يعتبر مفهوم النسبية العامة من الموضوعات الأكثر إثارة للاهتمام في مجال العلوم. تعلمون ، هذه الفكرة أن الأشياء الغريبة تحدث عندما تقترب من سرعة الضوء. هناك تغيرات غريبة على طول الأشياء ، وتحول غريب الأطوال الموجية. والأكثر إثارة للحيرة على الإطلاق ، هناك مفهوم التوسيع: كيف يمكنك تجربة وقتًا أطول أو أقل استنادًا إلى السرعة التي تسافر بها مقارنة بشخص آخر.
وحتى أغرب من ذلك؟ كما رأينا في فيلم Interstellar ، فإن قضاء الوقت بالقرب من جسم ضخم جدًا ، مثل الثقب الأسود ، يمكن أن يسبب نفس التأثيرات النسبية. لأن الكتلة والتسارع هما نفس الشيء؟
بصراحة ، يكفي أن تسبب لك صداعًا كبيرًا.
ولكن فقط لأنني أجد المفهوم محيرًا ، ما زلت سأستمر في التشقق ، محاولًا فهم المزيد عنه ومساعدتك على لف عقلك من حوله أيضًا. لمصلحتي الخاصة ، لمصلحتك ، ولكن لمصلحتي في الغالب.
هناك حكاية رائعة في تاريخ الفيزياء - ربما لم يكن هذا ما حدث بالفعل ، لكنني ما زلت أحبه.
كان السير آرثر إدينجتون أحد أشهر علماء الفلك في القرن العشرين ، حيث لعب دور ديفيد تينانت في فيلم 2008 ، أينشتاين وإدينجتون. الذي يجب أن تراه حقًا ، إذا لم تكن قد قمت بذلك بالفعل.
على أي حال ، دكتور هو ، أعني Eddington ، قد توصل إلى كيفية توليد النجوم للطاقة (من خلال الاندماج) وأكد شخصياً أن تنبؤات آينشتاين عن النسبية العامة كانت صحيحة عندما لاحظ كسوفًا شمسيًا عام 1919.
يبدو أنه خلال محاضرة للسير آرثر إدينجتون ، سأل أحدهم ، "أستاذ إدينجتون ، يجب أن تكون أحد الأشخاص الثلاثة في العالم الذين يفهمون النسبية العامة." توقف للحظة ثم قال: "نعم ، لكني أحاول أن أفكر في الشخص الثالث."
بالتأكيد لست أنا ، لكنني أعرف شخصًا لديه علاقة بالنسبية العامة ، وهذا هو الدكتور بريان كوبيرلين ، أستاذ الفيزياء الفلكية في معهد روتشستر للتكنولوجيا. إنه يغطي هذا الموضوع طوال الوقت على مدونته ، One Universe At A Time ، والتي يجب عليك زيارتها وقراءتها تمامًا في briankoberlein.com.
في الواقع ، لمجرد توضيح كيفية عمل ذلك ، دفع براين مكتب RIT الخاص به إلى سرعة خفيفة تقريبًا ، وهو يندفع نحونا الآن.
د. بريان كوبيرلين:
مرحبًا فريزر ، شكرًا لاستضافتي. إذا تمكنت من الانتظار لثانية واحدة ، يجب أن أبطئ.
فريزر كين:
ما الذي حدث هناك للتو؟ لماذا تباطأتم جميعا؟
بريان:
إنه في الواقع تأثير مثير للاهتمام يعرف باسم تمدد الوقت. أحد الأشياء المتعلقة بالضوء هو أنه بغض النظر عن الإطار المرجعي الذي أنت فيه ، بغض النظر عن كيفية تحركك عبر الكون ، فسوف تقيس دائمًا سرعة الضوء في الفراغ لتكون هي نفسها. حوالي 300000 كيلومتر في الثانية.
وللقيام بذلك ، إذا كنت تتحرك بالنسبة لي ، أو إذا كنت أتحرك بالنسبة لك ، يجب أن تتغير مراجعنا للزمان والمكان للحفاظ على سرعة الضوء ثابتة. كلما ابتعدت عنك بشكل أسرع ، يجب أن يبدو وقتي وفقًا لك بطيئًا. من ناحية أخرى ، سيبدو وقتك بطيئًا بالنسبة لي.
وأن تأثير التمدد الزمني ضروري للحفاظ على سرعة الضوء ثابتة.
فريزر:
هل يحدث هذا فقط عندما تتحرك؟
بريان:
تمدد الوقت لا يحدث فقط بسبب الحركة النسبية ، يمكن أن يحدث أيضًا بسبب الجاذبية. تقول نظرية النسبية لأينشتاين أن الجاذبية هي خاصية تشويه المكان والزمان. لذلك عندما يكون لديك كتلة مثل الأرض ، فإنها في الواقع تشوه المكان والزمان.
إذا كنت تقف على الأرض ، يبدو أن وقتك يتحرك ببطء أكثر قليلاً من شخص ما في الفضاء ، بسبب اختلاف الجاذبية.
الآن ، بالنسبة للأرض ، لا يهم ذلك كثيرًا حقًا ، ولكن بالنسبة لشيء مثل الثقب الأسود ، قد يكون مهمًا كثيرًا. كلما اقتربت أكثر وأكثر من الثقب الأسود ، سيبدو وقتك يتباطأ أكثر فأكثر.
فريزر:
ماذا يعني هذا للسفر إلى الفضاء؟
بريان:
في كثير من الأحيان في الخيال العلمي ، سترى فكرة أن صاروخًا يتحرك قريبًا جدًا من سرعة الضوء ، ويستخدم تمدد الوقت للسفر إلى النجوم البعيدة.
ولكن يمكنك فعلًا فعل الشيء نفسه بالجاذبية. إذا كان لديك ثقب أسود يخرج إلى نجم آخر أو مجرة أخرى ، يمكنك في الواقع أن تأخذ سفينة الفضاء الخاصة بك وتدور حولها بالقرب من الثقب الأسود. ويبدو أن وقتك يتباطأ. بينما تدور حول الثقب الأسود ، سيستغرق الثقب الأسود وقتًا للوصول إلى نجم آخر أو مجرة أخرى ، ويبدو لك سريعًا حقًا.
لذا فهذه طريقة أخرى يمكنك من خلالها استخدام تمدد الوقت للسفر إلى النجوم ، على الأقل في الخيال العلمي.
فريزر:
حسنًا يا براين ، لدي سؤال أخير لك. إذا أصبحت أكثر ضخامة كلما اقتربت من سرعة الضوء ، هل يمكنك الحصول على الكثير من الكتلة بحيث تتحول إلى ثقب أسود؟ أود أن تجيب على هذا السؤال في شكل منشور مدونة على briankoberlein.com وعلى مشاركة + Google سنقوم بالربط هنا.
بريان:
شكرا فريزر ، سيكون لدي ذلك الجواب على موقع الويب الخاص بي.
مرة أخرى ، قمنا بزيارة عالم محير من تمدد الوقت ، وعادنا سالمين نسبيًا. هذا لا يعني أنني أفهمها بشكل أفضل ، ولكن آمل أن تفهمها على أي حال. مرة أخرى ، شكراً جزيلاً للدكتور Koberlein على قضاء بضع دقائق من رحلته النسبية للإجابة على أسئلتنا. تأكد من زيارة مدونته وقراءة إجابته على سؤالي.
بودكاست (صوتي): تنزيل (المدة: 6:57 - 3.0 ميجابايت)
اشترك: ابل بودكاست | أندرويد | RSS
بودكاست (فيديو): تنزيل (المدة: 6:59 - 115.5 ميغابايت)
اشترك: ابل بودكاست | أندرويد | RSS
