هندسه و گرانش
بعد از آنکه نیوتن نظریات انقلا بی خود درباره گرانش را منتشر کرد اکثر فیزیک دان ها این معادلات را پایان مشکلات دنیای فیزیک دانسته و به اعتقاد خود شاهد آخرین سطح پیشرفت درعلم فیزیک بودند غافل از اینکه قرن ها بعد دانشمند دیگری ظهور خواهد کرد که با پاسخ به سوالات ذهن خود تمام تصورات ما را از جهان پیرامونمان تغییر خواهد داد و دنیای فیزیک را با چالش های فراوانی روبرو خواهد کرد مسائلی که شاید حتی به عقیده بعضی ها باورکردنی نباشد وبا زندگی روزمره جور در نیاید. نیوتن معتقد بود نیروهایی در بین اجسام کوچک و بزرگ به برقراری رابطه ای نامرئی در بین آنها می انجامد که سیب را از درخت جذب زمین کرده و زمین را در مدار خورشید نگاه می دارد .ولی انیشتین با زاویه دیدی متفاوت به این قضیه نگریست و انحنا و خمش (هندسه) فضا – زمان را مسئول تمام این قضایا دانست و به توضیح آنها پرداخت وسعی کرد رابطه ای ریاضی برای آن بیابد. انیشتن با کمک از معادلات ریاضیاتی نا تمام ریمان در رابطه با ابعاد بالاتر توانست چگونگی تاثیر انحنای فضا زمان را بر اجسام توضیح دهد . به نظر او اگر گلوله ای سنگین را در وسط پارچه ای قرار دهیم سنگینی وزنه باعث فرورفتگی در وسط پارچه می شود و اگر گوی هایی کوچک را در این ناحیه از پارچه رها کنیم با پیمودن مسیری مارپیچی به طرف وزنه حرکت خواهند کرد و ناظری که از بیرون به این گوی های در حال گردش می نگرد ممکن است با خود فکر کند یک نیروی نامرئی از طرف گلوله سنگین بر گوی ها وارد شده است و مسیر حرکت آنها را تغییر است. و البته توانست اکثر رابطه های فیزیکی و دینامیکی بین اجسام بخصوص در ابعاد کیهانی را به خوبی توضیح دهدو پیشبینی هایی را انجام دهد . اگر ما به طور مشابه این مسئله را به سامانه خورشیدی خود بسط دهیم سیارات حول خورشید در مدارهای مختلف و با سرعت های مختلف در حال گردش هستند و این به خاطر حرکت در فضایی است که که به خاطر وجود خورشید انحنا پیدا کرده است. انیشتن به این نکته نیز پی برد که وجود خورشید حتی می تواند باعث انحراف نور ستارگان شود و وقتی گروهی از دانشمندان در جنگ جهانی دوم طی یک رصد که در یک خورشید گرفتگی انجام شد و ستاره های نزدیک خورشید را که قابل رویت بودند مورد بررسی قرار دادند به این نتیجه رسیدند که نور ستارگان نزدیک خورشید کمی منحرف شده اند و مهر تاییدی بر نظریه انیشتن زده شد. و این قضیه به خاطر همان هندسه خاص فضا – زمان است.
نمونه بارز این مسئله را می توان عدسی های گرانشی دانست که گاه بر اثر سنگینی وزن کهکشانی که به فضای اطراف خود انحنا داده است و ما بین ناظر و جسم خاصی قرار گرفته است تصویری چند گانه از جرم به وجود می آورد که در وهله اول ناظر را به خطا می اندازد. انیشتین به این نتیجه رسید که حضور ماده و انرژی تعیین کننده انحنای فضا - زمان است که در حالت کلی بیان میکند: انحنای فضا- زمان <<<<<<<<< ماده و انرژی با کمک این معادله می توان اصول حاکم بر مکانیک ستارگان , کهکشان ها و سیاه چاله ها و حتی BIG BANG و شاید آینده جهان را مورد بررسی قرار داد . انیشتن می دانست که یکی از مبانی اصلی فیزیک اینست که نور در حرکت بین دو نقطه مسیر با کمترین زمان را انتخاب می کند (این موضوع اصل حداقل زمانی فرمت نامیده میشود) به طور معمول مسیری که به حداقل زمان بین دو نقطه نیاز داشته باشد یک خط راست است بنابراین شعاع های نور به طور مستقیم حرکت می کنند. با این حال اگر نور با کوتاهترین زمان بین دو نقطه را انتخاب کند و پرتو های نور تحت تاثیر گرانش خمیده شود در اینصورت کوتاهترین فاصله بین دو نقطه یک خط انحنا دار است این نتیجه گیری باعث شد انیشتین به این نکته برسد که اگر نور در حال حرکت را بتوان به صورت منحنی دید به معنی آنست که خود فضا نیز منحنی است. نیوتن توانسته بود با معادلات گرانشی خود بر نظام ارسطویی که خورشید را کره ای نورانی و غیر مادی می پنداشت خط بطلان بکشد او با استفاده از معادلات خود توانست محاسبات ارزشمندی انجام دهد مبنی بر اینکه اگر زمین 150000000 میلیون کیلومتر از خورشید فاصله داشته باشد و در هر 25/365 روز به گرد خورشید بچرخد در این صورت ماده موجود در خورشید باید 332900 برابر مقدار ماده موجود در زمین باشد. ولی با کشفیات ادوین هابل و آغاز عصر کیهانی و گسترش ابعاد کائنات چالش هایی به وجود آمد که تئوری نسبیت عمومی انیشتن توانست با دقت خوبی آنها را توضیح دهد . به طور مثال نیوتن به این مسئله معتقد بود که گرانش نیرویی آنی است و اینگونه استنباط کرده بود که اگر روزی خورشید در سامانه خورشیدی از بین برود این تاثبر به سرعت بر سیارات اثر گذاشته و آنها از مدار خود منحرف شده و به فضای سرد و تاریک می روند و نبود خورشید آنی اثر می گذارد ولی انیشتن اینگونه مسئله را توضیح داد که اگر بالاترین سرعت در تمام کیهان سرعت نور باشد حتی نورهم فاصله بین زمین و خورشید را طی چند ین دقیقه طی میکند ( حدودا" 8 دقیقه ) و اگر نیروی گرانش سرعتی برابر با نور هم داشته باشد باز هم مد ت زمانی طول خواهد کشید تا ما نابودی خورشید را حس کنیم و تاثیر نبود خورشید بر ما اثر گذار شود و این قضیه آنی نیست به گفته انیشتن چون هندسه خاص فضا - زمان که به خاطر وجود خورشید بر سیارات نیروی گرانشی وارد می کرده و حالا در اثر نبو د خورشید این هندسه هم از بین رفته و موجی ( همچون امواجی که از برخورد سنگ در آ ب به وجود می آید ) در مرکز سامانه خورشیدی به وجود می آورد این موج در سر راهش به هر سیاره ای که رسید آن را منحرف می کند و فضا زمان هندسه یا همان انحنای خود را از دست می دهد . تا اواسط سال 1920 میلا دی و با گسترش نسبیت عام و خاص انیشتین جایگاه ویژه ای در تاریخ علم پیدا کرد و توانسته بود افکار اکثر فیزیک دانها را به معادلات خود جلب کند ولی او راضی نبود وی در پی آخرین تلاش خود سعی داشت تا بر روی یک تئوری بزرگ دیگر کار کند . او به دنبال ( تئوری برای همه چیز ) بود تا بتواند تمام نیروهای شناخته شده در طبیعت را توضیح دهد . وی این تئوری را تئوری (میدان واحد) نامید ولی متاسفانه در گذشت و نتوانست به آرزوی خود برسد. محمد مسعود صحت بخش
