آينشتاين والنسبية
لقد بدأ اليقين العلمى القديم ينهار على يد العالم (
آلبرت آينشتاين ) حيث وضع النظرية النسبية الخاصة والتى ظهرت عام ( 1905 ) ثم
النسبية العامة عام ( 1915 ) ولم يقربها إلا المختصون حتى خرجت لحيز الفروض
والمعادلات لتتحول لواقع فهل نحن نرى الحياة على حقيقتها ؟ هل البحار والسماء حقا
زرقاء ؟ وهل الرمال فى واقعها صفراء ينساب فيها الماء لينبت أشجارا خضراء ؟ وهل
الأشجار خضراء حقا ؟ وهل الماء سائل والجليد صلب ينطلق منه البخار بالتسخين
وهل يوجد ماديات فى الكون ؟
لا ليست هى الحقيقة فالواقع يؤكد أن كل الأشياء لا يعدو
إلا أن يكون موجات وطاقات ومجالات فالضوء الأبيض إذا مر خلال منشور زجاجى يتحلل
إلى ( 7 ) ألوان هى ألوان الطيف وهى ليست ألوانا ولكنها عبارة عن موجات لا تختلف
عن بعضها البعض فى شىء سوى فى طولها أى أنها ذبذبات متفاوتة فى ترددها تتأثر بها
الخلايا العصبية فى قاع العين كل منها بطريقة مختلفة وتقوم مراكز البصر فى المخ
بترجمتها على شكل ألوان .
أما الحقول التى نراها خضراء فهى ليست خضراء حيث أن
أوراق النبات تمتص أمواج الضوء وتعكس موجة واحدة ( اللون الأخضر ) .
وإن الماء والبخار والجليد مادة كيميائية واحدة تتأثر
بالعوامل الفيزيائية من حرارة وبرودة فتتقارب جزيئاتها أو تتباعد لتعطى شفافية
للماء أو عتامة للثلج فعن طريق أشعة ( X
) لا عن طريق الضوء العادى لرأينا بعضنا البعض هياكل عظمية بلا أعضاء لا دم ولا
لحم إنها أحكام نسبية
إن أكثر شىء غير مفهوم فى العالم أنه قابل للفهم فالعقول
البشرية القاصرة تعجز عن تجسيد الحقائق فالعالم المرئى ليس العالم الحقيقى وإنما
عالم اصطلاحى بحت فلا نرى الأشياء مشوهة عن أصلها وإنما قد لا نراها على الإطلاق
وأحيانا يكون ما نراه لا وجود له بالمرة فهناك أمواج أقصر من أن تدركها العين ( الأشعة
فوق البنفسجية ) وأمواج أخرى أطول من أن تدركها العين الأشعة تحت الحمراء وتكون
النتيجة أن الإنسان لا يراها مع أنها موجودة ويمكن إثباتها باللوح الفوتوجرافى
الحساس وعلى العكس نرى أحيانا أشياء لا وجود لها فبعض النجوم المرئية بالتلسكوب فى
أعماق السماء ( الفضاء ) تبعد عن الأرض بمقدار ( 500 مليون سنة ضوئية ) أى أن
الضوء المنبعث منها يحتاج إلى ( 500 مليون سنة ) ليصل للأرض ويتم رؤيته والسنة
الضوئية = سرعة الضوء × 365× 24× 60× 60 فالضوء الملموح ضوء خرج منها منذ
( 500 مليون سنة ضوئية ) فالإنسان لا يراها فى الواقع
وإنما يرى ماضيها السحيق الموغل فى القدم وربما تكون قد انفجرت واختفت أو ارتحلت
فى أطراف الخلاء الأبدى وخرجت من مجال الرؤية بكل وسائلها فلا يمكن أن يصلنا خبرها
إلا بعد مرور ( 500 مليون سنة ) .
فلقد ظل الإنسان يعتقد وأنه على يقين تام من دوران الشمس
حول الأرض فليس ذلك صحيحا فمنذ شروق الشمس حتى الغروب حتى جاء جاليليو بتلسكوبه ورأى
أن الكواكب تدور حول الشمس .
فعندما خرج ( آينشتاين ) على البشرية بآرائه الثورية
وصفه العلماء بالجنون .
مبدأ الشك :
إن الضوء الثابت الوحيد فى الكون وما دون ذلك نسبى ولكن
هل للضوء طبيعة موجية أم أن له طبيعة مادية ذرية ؟
لقد أثبتت التجارب التى تمت على حزم من الذرات ثم على
حزم من الجزيئات أنها عندما تسقط على بللورة معدنية فإنها تتصرف بنفس الطريقة
الموجبة وأن طول موجاتها يمكن حسابه وبهذا بدأت النظرية المادية كلها تنهار وإن
الذرة عبارة عن معمار مادى يتألف من نواة تدور حولها الإلكترونات كما تدور الكواكب
حول الشمس وأن كل ذرة من العناصر لها وزن ذرى وتم إثباته بالمعادلات الرياضية فما
الذى يهدم النظرية المادية ويظهرها فارغة لا شىء فيها سوى طاقة متموجة ويقدم
الإثبات بالمعادلات الرياضية والتجارب المعملية .
س : كيف يمكن أن تكون للمادة صفات موجية وللضوء صفات
مادية ؟
ج : إن العلم يدرك كميات ولكنه لا يدرك ماهيات فالعلم لا
يعرف ما هو الضوء ولا ما هو الإلكترون وإن الأشعة الضوئية هى موجات كهربية
مغناطيسية أو فوتونات فما هى الموجات الكهربية المغناطيسية ؟ حركة فى الهواء وما
الحركة وما الهواء وما الفوتونات ؟ حزم من الطاقة وما الطاقة ؟ فإن العلم يعرف
سلوك الشىء وعلاقاته بالأشياء الأخرى ولكنه لا يستطيع أن يعرف الحقيقة المطلقة فأحكامه
إحصائية تقريبية تجرى على مجموعات تتكون من ملايين الذرات أما إذا حاول العلم أن
يجرى تجاربه على وحدة أساسية كأن يدرس ذرة بعينها فإنه يصطدم بالاستحالة .
ولكى يثبت ( هيزنبرج ) الاستحالة فإن العالم الذى يحاول
أن يشاهد الإلكترون فعليه استخدام الميكروسكوب الذى يكبر ( 100 مليون مرة ) وعلى
افتراض حصوله على الميكروسكوب فإن الإلكترون أصغر من موجة الضوء فعليه اختيار موجة
قصيرة كأشعة ( X ) ولكن أشعة ( X ) لا تصلح للرؤية فعليه استخدام أشعة الراديوم فإن
الميكروسكوب الذى يطلق الفوتون الضوئى ليرى به الإلكترون فإن الفوتون سوف يضرب
الإلكترون ويزيحه من مكانه مغيرا سرعته لأن الفوتون عبارة عن شحنة من الطاقة ففى
اللحظة التى يسجل فيها مكانه تتغير سرعته وفى اللحظة التى يحاول فيها تسجيل سرعته
يتغير مكانه فإن الملاحظة التى يقوم بها تغير من النتيجة المطلوبة بشكل يجعل من
المستحيل معرفتها أو حسابها .
لقد استطاع ( هيزنبرج ) أن يفسر الطبيعة المزدوجة للضوء
ووضع المعادلات التى تصلح لتفسير الضوء على الأساس المادى والموجى فى نفس الوقت
أما الفوتون وحدة الضوء .
المكان :
هل يمكن تقدير وضع أى شىء فى المكان ؟ وهل يمكن الإثبات
بشكل مطلق وقاطع بأن جسما من الأجسام يتحرك وجسما آخر ثابت لا يتحرك ؟
فلو أن راكب يجلس على ظهر سفينة فى عرض البحر فلو أردنا
تحديد مكانه فنقول أنه على بعد كذا من مدخنة السفينة ولكن التقدير خاطىء لأن
المدخنة ليست ثابتة وإنما تتحرك مع السفينة التى تتحرك بأسرها فى البحر إذن نحاول
معرفة موضعه بالنسبة للأرض فنقول أنه عند تقاطع خط طول كذا بخط عرض كذا ولكن التقدير
خاطىء كذلك لأن الأرض بأسرها تتحرك فى الفضاء حول نفسها وحول الشمس فنحاول تقدير
موضعه بالنسبة للشمس ولكن الشمس تتحرك مع مجموعتها الشمسية كلها فى الفضاء حول
مركز مدينتها النجمية الكبرى فنحاول معرفة موضعه بالنسبة للمدينة النجمية الكبرى
لا فائدة كذلك فالمدينة النجمية جزء من مجرة هائلة ( درب التبانة ) وهى تتحرك حول
مركز ( التبانة ) فنحاول معرفة وضعه بالنسبة للتبانة لا فائدة كذلك لأن المجرة
تتحرك مع عدد من المجرات فى عالم يتسع ويتمدد نحو المجهول فتوجد استحالة مؤكدة
لمعرفة المكان المطلق لأى شىء فى الفضاء فنقدر وضعه النسبى بالنسبة لكذا وكذا .
الحركة :
إذا جلسنا فى قطار حينما يمر بنا قطار آخر قادم فى عكس
الاتجاه فإن للوهلة الأولى يختلط علينا الأمر فيخيل أن القطار الذى نركبه واقفا
والآخر هو الذى يتحرك فتقدر سرعته خطأ ويخيل أنه يسير بسرعة خاطفة بينما هو فى
الحقيقة يسير بمعدل سرعة القطار الذى نركبه أما إذا كان يسير فى نفس اتجاه قطارنا ومواز
له فإن القطارين واقفان فإذا أغلقنا نوافذ القطار فإنه ساكن لا يتحرك ولا سبيل
للخروج من هذا الخلط إلا بالمقارنة بمرجع ثابت كأن يتم فتح النوافذ والنظر للأشجار
أو أعمدة البرق فندرك بالمقارنة أن القطار يتحرك بالنسبة لها فإذا كان القطار
واحدا من عدة قطارات فلا سبيل لتمييز حركاتها من سكونها إلا بمغادرتها والنظر
إليها من بعيد من على رصيف محطة ثابتة فإن الجسم يتحرك حركة نسبية معينة بالنسبة
لجسم آخر .
فإن الكون أثناء الاستغراق فى النوم ليلا قد تضاعف فى
الحجم ( 100 مرة ) كل شىء فى الكون بما فى ذلك السرير الذى ينام عليه الإنسان
والوسادة والغرفة والنافذة والعمارة والمدينة كلها والشمس والقمر والنجوم بما فى
ذلك الجسم البشرى والذرات والجزيئات والأمواج وأجهزة القياس
المعيارية التى نقيس بها فماذا يحدث عند الاستيقاظ من
النوم ؟ فلا نلاحظ شيئا ولن نستطيع إدراك أن شيئا ما قد حدث حتى لو تم استخدام كل
ما نملك من علوم الرياضيات .
إن الكون قد تضاعف ( 100 مرة ) هذا صحيح ولكن كل شىء قد
تضاعف بالنسبة نفسها فى ذات الوقت والنتيجة أن النسب الحجمية العامة تظل محفوظة
بين الأشياء بعضها البعض .
ونفس القصة تحدث إذا تضاعفت سرعة الأشياء جميعها أثناء
النوم بنفس النسبة فعندما نستيقظ لا ندرك أن شيئا ما قد حدث بسبب عجزنا عن إدراك الحركة
المطلقة ولأننا نقف عند إدراك الحركة النسبية وهى ثابتة لأن نسبة كل حركة إلى
الحركة بجوارها ثابتة رغم الزيادة المطلقة والعامة للحركة لأننا قد تضاعفت حركاتنا
وسرعاتنا ونشاطنا الحيوى .
فيوجد استثناء واحدا يمكن أن ندرك فيه الحركة المطلقة هو
اللحظة التى تفقد الحركة انتظامها فتتسارع أو تتباطأ فندرك حينئذ أن القطار الذى
نركبه يتحرك عندما يبطىء استعدادا للفرملة أو تغيير الاتجاه فى هذه اللحظة نستطيع
أن نجزم أننا نجلس فى مركبة متحركة ونستطيع القول بحركتها المطلقة دون الحاجة
لمشاهدتها من رصيف منفصل إلا أن ( آينشتاين ) قد نقض الأمر فى نهاية البحث فإن
المكان والزمان حدان لا ينفصلان فى الحركة فماذا قالت النسبية عن الزمان .
الزمان :
كل الساعات المستخدمة على الأرض مضبوطة على النظام
الشمسى إلا أن النظام الشمسى ليس النظام الوحيد فى الكون فلا يمكن أن نفرض التقويم
الأرضى الزمنى على الكون وتعتبر الكميات التى نقيس بها كميات مطلقة فالإنسان الذى
يسكن كوكب ( عطارد ) سوف يجد للزمن دلالات مختلفة إذ أن عطارد يدور حول نفسه فى (
88 يوم ) ومعنى هذا أن طول اليوم العطاردى = طول السنة العطاردية وهو تقويم يختلف
عن تقويم الأرض وإذا كانت الأرض تدور دورة واحدة حول الشمس فى ( 365.25 يوم ) وكان
عمر الرجل على الأرض ( 100 سنة ) فإن عمره يكون
( 50 سنة ) إذا كان يعيش فوق المريخ وإن ذلك من أعمق
تطبيقات النسبية وأكثرها غموضا فالمتكلم من نيويورك يمكن أن يخاطب متكلم آخر فى
لندن من خلال الهاتف ويكون المتكلم الذى فى نيويورك يتحدث فى ساعة الغروب بينما
المتكلم الذى فى لندن يتحدث فى منتصف الليل ويمكن الجزم بتواقت الحدثين وحدوثهما
معا فى نفس اللحظة والسبب أن الحدثين يحدثان معا على أرض واحدة خاضعة لتقويم واحد
( التقويم الشمسى ) ومن الممكن استنباط فروق التوقيت للنظام الواحد
أما القول بأنه من الممكن أن يحدث على الأرض وعلى كوكبة
الجبار أو الشعرى اليمانية أحداث متواقتة فى آن واحد فهذا مستحيل لأنها أنظمة
مختلفة لا اتصال بينها والاتصال الوحيد هو الضوء الذى يستغرق آلاف السنين الضوئية
لينتقل من واحد من الأنظمة للآخر وحينما نرى أحد النجوم يخيل لنا أننا نراها الأن
فنحن فى الحقيقة نراه عن طريق الضوء الذى ارتحل عنه منذ آلاف السنين
لكى يصلنا الأن فالواقع أننا نرى ماضى النجم ويخيل إلينا
أنه حاضر النجم فما نراه إشارة إلى ماض لم يعد له وجود وبذلك يصبح الزمان والمكان
مقادير متغيرة تتوقف على المجموعة المتحركة التى يشتق منها فإذا حدث وتغيرت حركة
الجسم فإنه ينبغى أن يتغير زمنه فإن الساعة الملصقة بجسم متحرك تتأخر فى الوقت
كلما زادت سرعة الجسم حتى إذا بلغت سرعة الجسم سرعة الضوء فإن الساعة تتوقف تماما
والشخص المصاحب للساعة فى حركتها لا يدرك التغيرات وإنما يدركها الشخص الذى
يراقبها من مكان ساكن .
إن التفسير البسيط إن الساعة التى تسير بسرعة الضوء لن
يصل إلينا الشعاع القادم منها ولو قدر لمسافر أن يسافر بصاروخ بسرعة ( 167000 ميل
/ ث ) ليقضى ( 10 سنوات ) فإنه حينما يعود للأرض سوف يكتشف أنه كبر فى العمر ( 5
سنوات ) أما إذا انطلق بسرعة أكبر من سرعة الضوء ولمسافة أكبر كأن يطير فى صاروخ
إلى ( سديم أندورميدا ) وبسرعة خرافية بحيث يطوى المسافة التى يقطعها الضوء فى (
مليون سنة ) يطويها ذهابا وإيابا للأرض فى ( 55 سنة ) فماذا يجد ؟
يجد أن الأرض قد مضى عليها فى غيابه ( 3 ملايين سنة )
لقد أبطأ به زمنه وكاد يتوقف بينما ملايين السنين تطوى على الأرض وهو مجرد افتراض
نظرى لأنه لا أحد يستطيع أن يتحرك بسرعة الضوء أو يتجاوزها فإنه إذا اخترق حاجز
الضوء فسوف يخترق حاجز الزمن فى نفس اللحظة فيبرح الأرض اليوم ليعود إليها بالأمس
بدلا من الغد وسوف يتحول لمسافر فى الزمن الماضى فماذا يحدث لكتلة جسم ينطلق بسرعة
عالية تقترب من سرعة الضوء .
الكتلة :
كلما زادت سرعة الجسم زادت كتلته حتى إذا بلغت سرعة
الضوء فإن كتلته تصبح نهائية وتصبح مقاومته للحركة لانهائية ويتوقف الجسم
والمعادلات التى تثبت ذلك ولقد أثبتت التجارب أن القذائف المشعة التى تطلقها مادة
الراديوم واليورانيوم وهى رقائق متناهية الصغر تنطلق بسرعة قريبة من سرعة الضوء أثبتت
التجارب أن كتلة الرقائق تزداد بما يتفق مع حسابات ( آينشتاين ) وما دام الجسم
يكتسب مزيدا من الكتلة عندما يكتسب مزيدا من الحركة وأن الحركة شكل من أشكال
الطاقة فإن الجسم حينما يكتسب طاقة يكتسب فى نفس الوقت كتلة أى أن الطاقة يمكن أن
تتحول إلى كتلة والكتلة يمكن أن تتحول إلى طاقة ولقد قدم ( آينشتاين ) المعادلة
التى صنعت القنبلة الذرية :
( E = m c2
) الطاقة = حاصل ضرب الكتلة × مربع سرعة الضوء
إن الطاقة الناجمة عن تفجير جرام واحد كمية هائلة جدا
يمكن أن تدمر مدينة كاملة أو تزود باخرة بالوقود لمدة عام كامل والمعادلة تفسر
السر فى أن العدد الهائل من النجوم ما زال يشع نورا وطاقة وحرارة ولم تظهر عليه
مظاهر الفناء على الرغم من مضى ( 13.73 مليار عام ) على الانفجار الكونى العظيم .
لقد أثبت ( آينشتاين ) نسبية الزمان والمكان والكتلة ثم
كشف عن الكتلة فإذا بها خواء ( الحركة ) فالعالم فى الواقع خواء لا شىء فيه عبارة
عن طاقات وأمواج ومجالات فالمادة ليست مادة إنها حركة .
المجال :
يوجد نسيج واحد من المكان والزمان يخلق فيه مجالا من
حوله أى أنه يحدث تغيرات فى الخواص القياسية للمكان والزمان ( الزمكان ) فيحنى
الفضاء حوله كما تنحنى خطوط القوى حول المغناطيس فالتغيرات هى المجال وكل ذرة تقع
فى المجال تعدل سيرها واتجاهها وفقا له كما تتراص برادة الحديد وفقا لخطوط المجال
حول المغناطيس وعلى هذا الأساس تدور الأرض حول الشمس لا بسبب قوة جذب الشمس ولكن
بسبب خصائص المجال الذى تخلقه الشمس حولها فإن الأرض لا تجد طريقا تسير فيه سوى
الطريق الدائرى وكل الكواكب محكومة فى طرقها بخطوط دائرية وهى انحناءات المجال حول
الأجسام الأكبر منها والأجسام قاصرة عن أن تتعدى مجالاتها المرسومة لها .
إن النظرية النسبية إن كل جسم يوجد من الزمان والمكان
يخلق حوله مجالا وأن الفضاء حول الجسم يتحدب وينحنى بمقتضى خطوط المجال وكان آخر
ما قدمه ( آينشتاين ) للعلم سلسلة من المعادلات حاول فيها أن يضم قوانين الذرة إلى
قوانين النسبية بحثا عن المجال وكان يدرك أن العلم عاجز عن رؤية البداية والنهاية
قاصر عن فهم ماهية الأشياء وكان يعتقد بانسجام الوجود كله فى وحدة واحدة ويوجد ( 4
قوى ) أدت لخلق الكون ( القوتان النوويتان الضعيفة والقوية والجاذبية
والكهرومغناطيسية ) وحاول أن يوحدها فى قوة واحدة خلقت الكون العظيم وكان يبحث عن
مجال موحد يضم القوى ال ( 4 ) وأن القوى ال ( 4 ) ما هى إلا مظاهر مختلفة لقوة
واحدة تسببت فى حدوث الانفجار العظيم . أ . د / حسنية موسى تنقيح / أسامة ممدوح
عبد الرازق مصطفى شرف
