نظرية النسبية أهم نظريات القرن العشرين

كان ألبرت أينشتاين يستمتع بلحظة نادرة من الرضا مئة وسبعة أعوام من الآن. في 25 نوفمبر 1915، صعد إلى المنصة في الأكاديمية البروسية للعلوم في برلين وأعلن أنه أكمل أخيرًا رحلته المؤلمة التي استمرت لعقد من الزمان لفهم جديد وأعمق للجاذبية. أكد أينشتاين أن النظرية النسبية العامة قد اكتملت الآن.

كان الشهر الذي سبق الإعلان التاريخي هو أكثر فترات حياة آينشتاين توتراً وقلقًا من الناحية الفكرية. وبلغت تلك المشاعر ذروتها مع رؤية أينشتاين الجديدة جذريًا للتفاعل بين المكان والزمان والمادة والطاقة والجاذبية، وهو إنجاز يُقدَّر على نطاق واسع باعتباره أحد أعظم الإنجازات الفكرية للبشرية.

في ذلك الوقت، لم تسمع ضجة النسبية العامة إلا من قبل زمرة من المفكرين في ضواحي الفيزياء الباطنية. ولكن في القرن الذي تلا ذلك، أصبحت أفكار أينشتاين حلقة الوصل لمجموعة واسعة من القضايا التأسيسية، بما في ذلك أصل الكون، وهيكل الثقوب السوداء وتوحيد قوى الطبيعة، كما سُخِّرت النظرية لمزيد من المهام التطبيقية مثل البحث عن كواكب خارج المجموعة الشمسية، وتحديد كتلة المجرات البعيدة وحتى توجيه مسارات سائقي السيارات الضالة والصواريخ الباليستية. أصبحت النسبية العامة، التي كانت ذات يوم وصفًا غريبًا للجاذبية، الآن أداة بحث قوية.

بدأ السعي لفهم الجاذبية قبل فترة طويلة من أينشتاين. أثناء الطاعون الذي اجتاح أوروبا من 1665 إلى 1666، انسحب إسحاق نيوتن من منصبه في جامعة كامبريدج، ولجأ إلى منزل عائلته في لينكولنشاير، وفي ساعات الخمول أدرك أن كل الأشياء، سواء على الأرض أو في السماء، تجذب بعضها البعض بقوة تعتمد فقط على حجم الأجسام -كتلتها- ومدى تباعدها في الفضاء، والمسافة بينهما. لقد تعلم أطفال المدارس في جميع أنحاء العالم النسخة الرياضية لقانون نيوتن، والتي قدمت مثل هذه التنبؤات الدقيقة بشكل مذهل لحركة كل شيء بدءًا من إلقاء الصخور إلى الكواكب التي تدور حول الكواكب التي يبدو أن نيوتن قد كتب الكلمة الأخيرة عن الجاذبية. لكنه لم يفعل. وكان أينشتاين أول من تأكد من ذلك.

في عام 1905 اكتشف آينشتاين النظرية الخاصة للنسبية، وأسس القول المأثور المشهور بأن لا شيء -لا شيء أو إشارة- يمكن أن يسافر أسرع من سرعة الضوء. وهنا تكمن المشكلة. وفقًا لقانون نيوتن، إذا اهتزت الشمس، فإن الجاذبية ستجعل الأرض تهتز على الفور أيضًا. أي أن صيغة نيوتن تشير إلى أن الجاذبية تمارس تأثيرها من موقع إلى آخر على الفور. هذا ليس فقط أسرع من الضوء، إنه تأثير لانهائي.

تأثيرات النظرية النسبية

لم يقتصر تأثير النسبية على العلم. ظهرت النسبية الخاصة على الساحة في بداية القرن العشرين، وأصبحت النسبية العامة معروفة على نطاق واسع بعد الحرب العالمية الأولى؛ في العصور التي أصبح فيها إحساس جديد من الحداثة محددًا في الفن والأدب. بالإضافة إلى ذلك، تلقى تأكيد النسبية العامة الذي قدمه كسوف الشمس عام 1919 دعاية واسعة. جائزة نوبل للفيزياء عام 1921 لأينشتاين (التي مُنحت لعمله حول طبيعة الفوتون للضوء)، بالإضافة إلى التصور الشائع بأن النسبية معقدة للغاية لدرجة أن قلة من الناس يمكن أن يفهموها، سرعان ما حول آينشتاين ونظرياته إلى رموز ثقافية.

طُبِّقت أفكار النسبية على نطاق واسع -وأسيء تطبيقها- بعد ظهورها بفترة وجيزة. فسر بعض المفكرين النظرية على أنها تعني ببساطة أن كل الأشياء نسبية، واستخدموا هذا المفهوم في مجالات بعيدة عن الفيزياء. على سبيل المثال، كتب الفيلسوف وكاتب المقالات الإسباني خوسيه أورتيجا إي غاسيت عام 1923: «تعتبر نظرية أينشتاين دليلاً رائعًا على التعددية المتناغمة لجميع وجهات النظر الممكنة. إذا امتدت الفكرة إلى الأخلاق والجماليات ، فسنصل إلى تجربة التاريخ والحياة بطريقة جديدة».

انعكس الاهتمام العام المنتشر بالنسبية في عدد الكتب المكتوبة لتوضيح الموضوع لغير الخبراء. ظهر عرض أينشتاين الشهير للنسبية الخاصة والعامة على الفور تقريبًا، في عام 1916، وظهرت مقالته عن الزمكان في الطبعة الثالثة عشر من موسوعة بريتانيكا في عام 1926. كتب علماء آخرون، مثل عالم الرياضيات الروسي ألكسندر فريدمان والفلكي البريطاني آرثر إدينجتون، كتبًا شهيرة عن الموضوعات في عشرينيات القرن الماضي. استمرت هذه الكتب في الظهور بعد عقود.

أثر النسبية على الفلسفة

في عام 1925 اقترح الفيلسوف البريطاني برتراند راسل في كتابه عن النسبية أن عمل أينشتاين سيؤدي إلى مفاهيم فلسفية جديدة. كان للنسبية بالفعل تأثير كبير على الفلسفة، إذ ألقت الضوء على بعض القضايا التي تعود إلى الإغريق القدماء. تعود فكرة الأثير، التي خرجت في أواخر القرن التاسع عشر لنقل موجات الضوء، إلى أرسطو. قسّم العالم إلى الأرض والهواء والنار والماء، مع الأثير كعنصر خامس يمثل الكرة السماوية النقية. قضت تجربة ميكلسون مورلي والنسبية على آخر بقايا هذه الفكرة.

غيرت النسبية أيضًا معنى الهندسة التي تطورت في عناصر إقليدس (حوالي 300 قبل الميلاد). اعتمد نظام إقليدس على البديهية الخط المستقيم هو أقصر مسافة بين نقطتين، من بين أمور أخرى بدت صحيحة بشكل واضح. لعبت الخطوط المستقيمة أيضًا دورًا خاصًا في بصريات إقليدس باعتبارها المسارات التي تتبعها أشعة الضوء. بالنسبة للفلاسفة مثل الألماني إيمانويل كانط، تمثل بديهية الخط المستقيم لإقليدس مستوى عميقًا من الحقيقة. لكن النسبية العامة تجعل من الممكن علميًا فحص الفضاء مثل أي كمية مادية أخرى؛ أي التحقق من مقدمات إقليدس. من المعروف الآن أن الزمكان منحني بالقرب من النجوم. لا توجد خطوط مستقيمة هناك، ويتبع الضوء الجيوديسية المنحنية. مثل قانون الجاذبية لنيوتن، تصف هندسة إقليدس الواقع بشكل صحيح في ظل ظروف معينة، لكن البديهيات ليست أساسية وصحيحة تمامًا، لأن الكون يتضمن أيضًا أشكال هندسية غير إقليدية.