#انقلاب_علمی #فضا #زمان #فضازمان #نسبیت_عام #نسبیت #نسبیت_خاص #انیشتین 🟡 انقلاب‌های فیزیک (قسمت ۸) - بخش ۲: 🟢 فضا و زمان یا فضازمان؟ این سردرگمی ادامه داشت، تا اینکه یکی از قهرمانان اصلی این داستان خودش را نشان داد. آلبرت انیشتین جوان، در ابتدا فرضیه‌ی اتر را کنار گذاشت. او استدلال‌های زیادی برای کنار گذاشتن اتر اقامه کرد. در مرحله‌ی بعد، انیشتین برای حل ناسازگاری بین مکانیک نیوتونی و معادلات ماکسول، سعی در مصالحه‌ بین این دو نظریه نکرد. بلکه او سعی کرد تا مکانیک نیوتونی را اصلاح کند. این کار جرئت زیادی را در جوامع علمی می‌طلبید و البته انیشتین از چنین جرئتی برخوردار بود. او در سال ۱۹۰۵ مقاله‌ای نوشت و در آن نظریه‌ی «نسبیت خاص» را معرفی کرد. نظریه‌ای که در حد سرعت‌های پایین به مکانیک نیوتونی می‌رسید. به این ترتیب انیشتین توانست کار خود را در حل این سوالات کامل کند. اما این نظریه برای فیزیکدانانی که عادت کرده بودند کلاسیکی به جهان فکر کنند بسیار عجیب بود. مفهوم «همزمانی» دیگر یک مفهوم مطلق نبود. بلکه اگر دو پدیده از دید یک ناظر همزمان رخ می‌داد ممکن بود از دید ناظر دیگری همزمان رخ ندهد. این بسیار عجیب بود، چرا که همه‌ی ما عادت کرده‌ایم زمان را یک موجودیت مطلق فرض کنیم و این نظریه به ما می‌گفت که زمان وابسته به ناظر است. نسبیت خاص پا را فراتر می‌گذارد و حکمی مشابه حتی به «مکان» هم می‌دهد. به بیان دقیق‌تر، متحرکی که در حال حرکت با سرعتی است، طول‌ها و زمان‌ها را متفاوت از متحرک ساکن می‌بیند. یعنی اگر شخصی بسیار سریع (نزدیک به سرعت نور) حرکت کند، از شخصی که ساکن است، جوان‌تر می‌ماند. این‌ها بیشتر شبیه به یک داستان علمی‌تخیلی است تا واقعیتی علمی. به همین دلیل بود که بسیاری از دانشمندان، نتوانستند این نظریه را باور کنند. لورنتس، که پیشتر درباره‌ی او صحبت کردیم، تا آخر عمر خود نتوانست نظریه‌ی نسبیت خاص را قبول کند. البته امروز، آزمایش‌های زیادی در تأیید این نظریه انجام شده است. به عنوان نمونه، دو ساعت اتمی، که آنقدر دقیق هستند که می‌توانند اختلاف زمانی بسیار کوچک در حد نانوثانیه را نیز اندازه‌گیری کنند، همزمان شدند. سپس یکی از این ساعت‌ها را بر یک جت سوار کردند و دیگری را بر روی زمین قرار دادند. سپس این جت به پرواز درآمد و با سرعت زیادی مسافتی را طی کرد و به زمین برگشت. نتیجه بسیار حیرت آور بود، ساعت‌ها اختلاف داشتند. این اختلاف درست به همان اندازه‌ای بود نظریه‌ی نسبیت پیش‌بینی می‌کرد. اما علت اینکه ما این اختلاف زمان یا طول را حس نمی‌کنیم این است که در حد سرعت‌های روزمره، واقعاً این اختلاف‌ها بسیار اندک است. برای اینکه این اختلاف قابل دیدن شود، باید سرعتی نزدیک به سرعت نور پیدا کنیم. درست مانند ذرات «میون» که آنقدر سریع حرکت می‌کنند که بسیار بیشتر از حد معمولشان، عمر می‌کنند! در سال‌های بعد، استاد ریاضی انیشتین، «هرمان مینکوفسکی» ساختار ریاضیاتی نظریه‌ی نسبیت خاص را شکل داد. او ساختار هندسی بر این نظریه سوار کرد که در آن، فضا به شکل معمولی روزمره وجود نداشت. مینکوفسکی ایده‌ی بسیار جالبی را مطرح کرد، که البته مورد توجه انیشتین هم قرار گرفت، و آن ایده‌ی یک فضازمان چهاربُعدی بود. مینکوفسکی استدلال‌های فراوانی مطرح کرد بر اینکه فضا و زمان دو جنبه‌ی یک چیز واحد است و آن فضازمانی چهاربُعدی است. به این ترتیب توصیف و درک ما از طبیعت دستخوش تغییری اساسی شد. از آن پس، ما تمام پدیده‌های طبیعت را در این ساختار هندسی مطالعه می‌کنیم. هندسه‌ی ۴ بُعدی مینکوفسکی، هندسه‌ی عجیبی است که قبلاً فیزیکدانان از آن استفاده نکرده‌ بودند. «قضیه‌ی حمار» که بیان می‌دارد:«مجموع دو ضلع مثلث همواره از ضلع دیگر بزرگتر است» در این هندسه لزوماً برقرار نیست. در این هندسه ما می‌توانیم طول منفی داشته باشیم! در واقع، این یک هندسه‌ی نااقلیدسی است. از همین‌جا بود که هندسه، به شکلی بسیار جدی، پای خود را به فیزیک باز کرد. جهش علمی بعدی انیشتین نیز بسیار به هندسه گره خورده. در ادامه، انیشتین درگیر مسئله‌ی بسیار مهمی است. او می‌خواهد گرانش را نیز وارد نظریه‌اش کند، ولی به شکل بسیار عجیبی نسبیت خاص نمی‌تواند به شکلی مناسب گرانش را نیز توصیف کند. بنابراین انیشتین سخت به دنبال ساختاری جدید بود... 💭 این داستان ادامه دارد... 🖋 نویسنده: مهدی فراهانی ⚛️ کانال تکامل فیزیکی @physical_evolution