وحتى قبل اكتشاف النسبية الخاصة فإن نظرية نيوتن للجاذبية كانت تفتقر إلى أمر هام. فعلى الرغم من أنها يمكن أن تستخدم لإجراء تنبؤات عالية الدقة حول الكيفية التي تتحرك بها الأجسام تحت تأثير الجاذبية، إلا أنها لا تقدم نظرة ثاقبة عن معنى الجاذبية، بمعنى أنه كيف يحدث أن جسمين منفصلين فيزيائياً أحدهما عن الآخر، ربما لبضع مئات الملايين من الأميال أو أكثر، يؤثران الواحد في حركة الآخر؟ ما هي الوسائل التي تنجز بها الجاذبية رسالتها؟ وهذه مشكلة كان نيوتن نفسه على دراية بها، فقد كتب يقول : الأمر الذي لا يمكن تصوره هو أن تقوم مادة جامدة غير حية من دون وساطة من أي شيء آخر ليس مادياً بالتأثير في مادة أخرى من دون اتصال متبادل. وهذه الجاذبية أمر فطري ومتأصل وأساسي في المادة لدرجة أن أحد الأجسام يؤثر في جسم آخر خلال الفراغ من دون تدخل من أي شيء آخر يمكن بواسطته أو خلاله انتقال فعلهما وقوتهما من واحد إلى الآخر، الأمر المنافي للعقل بالنسبة لي لدرجة أنني واثق ألا أحد له كامل القوة الفكرية في الأمور الفلسفية سيقع في هذا. ولابد للجاذبية من عامل مسبب يؤثر باستمرار وفقا لقوانين معينة لكن سواء كان هذا العامل ماديا أو غير مادي، فقد تركت هذا العناية قرائي ويعني ذلك أن نيوتن قد تقبل وجود الجاذبية وطور معادلات تصف تأثيراتها بدقة، لكنه لم يقدم أبداً أية نظرة ثاقبة في كيفية عملها بالفعل، وقد أعطى العالم كتيب التشغيل للجاذبية ورسم الخطوط الرئيسية لكيفية استخدامها - التعليمات التي استغلها الفيزيائيون والفلكيون والمهندسون بنجاح الرسم مسارات الصواريخ إلى القمر والمريخ والكواكب الأخرى في المجموعة الشمسية، وللتنبؤ بالخسوف والكسوف وللتنبؤ بحركة المذنبات، وهكذا. غير أنه ترك الأمور الداخلية - محتويات "الصندوق الأسود" للجاذبية - في غموض تام. وعندما تستخدم جهاز الأقراص المدمجة (CD) أو الحاسب الشخصي، فقد تجد نفسك في نفس الحالة من عدم المعرفة في ما يتعلق بكيفية عملها من الداخل وطالما كنت تعرف كيف تستخدم الآلة فلا أنت ولا أي شخص يحتاج إلى أن يعرف كيف تنجز هذه الآلة المهام التي تريدها منها لكن إذا تعطل جهاز الأقراص المدمجة أو الحاسب الشخصي فإن إصلاحه يعتمد كلية على معرفة كيفية عمله من الداخل. وبالمثل، أيقن آينشتاين أنه على الرغم من مئات السنين من التأكيدات التجريبية لنظرية نيوتن، إلا أن النسبية الخاصة تعني بشكل دقيق أن نظرية نيوتن قد انكسرت"، وأن إصلاحها يتطلب الإمساك بتلابيب التساؤل عن حقيقة الجاذبية وطبيعتها

الكلية.

وفي العام 1907، وبينما كان آينشتاين مستغرقاً في التفكير في هذه المواضيع وهو جالس في مكتب تسجيل الاختراعات في مدينة برن بسويسرا، توصل إلى فكرة أساسية من . خلال نوبات منقطعة أوصلته في النهاية إلى نظرية جديدة جذرياً للجاذبية - وهي مدخل لن يملأ ببساطة الفراغ في نظرية نيوتن، لكنه بالأحرى سيعيد صياغة فكرة الجاذبية بالكامل، وأهم ما في الموضوع أنها ستكون على وفاق تام مع النسبية الخاصة.

والنظرة الثاقبة لأينشتاين مناسبة للسؤال الذي يمكن أن يكون قد شغلك في الفصل الثاني. وقد ركزنا في ذلك الفصل على أننا مهتمون بفهم كيف يظهر العالم للأفراد الذين يتحركون بسرعة نسبية ثابتة وإذا قارنا بعناية مشاهدات هؤلاء الأفراد سنجد بعض الدلالات المثيرة حول طبيعة المكان والزمان. لكن ماذا عن الأفراد الذين يتحركون حركة متسارعة ؟ ستكون مشاهدات مثل هؤلاء الأفراد أكثر تعقيداً عند تحليلها من : تلك المشاهدات الخاصة بالأفراد الذين يتحركون بسرعة ثابتة، والذين تتسم حركتهم بأنها أكثر هدوءاً، لكن مع ذلك يمكن أن نتساءل عما إذا كان هناك بعض الوسائل لترويض هذا التعقيد ووضع الحركة المتسارعة مباشرة في الإطار المكتشف حديثاً للمكان والزمان. وقد بين فكر آينشتاين الأكثر توفيقاً كيف نفعل ذلك، وحتى تفهم أفكار آينشتاين تخيل أنك في عام 2050 وأنك تعمل رئيساً لخبراء المفرقعات في مكتب التحقيقات الفيدرالي (FBI)، وقد تلقيت لتوك مكالمة من شخص منزعج لفحص أنه قنبلة متقدمة الصنع مزروعة في قلب العاصمة واشنطن. وبعد اندفاعك إلى الموقع واختبار القنبلة أصبح الكابوس الرهيب حقيقة: كانت القنبلة نووية ومن القوة بحيث أنها حتى لو دفنت عميقاً في القشرة الأرضية أو ألقيت في أعماق المحيط فإن التدمير الناتج عن انفجارها سيكون مهلكاً. وبعد دراسة آلية تفجير القنبلة بحرص شديد أيقنت أنه لا أمل هناك في فكها، بل أكثر من ذلك أنها مزودة بشرك عبثي والقنبلة معلقة في ميزان بحيث تنفجر إذا انحرفت قراءة الميزان بمقدار 50% عن القراءة الحالية، وتبعاً لجهاز التوقيت فليس أمامك إلا أسبوع واحد لتبدأ في ! العد التنازلي للانفجار. وعلى عاتقك يقع مصير ملايين الناس - فما الذي تفعله؟

حسناً، بما أنه لا يوجد موقع آمن في أي مكان فوق أو تحت الأرض لتفجير القنبلة، فيبدو أنه ليس أمامك سوى خيار واحد لابد من رفع القنبلة إلى أعماق الفضاء الخارجي، حيث لا يسبب انفجارها أي دمار وقمت بطرح هذه الفكرة في اجتماع لفريقك في مكتب التحقيقات الفيدرالي، لكن سرعان ما تم تسفيه خطتك من قبل أحد المساعدين الشبان بدأ مساعدك واسمه اسحق بالقول: "هناك مشكلة خطيرة في خطتك، فكلما انطلقت القنبلة مبتعدة عن الأرض سيقل وزنها، حيث أن شد الجاذبية بينها وبين الأرض سيقل. ويعني ذلك أن قراءة الميزان داخل منظومة القنبلة ستقل مسببة الانفجار قبل الوصول إلى مكان آمن في أعماق الفضاء. وقبل أن يتاح لك الوقت الكافي لاستيعاب هذا النقد تماماً، انطلق مساعد شاب آخر اسمه ألبرت قائلا: "في الحقيقة عليك أن تفكر ملياً، لأن هناك مشكلة أخرى، وهي في نفس أهمية اعتراض إسحق لكنها أكثر دقة، لذا تحملوني وأنا أشرحها"، ولأنك في حاجة إلى لحظة للتفكير في اعتراضات إسحق، فقد حاولت

إسكات ،ألبرت ولكن كالعادة، عندما يبدأ في الكلام لا توجد طريقة لإسكانه. لإرسال القنبلة إلى الفضاء الخارجي، لابد من تركيبها فوق صاروخ وعندما يتسارع الصاروخ إلى أعلى لاختراق الفضاء، فإن القراءة على مقياس الميزان ستزيد، وستؤدي بالتالي إلى حدوث الانفجار قبل الأوان. وسترى أن قاعدة القنبلة - المستقرة على الميزان - ستزيد من ضغطها على المقياس أكثر منها في حالة السكون، تماماً كما ينضغط جسمك إلى الخلف فوق مقعد السيارة المتسارعة وستضغط القنبلة على المقياس كما يضغط ظهرك على وسائد مقعد السيارة، وعندما ينضغط مقياس الميزان ستزيد قراءته - سيؤدي هذا إلى انفجار القنبلة إذا كانت الزيادة الناتجة أكثر من 50%.

لقد شكرت ألبرت على تعليقه لكن حيث أنك قد استبعدت تفسيره لتؤكد ذهنياً على ملاحظات إسحق، فإنك ستعلن مكتئباً أن قتل فكرة ما قد لا يحتاج سوى إلى ضربة واحدة قاتلة وفي ما يبدو فقد فعلت ملاحظة إسحق الصحيحة ذلك بالتأكيد. ولأنك شعرت الأ أمل هناك إلى حد ما، فقد سألت الحضور أن يأتوا بمقترحات جديدة. وفي هذه اللحظة، جاء ألبرت بشرح كاسح: "عند إعادة التفكير، لا أعتقد أن فكرتك ليست قابلة للتنفيذ على الإطلاق. وملاحظة إسحق أن الجاذبية تقل كلما صعد جهاز القنبلة في الفضاء يعني أن القراءة على مقياس الميزان ستنخفض، وملاحظتي حول أن تسارع الصاروخ إلى أعلى سيتسبب في أن جهاز القنبلة سيضغط أكثر على المقياس، مما يعني أن القراءة ستزداد. ويأخذ الملاحظتين معاً، يعني أننا لو تحكمنا بعناية في تسارع الصاروخ لحظة بلحظة أثناء صعوده، فإن هذين المؤثرين يمكن أن يلغيا أحدهما الآخر"! وفي المراحل الأولى لصعود الصاروخ، وتحديداً عندما تكون قوى الجاذبية الأرضية كاملة، فإن الصاروخ لن يتسارع بشدة، وستظل قراءة المقياس في حدود الـ 50% المسموح بها. وكلما ارتفع الصاروخ مبتعداً . الأرض عن ويصبح تأثير جاذبية الأرض أقل فأقل - فإننا سنحتاج إلى زيادة التسارع إلى أعلى لإحداث التوازن. ويمكن للزيادة في القراءة الناتجة عن التسارع إلى أعلى أن تتساوى تماماً مع النقص في القراءة الناتج عن تناقص شدة الجاذبية، وبذا فإننا في الحقيقة تستطيع أن نحافظ تماماً على القراءة الفعلية على المقياس من التغير".

وبدأ اقتراح ألبرت يتخذ شكلاً معقولاً، ولقد أجبت بأن التسارع إلى أعلى يمكن أن يؤدي إلى تعويض النقص في الجاذبية، ومن الممكن محاكاة تأثير الجاذبية من خلال حركة تسارعية مناسبة " .بالضبط؟" أجاب ألبرت.وتسترسل أنت وهكذا يمكن أن ترفع القنبلة إلى الفراغ مع تنظيم تسارع الصاروخ بحكمة، وبذا يمكن أن نتأكد من عدم تغير قراءة المقياس، وبذلك نتجنب انفجارها إلى أن تصل إلى مسافة آمنة . الأرض" . وهكذا، وبواسطة المناورة بين الجاذبية والحركة المتسارعة - وباستخدام دقة علم الصواريخ في القرن الواحد والعشرين - من الممكن تجنب الكارثة. كان الإقرار بحقيقة أن الجاذبية والحركة المتسارعة متشابكتان بشدة هو مفتاح النظرة الثاقبة لأينشتاين في يوم سعيد أثناء وجوده في مكتب تسجيل الاختراعات في برن وبالرغم من خبرتنا مع القنبلة التي أضاءت جوهر أفكاره، إلا أن الأمر يستحق إعادة صياغة في إطار أقرب إلى ما جاء في الفصل الثاني، ولهذا الغرض، أسترجع حالتك لو كنت في غرفة بلا نوافذ محكمة الغلق لا تتسارع، فلن يكون لديك أي وسيلة لتعيين سرعتك ستبدو الغرفة دون أي تغير، وأي تجارب ستجريها ستعطي نفس النتائج من دون اعتبار لسرعة حركتك (حركة الغرفة). ومن حيث المبدأ، فإنك بدون علامات خارجية للمقارنة لا يمكنك أن تصف حالة حركتك بسرعة معينة، ومن جهة أخرى، إذا كنت تتسارع، وحتى في ظروف منظورك المحدود والمحبوس داخل الغرفة المحكمة الغلق، فإنك ستشعر بضغط على جسمك. فمثلاً، إذا كان مقعدك المتجه إلى الأمام مثبتاً على الأرض، وكانت الحجرة محكمة الغلق تتسارع إلى الأمام، فإنك ستشعر بضغط المقعد على ظهرك تماماً كما وصف ألبرت حالة السيارة. وبنفس الطريقة إذا تسارعت الغرفة إلى أعلى فستشعر بضغط الأرض على قدميك كان يقين آينشتاين أنه داخل الغرفة الصغيرة المحكمة الغلق لن تستطيع أن تميز حالة التسارع عن حالات عدم التسارع إلا بواسطة الجاذبية وعندما يتم ضبط هذين المقدارين بحكمة فإنك لا يمكن أن تميز القوة التي تستشعرها هل هي من الجاذبية أم من التسارع؟ وإذا كانت غرفتك مستقرة رأسياً في سكينة فوق سطح الأرض، فإنك ستشعر بالقوة المألوفة على قدميك، تماماً كما في سيناريو التسارع إلى أعلى، وهو بالضبط ما استخدمه ألبرت في الحل الذي اقترحه لرفع القنبلة إلى الفراغ. أما إذا كانت غرفتك مستقرة يظهرها على الأرض، فستشعر بضغط المقعد على ظهرك (يمنعك من السقوط) تماماً مثل تسارعك أفقياً. وقد أطلق آينشتاين على عدم المقدرة على التمييز بين الحركة المتسارعة والجاذبية مبدأ التكافؤ The Equivalence Principle). وهو يلعب دوراً محورياً في النسبية العامة. 

ويظهر هذا الوصف أن النسبية العامة قد أنهت عملاً بدأته النسبية الخاصة. فمن خلال مبدأ النسبية تعلن نظرية النسبية الخاصة تبدو قوانين الفيزياء واحدة بالنسبة لجميع المشاهدين الموجودين في حالة حركة ثابتة السرعة. لكن هذه الديمقراطية في الحقيقة محدودة، فهي تستبعد عدداً هائلاً من وجهات النظر الأخرى - وهم الأفراد الذين يتحركون بتسارع وتبين لنا أفكار آينشتاين عام 1907 كيف تضمن كل وجهات النظر - ذات السرعة الثابتة والمتسارعة - داخل إطار واحد متكافئ وحيث أنه لا فرق بين أفضلية متسارعة بدون حقل جاذبية وأفضلية غير متسارعة في حقل جاذبية، فإننا يمكن أن نستخدم المنظور الأخير لنعلن أن جميع المشاهدين، بصرف النظر عن حالة حركتهم، يمكن أن يزعموا أنهم في حالة سكون، وأن بقية العالم هي التي تتحرك من حولهم") طالما أنهم يضمنون مجالاً مناسباً للجاذبية في وصفهم لما يحيط بهم. وفي هذا المعنى، ومن خلال احتواء الجاذبية، فإن النسبية العامة تؤكد أن كل نقط أفضلية المشاهدين المحتملة تقف على قدم المساواة. وكما سنرى لاحقاً، فإن هذا يـ يعني أن التمييز بين المشاهدين في الفصل الثاني، التي اعتمدت على الحركة المتسارعة – كما الحال عندما تعقب جورج غريس بإطلاق محركه النفاث، وشاخ بمعدل أبطأ منها - تسمح بوصف متكافئ من دون تسارع، ولكن مع جاذبية). وبالتأكيد، فإن هذا الارتباط الوثيق بين الجاذبية والحركة المتسارعة هو إنجاز مشهود، لكن لماذا جعل ذلك من آينشتاين سعيداً لهذه الدرجة؟ السبب ببساطة هو أن الجاذبية شيء غامض. إنها قوة عظمى تتغلغل في حياة الكون، غير أنها مراوغة وغير مادية. ومن ناحية أخرى فإن الحركة المتسارعة، على الرغم من كونها أكثر تعقيداً بشكل ما من الحركة بسرعة ثابتة فهي متماسكة ومحسوسة، وباكتشاف رابطة أساسية بين الاثنتين، فإن آينشتاين أيقن أنه يمكن استخدام فهمه للحركة كأداة قوية ليكتسب فهماً مماثلاً للجاذبية. ولم يكن اختبار هذه الاستراتيجية عملياً أمراً سهلاً حتى بالنسبة لعبقرية آينشتاين لكن في النهاية حمل هذا المدخل ثمار النسبية العامة. وقد تطلب الوصول إلى هذه النهاية أن يصوغ آينشتاين حلقة ثانية في السلسلة التي توحد بين الجاذبية والحركة المتسارعة: انحناء المكان والزمان | الذي سنعرض له الآن.

مواضيع ذات صلة

التسارع واعوجاج المكان والزمان

عن الاعوجاجات والتموجات( في الزمكان )

(الانشغال بالحياة) تأثير الحركة القريبة من سرعة الضوء على معدل انحلال الميونات وفق النسبية الخاصة

نظرية النسبية

اینشتاین: النظرة الفلسفية للعالم

العلاقة بين النظرية والتطبيق

التفسيرات الهندسية والديناميكية لتمدد الزمن

الزمكان في تصور منكوفسكي

اصطلاح التزامن

نشر الزمن عبر الفضاء

اتساق تمدد الزمن

تمدد الزمن ومفارقة التوأم