00
إكسبو 2020 دبي اليوم

مائة عام من النسبية (1)

ت + ت - الحجم الطبيعي

يصادف هذا العام الذكرى المئوية لظهور النظرية العامة للنسبية لألبرت أينشتاين، أو التحفة التي تصف الجاذبية باعتبارها انحناءً للفضاء والزمن. ولكن كما هي الحال في العلم غالباً، طرحت رؤى أينشتاين على علماء الفيزياء تساؤلات بقدر ما قدمت من إجابات.

الواقع أن إيجاد الحلول التي تحقق معادلات أينشتاين ــ متوالية الزمن الفراغية التي تصف انحناء الكون ــ أمر صعب، ولهذا كانت نظريته بطيئة الانتشار. وقد اضطر العلماء الذين يجرون الدراسات المبكرة والاختبارات الأولى الحاسمة إلى استخدام التقريب. واستغرق الأمر عقوداً من الزمان لتطوير تقنيات تصنيف واستخلاص الحلول الجديدة. ولكن اليوم، هناك العديد من الحلول المعروفة، والمزيد من المشاكل الشائكة، مثل مجال الجاذبية بين نجمين متصادمين، التي يمكن استكشافها باستخدام أجهزة الكمبيوتر لإجراء الحسابات العددية.

إن نظرية أينشتاين لا تكتفي بوصف كوننا، من الانفجار العظيم إلى الثقوب السوداء، بل إنها عَلَّمَت الفيزيائيين أيضاً أهمية الهندسة والتجانس ــ الدروس التي انتشرت من فيزياء الجسيمات إلى علم البلورات. ولكن برغم أوجه التشابه بين نظرية أينشتاين وغيرها من النظريات في الفيزياء، فإنها تتباعد عن غيرها من النظريات بسبب رفضها التناسب مع ميكانيكا الكم، وهي النظرية التي تفسر السلوك السائد للمادة عندما تكون بحجم الذرات وما دون الذرات.

وفقاً لنظرية أينشتاين، فإن الجاذبية، خلافاً لكل القوى الفزيائية الأخرى المعروفة للإنسان، لا تُقاس كمياً، فهي ليست خاضعة لمبدأ عدم اليقين الشهير لهايزنبيرج. فالمجال الكهرومغناطيسي الذي يحدثه جسيم يمر عبر شق مزدوج من الممكن أن يمر عبر الشقين في الوقت نفسه. ولا يستطيع معادلها الجاذبي أن يفعل ذلك، ويفرض عدم التوافق بين فهمنا للجاذبية والنظريات الكَمِّية للمادة معضلة ضخمة على علماء الفيزياء النظرية، لأنه يؤدي إلى تناقضات حسابية.

من الواضح أن شيئاً ما حول التركيبة التي تتألف من نظرية الكم والجاذبية يظل غير معلوم، ويتوقف فهمنا للفضاء، والزمن، والمادة على الكشف عن هذه الصلة.

 

* أستاذ في المعهد الشمالي للفيزياء النظرية في ستوكهولم بالسويد.

طباعة Email