النظرية النسبية

في

عام 1323هـ / 1905 م. طور ألبرت أينشتين نظريته الخاصة بالنسبية التي عدلت

نظرية الجاذبية لدى نيوتن. وقد سعى أينشتين إلى وصف الجاذبية بطريقة

مستقلة عن حركة من يقوم بملاحظتها، وقد أدى هذا إلى التوصل إلى نظرية

هندسية تصف الجاذبية وصفا دقيقا. وطبقا لما ذهب إليه أينشتين، تؤثر

الجاذبية على كل أشكال المادة والطاقة.

بالإضافة إلى بيان تأثير

الجاذبية على المادة، أوضح أينشتين تأثير المادة على الجاذبية. وقد انتهى

أينشتين من هذه النظرية عام 1254هـ / 1915 م. وأصبحت تسمى "النسبية العامة

تفسير الجاذبية من منظور النظرية النسبية

وقد

درس الفلكيون القدماء حركة القمر والكواكب.كما قراءنا اعلاه ولكن هذه

الحركة لم تُفسر بشكل صحيح إلا في أواخر القرن السابع عشر، عندما أوضح

العالم الإنجليزي السير إسحق نيوتن أن هناك ارتباطًا بين القوى الجاذبة

للأجسام نحو الأرض وأسلوب حركة الكواكب. بنى نيوتن دراسته على الدراسة

الدقيقة لحركة الكواكب، والتي قام بها اثنان من الفلكيين في أواخر القرن

السادس عشر الميلادي وأوائل القرن السابع عشر الميلادي، وهما تيخو براهي

الدانمركي و يوهانز كيبلر الألماني. فعندما كان نيوتن في الثالثة والعشرين

من عمره، أثار سقوط تفاحة سؤالاً في ذهنه عن مدى قوة الجاذبية. وقد تبين

له أن نفس قوة الجذب التي سببت سقوط التفاحة هي التي يمكن أن تحافظ على

وضع القمر في مداره حول الأرض. ومن القوانين التي اكتشفها كبلر أوضح نيوتن

كيف أن قوة الجذب للشمس لا بد أن تقل بزيادة المسافة. وافترض أن قوة جذب

الأرض لا بد أن تسلك ذات السلوك، فتمكَّن من حساب القوة التي تجذب القمر

إلى الأرض عند سطحها. وقد ظهر أن هذه القوة هي ذات القوة التي أكسبت

التفاحة سرعة السقوط إلى سطح الأرض.

وعلى الرغم من ان قانون نيوتن كان

عام، الا انه لم يكن كامل. القانون لم يكن دقيق عندما تصبح الجاذبية قوية

للغاية او عندما تصل سرعة الجسم الى سرعة الضوء 300000 كيلومتر في

الثانية. إضافة الى ذلك فإن الفلكي Urbain le Verrier, لاحظ في منتصف

القرن الثامن عشر ان كوكب الزهرة ينحرف مداره قليلا عما تفترضه نظرية

نيوتن.وهذه الضاهرة تشكك فى صحة نضرية جاذبية نيوتن واثارت تساؤلات وحيرة

العلماء فقط بفضل نظرية النسبية العامة العبقرية لاينشتاين، والتي ظهرت

عام 1915، اصبح بالامكان تفسير انحراف مدار كوكب الزهرة، وهو تصحيح ضروري

فقط في حقول الجاذبية القوية. حسب نظرية النسبية العامة، فإن الجاذبية

ليست قوة، كما اشار نيوتن، وانما خاصية من خصائص المكان. نظرية النسبية

تقول ان الاجسام الكونية، مثل الكواكب والشموس، تقوم بحني الزمكان المحيظ

بها. الزمكان هو الابعاد الثلاثة إضافة للزمن. يمكن تمثيل الامر من خلال

تصور غشاء من المطاط الطري والمشدود. عندما تتدحرج كرة على هذا الغشاء

تاخذ طريقا مستقيماً، ولكن إذا صادف وجود كرة اخرى ضاغطة بثقلها على سطح

الغشاء المطاطي فإن الكرة الاولى ستتوجه الى الانحناء وتهبط في الحفرة

المحيطة بالكرة الثانية لتخرج ثانية في إتجاه اخر. الناظر سيرى وكان

الكرتين جذبوا بعضهم البعض، في حين ان الحقيقة هي ان " انجذابهم" هو نتيجة

انبعاج الزمكان حول احدى الكرتين.

إذن، وحسب نظرية اينشتاين،

فغن الكواكب لاتتأثر بقوة جذب صادرة عن الشمس، وانما تتبع الانحناءات

الموجودة في الزمكان حول الشمس. هذه النظرية جرى اختبارها من قبل القمر

الصناعي Gravity Probe B, والذي قام بقياس الانحاء في الزمكان حول الارض.

النتائج النهائية ستكون جاهزة عام 2010، ولكن النتائج الاولية تشير الى ان

اينشتاين على حق.. بهذا الشكل يظهر بوضوح ان ايشتاين قام بتحسين موديل

نيوتن، بحيث اصبح يشمل الاجسام الكونية ايضا.

على

العكس اشار اينشتاين بوضوح الى ان نظريته غير صالحة للاجسام على المستوى

الذري والجزيئات الذرية، حيث حقل الجاذبية صغير للغاية. للوصول الى اعلى

احتمال هنا، نحتاج الى تعديل على المعادلة. الحاجة الى هذا التعديل جرى

تأكيده من قبل جانب كبير من الاختصاصيين، وعلى مدى عشرات السنوات من خلال

ملاحظاتهم سلوكيات غريبة لاجسام تحت تأثير الجاذبية في الفضاء الخارجي.

في

المرة الاولى التي اصطدم فيها الخبراء بهذه الظاهرة كان في سبعينات القرن

الماضي، عندما بدأ عالم فيزياء الكون الامريكي John D Anderson, في تحليل

مدارات القمرين الصناعيين Pioneer 10&11. القمرين الصناعيين اللذان

يقومان بمراقبة الاقسام العليا من المجموعة الشمسية، يتحركان ببطء اكثر

مماينبغي، الامر الذي يعطي الانطباع وكان هناك قوة تقوم بالتأثير عليهم

وكبح سرعتهم.

هذه الظاهرة اللغز تأكدت بملاحظات ودراسات لمجموعات

اخرى لأقمار صناعية حول الارض في طريقها الى الفضاء الخارجي. من الطبيعي

ان تقوم الاقمار الصناعية بالدوران حول الارض اولا من اجل الانطلاق لاحقا

الى الفضاء الخارجي، إذ ان ذلك يهدف الى استغلال قوة الجاذبية من اجل رفع

السرعة. غير ان التجربة اظهرت ان السرعة إزدادت، في خمسة حالات من ستة،

الى مستوى اعلى مما هو متوقع. القمر الصناعي الوحيد الذي لم تزداد سرعته

كالبقية هو Messenger, غير ان سبب ذلك، على الاغلب، في كونه القمر الوحيد

الذي كان يملك مدارا متناظرا تقريبا حول خط الاستواء. في حين نجد ان

القياسات تشير الى ان القمر الصناعي NEAR, زادت سرعته 13 ميليمتر في

الثانية بالمقارنة مع السرعة المتوقعة. وعلى الرغم من ان هذه الزيادة تشكل

واحد من مليون من السرعة الكلية للقمر، فلايوجد اي شك لدى العلماء ان هناك

تأثير فعلي، من حيث ان دقة ادوات القياس تصل الى 0,1 ميليمتر في الثانية.

النتائج تثير البلبلة بين العلماء. ماهي القوة التي تكبح القمرين الصناعيين بيونير، وماهي القوة التي تزيد من سرعة الاقمار الاخرى؟

• Tweet
• شارك
• شارك
• شارك
• شارك