ما هي النسبية العامة

ظلَّت نظرية نيوتن في الجاذبية وغيرها من نظريات الفيزياء الكلاسيكية مُعتَمدةً حتى مطلع القرن الماضي، إلى أن هزّ العالم الألماني ألبرت أينشتاين أُسس الفيزياء بنظريتيه، النسبية الخاصة في عام 1905، ومن ثمّ النسبية العامة في عام 1915.

سنتحدث في هذا المقال عن موضوع النسبية العامة.

قدمت هذه النظرية إطارًا جديدًا لجميع أُسس الفيزياء، واقترحت مفاهيم جديدة للفضاء والزمن، فهي تشرح سلوك الأجسام في شبكة من المكان والزمان، ويمكن استخدام هذه الدراسات للتنبؤ بكل شيء تقريبًا من وجود الثقوب السوداء، إلى انحناء الزمكان والجاذبية، وسلوك كوكب عطارد في مداره.

كما يوجد عدة أمور أخرى ناقشتها النسبية، أولها بأن الثابت أو المطلق بات غير موجود نظريًا، فكل قيمة معينة مرتبطة بقيمة مثلها، أي أن كل مراقب يرى توقيت وأبعاد الأحداث بشكلٍ مختلفٍ تمامًا، أيّ ما هو مليون سنة بالنسبة لنا قد يكون مجرد غمضة عين لشخص يطير في صاروخ عالي السرعة أو يسقط في ثقب أسود.

قضى أينشتاين عشر سنوات وهو يفكر في إدخال الجاذبية ضمن إطار عمل جديد للنسبية، وفي عام 1915 نشر نظرية النسبية العامة ، والتي باتت تمثل الوصف الحالي للجاذبية في الفيزياء الحديثة.

عندما نقول "نظرية نسبية" فإن ما نقصده في الواقع هو النسبية العامة ، حيث أن النسبية الخاصة هي حالة خاصة من النسبية العامة. يساعد الجمع بين المبدأين في تفسير العديد من المواضيع التي تخص الجاذبية، وحركة الكواكب، وحركة الضوء، وحتى وجود الثقب الأسود.

تنص نظرية النسبية العامة على أن الأجسام الضخمة الموجودة في الفضاء تسبب تشوه الزمان والمكان "الزمكان" الذي نشعر به جميعًا بالجاذبية، والجاذبية هنا هي خاصية هندسية للزمكان، ويرتبط انحناء الزمكان بشكلٍ مباشر مع طاقة وكثافة المادة، طبعًا العلاقة محددة عبر معادلات أينشتاين للمجال.

هو مبدأ مهم للنظرية، فمن خلال هذا المبدأ أراد أينشتاين إثبات أن تأثيرات الجاذبية التي يخضع لها الجسم تكافئ إلى حدّ كبير تأثيرات الحركة المتسارعة.

لتوضيح الفكرة صاغ أينشتاين تجربة فكرية؛ إذ تخيل أينشتاين وجود شخص وفي يده تفاحة ضمن مصعدٍ غير متحرك موجود على الأرض، مغلق تمامًا بحيث لا يمكن الرؤية من خلاله، إذا قام الشخص بترك التفاحة ستخضع حينها فقط لقوة الجاذبية الأرضية مكسبة إياها تسارعًا أرضيًا، وإذا قمت بنفس التجربة في الفضاء الخالي من الجاذبية، ودون أن تكون خاضعًا لأية قوة خارجية، ستخضع أيضًا لتسارع مساوي تقريبًا لقوة الجاذبية.

باعتبارك مراقبًا داخليًا، لا يمكنك معرفة ما إذا كنت على الأرض، أو في الفضاء الذي يتسارع للأعلى، أيّ يوضح المبدأ أن تأثيرات الجاذبية على الكتلة هي نفسها تأثيرات التسارع في الفضاء.

كما هو الحال مع الكهرومغناطيسية، لابد من وجود حقل يمثل ما نعتبره قوة الجاذبية بين جسمين، لكن حسب رؤية أينشتاين أن هذا الحقل مؤلف من شبكة الزمان والمكان، حيث كان يعتقد أينشتاين أن الفضاء ليس وسطًا سلبيًا أو معدومًا، فهو ينحني بسبب الأجسام الثقيلة، لذا أي جسم كالأرض لن يقوم بالتحرك بشكل مستقيم وإنما سينحني ويقوم بالدوران حول الجسم الأكبر كتلة وكثافة.

وتوضح نظرية النسبية العامة لأينشتاين ما نسميه الزمكان، أي أن الزمان والمكان مرتبطان بشكل نسيج، لذا لا ينفصلان أبدًا، وبالتالي يمكن للزمكان أن يتشوه في وجود أجسام ذات كثافة عالية، ولذلك لا نقصد فقط انحناء المكان وإنما انحناء الزمكان.

فالجاذبية حسب تعريف النظرية، ليست قوة تنتشر عبر الفضاء، بل هي سمة من سمات الزمكان نفسه، فعندما ترمي كرة عالية في الهواء، فإنها تعود إلى الأرض لأن الكرة الأرضية تشوه الزمكان المحيط بها، والأمر ينطبق على الشمس.