از نسبیت خاص تا نسبیت عام

از نسبیت خاص تا نسبیت عام

در سال ۱۹۶۲ طرح با نام کاوشگر گرانش B، برای گرفتن حمایت برای ناسا فرستاده شد. پیش‌بینی اعضا‌ی تیم برای انجام پروژه حدود سه سال بود اما این پیش‌بینی بسیار خوشبینانه بود و عملی شدن طرح حدود ۴۰ سال طول کشید و در طول این سال‌ها، عملیات ۹ بار توسط ناسا در شرف لغو شدن بود. اما بلاخره در آوریل سال ۲۰۰۴ کاوشگر گرانش B به فضا فرستاده شد و از سه بنیان‌گذار این طرح، فقط یکی از آن‌ها زنده بود و توانست نتیجه‌ی تلاش‌ها‌ی خود را ببیند.

فراهم کردن تکنولوژی لازم برای آزمودن این نظریه بسیار دشوار بود. زیرا ماهواره‌ای که در مدار زمین قرار می‌گرفت باید طوری طراحی می‌شد که باد‌ها‌ی خورشیدی و دیگر تابش‌ها‌ی کیهانی تأثیری بر آن نگذارند. در این آزمایش، از چند ژیروسکوپ پیشرفته استفاده شد که جهت اشاره‌ی همه‌ی ان‌ها به یک ستاره در دور‌دست بود. بررسی داده‌ها نشان داد که جهت اشاره‌ی ژیروسکوپ‌ها به همان میزان پیش‌بینی شده در معادلات اینشتین تغییر پیدا کرد. این آزمایش، نخستین مشاهده‌ی مستقیم از نسبیت عام اینشتین بود و نشان داد که اگر فضا در واقع، هیچ بود، دیگر چیزی برای پیچ و تاب خوردن وجود نداشت.

معادلات گرانش نیوتون توضیح داد که همه‌ی اجسام به یکدیگر نیروی گرانش وارد می‌کنند و هر جسمی متناسب با جرم خود تحت تأثیر نیرو، حرکت شتاب‌دار خواهد داشت. طبق معادلات نیوتون، نیروی گرانش بین دو جسم، با مربع فاصله‌ی آن‌ها نسبت عکس دارد. نظریه‌ی گرانش نیوتونی جوابگو‌ی بسیاری از مشاهدات روزمره است اما نتوانست بی‌نظمی موجود در حرکت گردشی عطارد به دور خورشید را به‌خوبی توصیف کند و اختلاف اندکی با واقعیت این مسئله داشت.

تفکر تکان‌دهنده‌ی اینشتین در مورد گرانش که به آن را شادمانه‌ترین تفکر کل زندگی خود می‌داند، بیان می‌کند که گرانش همان شتاب‌گیری است و آن را اصل تساوی نامید. او متوجه شد که اگر جسمی آزادانه در یک میدان گرانشی سقوط کند، دیگر وزن خود را احساس نخواهد کرد (مانند چتر‌بازی هنوز چتر خود را باز نکرده است و یا شخصی در آسانسور که کابل آسانسور بریده است.)

یک مثال ساده از این تفکر، فضا‌پیما‌یی است که با شتاب ۹.۸ متر بر مجذور ثانیه (شتاب گرانش زمین)، از زمین دور می‌شود. فضا‌نورد این فضا‌پیما، یک پر و یک چکش را به‌صورت هم‌زمان رها می‌کند، در غیاب مقاومت هوا، این دو جسم با هم بر زمین می‌افتند. درست مانند زمانی که این آزمایش روی زمین انجام شود. این نتیجه به این معنی است که فضا‌نورد و اجسام داخل فضا‌پیما، شتاب خود را حس نمی‌کنند و موقعیت آن‌ها مانند زمانی است که در سطح زمین بوده‌اند.

گرانش می‌تواند بر گذر زمان نیز تأثیر بگذارد. در قسمت نسبیت خاص اینشتین، اتساع زمان یا گذر کند زمان توضیح داده شد. در نسبیت عام یا گرانش اینشتین نیز امروز واقعیت وجود دارد که زمان برای اجسام تحت تأثیر میدان گرانشی یک جسم بسیار سنگین به کندی می‌گذرد. اتساع زمان تحت تأثیر گرانش، امکان سفر در زمان را نیز فراهم می‌کند. برای مثال اگر جسمی تحت تأثیر یک میدان گرانشی قوی مانند یک سیاهچاله قرار بگیرد، گذر زمان را در مقایسه با محیط اطراف، به‌کندی احساس می‌کند و در نتیجه امکان سفر به آینده را خواهد داشت.

ادامه دارد ...