اَبا اِباد

نخستین اثبات نسبیت عام اینشتین

خمیدگی فضا-زمان

اگر بخواهیم به شکل کلاسیک و نیوتنی به نیروی جاذبه نگاه کنیم، نیروی جاذبه به شکل یک میدان نیرو است که در اطراف یک جسم در فضا گسترش یافته و به اجسام دیگر در داخل آن میدان می‌گوید که چگونه حرکت کنند و مسیر حرکت‌ آن‌ها را تعیین می‌کند. اما اگر به شکل مدرن به جاذبه نگاه کنیم، مطابق نسبیت عام اینشتین، وجود ماده یا انرژی در قسمتی از فضا، باعث تغییر شکل و خمیده شدن فضا-زمان می‌شود. حالا اجسام دیگر درون یک مختصات خمیده قرار دارند و در صورت حرکت، مطابق مختصات خمیده حرکت می‌کنند.

برای درک بهتر مختصات خمیده، حرکت خودتان روی زمین را در نظر بگیرید. مثلا از نیشابور‌ به تهران روی یک‌ خط راست حرکت می‌کنید. اما در واقع این خط آنقدر هم راست نیست، بلکه به علت گرد بودن زمین، شما در حال حرکت در سطح یک کره هستید و این خط دارای یک انحناست. در اینجا مختصات منحنی شده و شما مطابق آن روی خط خمیده حرکت می‌کنید و تغییر شکل مختصات، باعث انحنای خط حرکت شما شده است. حال تصور کنید یک پارچه را از چهار طرف به صورت افقی در هوا معلق نگه داشته اید. روی گوشه‌ای از این پارچه یک ساچمه‌ی فلزی کوچک قرار می‌دهید. ساچمه در همان نقطه باقی می‌ماند و هیچ اتفاقی برای پارچه نیز نمی‌افتد. ناگهان دوستتان یک گوی فلزی سنگین را در وسط پارچه قرار می‌دهد. از آنجایی که‌ این‌ گوی فلزی سنگین‌ است، پارچه تغییر شکل می‌دهد و از همه طرف به سمت مرکز آن خمیده می‌شود.

حالا با ایجاد آن خمیدگی روی پارچه، ساچمه‌ی ریز شروع به حرکت می‌کند تا اینکه‌ در نهایت به گوی فلزی می‌رسد. در اینجا آن پارچه فضا زمان است که به توسط حضور یک جرم سنگین، خمیده شده است. در اینجا گوی فلزی ساچمه را به سمت خود نکشیده است یا حتی نیرویی به آن وارد نکرده است. گوی فلزی فقط شکل پارچه را تغییر داده است و این تغییر شکل پارچه باعث این شده که ساچمه روی پارچه بلغزد تا به گوی فلزی برسد. می‌توانیم بگوییم پارچه (یا هندسه) به ساچمه می‌گوید چطور حرکت کند و گوی فلزی به پارچه می‌گوید چطور تغییر شکل دهد.

اما چطور بفهمیم جاذبه با نگاه کلاسیک یک نیرو است یا با نگاه جدید، فقط تغییر شکل هندسه‌ی فضا-زمان است؟

فرض کنید یک جرم بزرگ مثل خورشید داریم که شکل فضا-زمان (یا همان پارچه) اطراف خود را شدیدا تغییر داده است. به جای آن ساچمه حالا در فضا- زمان یک پرتوی نور داشته باشیم که در حال حرکت است، اگر ادعای ما صحیح باشد، بایستی نور زمانی که در حال عبور از این بافت فضا-زمان است، خمیده شود. چرا‌ که نور نیز بایستی از درون‌ همین فضا-زمان عبور کند. در سال ۱۹۱۹، این موضوع اثبات شد.

– اَبا اِباد
تصویر بالا: نخستین اثبات نسبیت عام اینشتین تحت عنوان آزمایش ادینگتون. در سال ۱۹۱۹ زمانی که اخترشناسان در حال رصد خورشیدگرفتگی کامل در غرب آفریقا و شرق برزیل بودند، دیدند محل بعضی از ستارگان نسبت به حالت عادی خود تغییر کرده است. اما در واقع این ستارگان نبودند که محلشان تغییر کرده بود، در واقع نور ستارگان در هنگام عبور از جاذبه‌ی خورشید، خمیده شده بود و آن‌ها ستارگان را در نقطه‌ی جدیدی می‌دیدند. آلبرت درست می‌گفت، فضا-زمان خم شده بود.

 

پرتوی نور تحت تاثیر گرانش خورشید
در این تصویر، با خم‌ شدن پرتوی نور تحت تاثیر گرانش خورشید، ما می‌توانیم ستاره‌ای که پشت خورشید قرار دارد را ببینیم. این موضوع با گرانش کلاسیک قابل توجیه نیست. چرا که در گرانش کلاسیک، جاذبه نیروی بین دو جرم است، در حالی که نور جرمی ندارد که تحت تاثیر نیروی جاذبه قرار گیرد.

 

خمیدگی فضا-زمان در اثر حضور اجرام سنگینی مثل خورشید
خمیدگی فضا-زمان در اثر حضور اجرام سنگینی مثل خورشید و ماه، این‌ خمیدگی موجب چرخش ماه به دور زمین می‌شود. در اینجا‌ زمین همان گوی فلزی سنگین و ماه آن ساچمه‌ی فلزی است.

دیدگاه‌ خود را بنویسید

نشانی ایمیل شما منتشر نخواهد شد. بخش‌های موردنیاز علامت‌گذاری شده‌اند *