أن كوننا بدأ ساخناً وكثيفاً جداً
."وهذا ما نسميه "الانفجار العظيم
الاكتشاف الذي ينص على أن المجرات البعيدة تتحرك بعيدة عنا
وأن هناك إشعاعات خلفية تتخلل الفضاء
قدمت أدلة على الانفجار العظيم
.والكون الذي يتوسع
،بهذه الصورة لتوسع الكون
.كان هناك سؤال طبيعي
هل تنخفض سرعة الكون كلما توسع؟
هل هو كثيف جداً لدرجة أنه يوماً ما
سيتوقف وينهار؟
هل سيصل الكون لنهاية؟
.هذه بدت أسئلة جيدة
،للحصول على الإجابات في عام 1990، "سول برومير" وفريقه
،لاحظوا نجوماً متفجرة تُدعى المستعرات العظمى،
.ليتعقبوا توسع الكون
،عندما قمنا بالقياس اكتشفنا أن الكون
.لا يتباطأ بشكل يكفي لينهار
.في الواقع، هو لا يتباطأ على الإطلاق
!بل تزداد سرعته
.الكون يتوسع بشكل أسرع وأسرع
لكن ما الذي يدفعه لذلك؟
في سبيل شرح تسارع الكون
،"بنظرية النسبية العامة لـ"أينشتاين
نتوقع وجود طاقة منتشرة بكامل الفضاء
.لم يسبق أن شاهدناها من قبل
.ولا نعرف ما هي
.نسميها الطاقة المظلمة
،وإن كانت كذلك
ستتطلب 70 بالمئة من حجم كل عناصر الكون
لتكون على هذا الشكل المعروف .باسم الطاقة المظلمة
،إذن، هذا يتطلب الكثير ليتم استيعابه
،ويمكنك التخيل أنه بمرحلة ما
.يجب أن تعود وتعيد النظر بنظريتك
المشكلة أن نظرية "أينشتاين" راقية ،للغاية
،وتتوقع الكثير من الأرقام الدقيقة
التي يصعب بشدة أن تأتي بها
.بواسطة نظرية أخرى
هناك توقع أخير للنسبية العامة
،لم يُختبر بعد .موجات الجاذبية
،هناك أشياء كبيرة تحدث في الكون
،مثل اصطدام الثقوب السوداء ،أو انفجار النجوم
وهذه الأشياء تشكل موجات جاذبية
تموجات بشكل الزمان والمكان
تسافر عبر الكون .بسرعة الضوء
لذا فالآن الفضاء الذي يحيط بي
ينضغط ويتمدد من قبل موجات الجاذبية
القادمة من ثقبين أسودين على سبيل المثال
اصطدما ببعضهما على بعد مليارات .السنين الضوئية
،لكن الضغط والامتداد لحظي جداً
.لا يمكنني أن ألاحظه شخصياً
لذا ما نحاول القيام به .هو بناء آلة يمكنها ملاحظته
،"في ولايتي "لويزيانا" و"واشنطن
"يوجد تجربة هائلة تدعى "لايغو
.في المراحل النهائية للمعايرة
نأمل أن تتمكن أشعة الليزر التي تسافر مسافة 4 كم
بين مرآتين متراصفتين
من قياس انضغاط المكان
.الذي تسببه أمواج الجاذبية
يمكن لهذا أن يفتح نافذة جديدة بالكامل .على الكون
،لمدة 100 عام أثبتت النسبية العامة صحتها
.مراراً وتكراراً
لكن "أينشتاين" نفسه .عرف أن لنظريته العظيمة حدود
ما زالت غير متوافقة
مع العالم الكمي .للجسيمات الكوانتية الصغيرة
،هنا في معهد الدراسات المتقدمة
،"حيث عمل "أينشتاين
علماء الفيزياء النظرية الرائدون في العالم
يحاولون حل المشكلة .التي لم يتمكن أينشتاين من حلها
إيجاد مجموعة واحدة من القواعد
تنطبق على كل من المقاييس الكونية .والذرية
.نظرية موحدة
.الكأس المقدسة للفيزياء
نحن الآن في ما يُسمى .مدرسة الفيزياء بهذا الوقت
إذن، لا يزال الناس هنا يعانون
من العديد من المشاكل التي كان "أينشتاين" يعاني منها
وما زالوا يحاولون اكتشاف قوانين الكون
المرتبطة بالأجسام الصغيرة جداً .إلى الكبيرة جداً في معادلة واحدة
وما زالت الألواح الدراسية .هي السلاح الأقوى
يأتي ألمع علماء العالم إلى هنا
ليعملوا 24 ساعة على مدى 7 أيام ،في الأسبوع
يعانون لفهم .ألغاز الكون العظيمة
،وأعتقد أننا ما زلنا مدفوعين بالحلم ذاته
،أننا في إحدى المراحل
سنتمكن من اكتشاف كل شيء .في معادلات رياضية أنيقة
بعد 100 عام على تغيير "أينشتاين"
،لفهمنا للطبيعة
.ما زال المسرح مهيئاً للثورة التالية
،عندما نتجاوز "أينشتاين" أخيراً
،ربما سيأتي عبقري آخر
أحد ما يعاني في مدرسة متواضعة في "كينيا" حالياً
.ولا نعرف عنه شيئاً
أو ربما سيكونون 20 شخص مختلف
بـ20 وجهة نظر مختلفة
يبنونا طوبة تلو أخرى بالتدريج
ليكتشفوا في النهاية رؤية أكثر شمولاً
.وتشمل النسبية العامة
أعتقد أن أكثر الأشياء أهمية
"التي تتعلمها من "أينشتاين .هو قوة الفكرة المجردة
.إن كانت صحيحة فلا يمكن إيقافها
والمشجع أكثر أنه استطاع بأفكار خالصة
.أن يحل لغز الكون
،عندما أصبحت النسبية العامة بحوزتنا
.تغير العالم بأكمله
.تغيرت وجهة نظرنا للعالم بأكمله
أعني، أصل الكون
هو توقع جاء مباشرة من النظرية .النسبية
.لم نكن نملك هذا مسبقاً
أحيانا أتساءل "ما الذي سيفعله "أينشتاين
.بالفيزياء النظرية اليوم
،وأعتقد أنه سيقول، كما تعلم
،تابع عملك، احصل على القصة الصحيحة" ."احصل على التفاصيل الصحيحة
،لديك الكون الهائل
وهو يسير وفق قوانين فيزيائية ،محددة
لكن أين تم اكتشاف هذه القوانين تحديداً في الكون؟
أين تمت دراستها؟
وبعدها توجه نظرك إلى هذا الكوكب الصغير
،"وهناك هذا الفرد، "أينشتاين .الذي اكتشف هذا
والآن يوجد مجموعة صغيرة من الناس
.يتبعون خطاه ويحاولون تطويره
،وأحيانا أشعر
أن هذا الجزء الصغير من الكون
،ينعكس على نفسه في الواقع
ترجم من قبل: طرفة القداح سحب الترجمة د. محمد حباله
قام بتعديل التزامن لهذه النسخة صلاح المخضبي