سبع طرق غير أينشتاين العالم

سبع طرق غير أينشتاين العالم

بالعربي/ هناك طرق عديدة غير أينشتاين العالم ، وقد شكلت أفكاره الطريقة التي نرى بها الكون ونتفاعل معه.

نلقي نظرة على سبع طرق غير أينشتاين العالم. ألبرت أينشتاين (1879-1955) هو أحد أشهر العلماء في كل العصور ، وأصبح اسمه مرادفًا تقريبًا لكلمة “عبقري”. هناك العديد من الطرق التي غير فيها أينشتاين العالم ، نستكشف بعضًا من الأشياء المفضلة لدينا هنا. في حين أن سمعته تدين بشيء ما لمظهره غريب الأطوار وتصريحاته العرضية حول الفلسفة والسياسة العالمية وغيرها من الموضوعات غير العلمية ، فإن ادعاءه الحقيقي بالشهرة يأتي من مساهماته في الفيزياء الحديثة ، والتي غيرت تصورنا الكامل للكون وساعدت في تشكيل العالم الذي نعيش فيه اليوم.

فيما يلي نظرة على بعض المفاهيم التي غيرت العالم والتي ندين بها لأينشتاين

1. الزمكان

واحدة من أولى إنجازات أينشتاين ، في سن 26 ، كانت نظريته عن النسبية الخاصة – ما يسمى لأنها تتعامل مع الحركة النسبية في حالة خاصة حيث يتم إهمال قوى الجاذبية. قد يبدو هذا غير ضار ، لكنها كانت واحدة من أعظم الثورات العلمية في التاريخ ، وغيرت تمامًا طريقة تفكير علماء الفيزياء في المكان والزمان. في الواقع ، دمج أينشتاين هذه في سلسلة واحدة من الزمكان . أحد الأسباب التي تجعلنا نفكر في المكان والزمان على أنهما منفصلان تمامًا هو أننا نقيسهما بوحدات مختلفة ، مثل الأميال والثواني ، على التوالي. لكن أينشتاين أظهر كيف أنهما قابلين للتبادل بالفعل ، ومرتبطين ببعضهما البعض من خلال سرعة الضوء ما يقرب من 186000 ميل في الثانية (300000 كيلومتر في الثانية).

ربما تكون أشهر نتائج النسبية الخاصة هي أنه لا شيء يمكن أن يسافر أسرع من الضوء. لكنه يعني أيضًا أن الأشياء تبدأ في التصرف بشكل غريب للغاية مع اقتراب سرعة الضوء. إذا كان بإمكانك رؤية مركبة فضائية كانت تسافر بسرعة 80٪ من سرعة الضوء ، فستبدو أقصر بنسبة 40٪ مما كانت عليه عندما كانت في حالة السكون. وإذا كان بإمكانك رؤية الداخل ، فسيبدو كل شيء وكأنه يتحرك في حركة بطيئة ، مع ساعة تستغرق 100 ثانية لتدق خلال دقيقة ، وفقًا لموقع HyperPhysics التابع لجامعة ولاية جورجيا. هذا يعني أن طاقم سفينة الفضاء سيتقدم في العمر بشكل أبطأ كلما أسرعوا في السفر.

2. معادلة أينشتاين: E = MC ^ 2

فرع غير متوقع من النسبية الخاصة كان معادلة آينشتاين الشهيرة E = mc ^ 2 ، والتي من المحتمل أن تكون الصيغة الرياضية الوحيدة التي وصلت إلى حالة الأيقونة الثقافية. تعبر المعادلة عن تكافؤ الكتلة (م) والطاقة (E) ، وهما معلمتان فيزيائيتان يعتقد سابقًا أنهما منفصلتان تمامًا. في الفيزياء التقليدية ، تقيس الكتلة كمية المادة الموجودة في جسم ما ، في حين أن الطاقة هي خاصية يمتلكها الكائن بحكم حركته والقوى المؤثرة عليه. بالإضافة إلى ذلك ، يمكن أن توجد الطاقة في حالة الغياب التام للمادة ، على سبيل المثال في الضوء أو موجات الراديو. ومع ذلك ، تنص معادلة أينشتاين على أن الكتلة والطاقة هما في الأساس نفس الشيء ، طالما أنك تضرب الكتلة في c ^ 2 – مربع سرعة الضوء ، وهو رقم كبير جدًا – للتأكد من أنها تنتهي بنفس الشيء. وحدات كطاقة.

هذا يعني أن الجسم يكتسب كتلة عندما يتحرك بشكل أسرع ، وذلك ببساطة لأنه يكتسب طاقة. وهذا يعني أيضًا أنه حتى الجسم الساكن الخامل يحتوي على كمية هائلة من الطاقة المحبوسة بداخله. إلى جانب كونه فكرة مذهلة ، فإن لهذا المفهوم تطبيقات عملية في عالم فيزياء الجسيمات عالية الطاقة. وفقًا للمجلس الأوروبي للأبحاث النووية ( CERN ) ، إذا تحطمت جزيئات نشطة بما فيه الكفاية معًا ، فإن طاقة الاصطدام يمكن أن تخلق مادة جديدة في شكل جزيئات إضافية.

3. الليزر

الليزر هو عنصر أساسي في التكنولوجيا الحديثة ويستخدم في كل شيء من قارئات الباركود ومؤشرات الليزر إلى الصور المجسمة واتصالات الألياف الضوئية. على الرغم من أن الليزر لا يرتبط بشكل شائع بآينشتاين ، إلا أن عمله في النهاية هو الذي جعلها ممكنة. كلمة الليزر ، التي صيغت في عام 1959 ، تعني “تضخيم الضوء عن طريق الانبعاث المحفز للإشعاع” – والانبعاثات المحفزة هي مفهوم طوره أينشتاين قبل أكثر من 40 عامًا ، وفقًا لجمعية الفيزياء الأمريكية . في عام 1917 ، كتب أينشتاين ورقة بحثية عن نظرية الكم للإشعاع والتي وصفت ، من بين أمور أخرى ، كيف يمكن لفوتون من الضوء يمر عبر مادة ما أن يحفز انبعاث المزيد من الفوتونات.

أدرك أينشتاين أن الفوتونات الجديدة تتحرك في نفس الاتجاه وبنفس التردد والمرحلة مثل الفوتون الأصلي. ينتج عن هذا تأثير تسلسلي حيث يتم إنتاج المزيد والمزيد من الفوتونات المتطابقة تقريبًا. كمنظر ، لم يأخذ أينشتاين الفكرة إلى أبعد من ذلك ، بينما كان العلماء الآخرون بطيئين في إدراك الإمكانات العملية الهائلة للانبعاثات المحفزة. لكن العالم وصل إلى هناك في النهاية ، ولا يزال الناس يجدون تطبيقات جديدة لليزر اليوم ، من الأسلحة المضادة للطائرات بدون طيار إلى أجهزة الكمبيوتر فائقة السرعة .

4. الثقوب السوداء والثقوب الدودية

أظهرت نظرية النسبية الخاصة لأينشتاين أن الزمكان يمكنه فعل أشياء غريبة جدًا حتى في غياب حقول الجاذبية. لكن هذا ليس سوى غيض من فيض ، كما اكتشف أينشتاين عندما نجح أخيرًا في إضافة الجاذبية إلى المزيج ، في نظريته عن النسبية العامة . لقد وجد أن الأجسام الضخمة مثل الكواكب والنجوم تشوه نسيج الزمكان ، وهذا التشويه هو الذي ينتج التأثيرات التي ندركها على أنها جاذبية .

شرح أينشتاين النسبية العامة من خلال مجموعة معقدة من المعادلات ، والتي لها نطاق هائل من التطبيقات. ربما جاء الحل الأكثر شهرة لمعادلات أينشتاين من حل كارل شوارزشيلد في عام 1916 – ثقب أسود . والأغرب من ذلك هو الحل الذي طوره أينشتاين بنفسه في عام 1935 بالتعاون مع ناثان روزين ، واصفًا إمكانية الاختصارات من نقطة في الزمكان إلى نقطة أخرى. أُطلق على هذه الجسور في الأصل اسم جسور أينشتاين-روزن ، وهي معروفة الآن لجميع محبي الخيال العلمي بالاسم الأكثر شيوعًا للثقوب الدودية. 

5. توسع الكون

من أول الأشياء التي فعلها أينشتاين مع معادلاته للنسبية العامة ، في عام 1915 ، كان تطبيقها على الكون ككل. لكن الإجابة التي خرجت كانت تبدو خاطئة بالنسبة له. كان يعني ضمنيًا أن نسيج الفضاء نفسه كان في حالة توسع مستمر ، يسحب المجرات معه وبالتالي كانت المسافات بينهما تتزايد باستمرار. أخبر الفطرة السليمة أينشتاين أن هذا لا يمكن أن يكون صحيحًا ، لذلك أضاف شيئًا يسمى الثابت الكوني إلى معادلاته لإنتاج كون ثابت وحسن التصرف.

لكن في عام 1929 ، أظهرت ملاحظات إدوين هابل للمجرات الأخرى أن الكون يتمدد حقًا ، على ما يبدو بالطريقة التي تنبأت بها معادلات أينشتاين الأصلية. بدا الأمر وكأنه نهاية سطر الثابت الكوني ، والذي وصفه أينشتاين لاحقًا بأنه أكبر خطأ له . ومع ذلك ، لم تكن هذه نهاية القصة. بناءً على قياسات أكثر دقة لتوسع الكون ، نعلم الآن أنه يتسارع ، بدلاً من أن يتباطأ كما ينبغي في حالة عدم وجود ثابت كوني. لذلك يبدو أن “خطأ” أينشتاين الفادح لم يكن مثل هذا الخطأ بعد كل شيء. 

6. القنبلة الذرية

يُنسب إلى أينشتاين أحيانًا “اختراع” الأسلحة النووية من خلال معادلته E = mc ^ 2 ، ولكن وفقًا لموقع أينشتاين على الإنترنت التابع لمعهد ماكس بلانك لفيزياء الجاذبية ، فإن الرابط بين الاثنين ضعيف في أحسن الأحوال. المكون الرئيسي هو فيزياء الانشطار النووي ، والتي لم يكن لأينشتاين علاقة مباشرة بها. ومع ذلك ، فقد لعب دورًا مهمًا في التطوير العملي للقنابل الذرية الأولى . في عام 1939 ، نبهه عدد من زملائه إلى احتمالات الانشطار النووي والفظائع التي ستترتب على ذلك إذا حصلت ألمانيا النازية على مثل هذه الأسلحة. في النهاية ، وفقًا لمؤسسة Atomic Heritage Foundation، تم إقناعه بنقل هذه المخاوف في رسالة إلى رئيس الولايات المتحدة ، فرانكلين دي روزفلت. كانت النتيجة النهائية لرسالة أينشتاين هي إنشاء مشروع مانهاتن ، الذي صنع القنابل الذرية المستخدمة ضد اليابان في نهاية الحرب العالمية الثانية.

على الرغم من أن العديد من الفيزيائيين المشهورين عملوا في مشروع مانهاتن ، لم يكن أينشتاين من بينهم. وقد حُرم من التصريح الأمني ​​اللازم بسبب آرائه السياسية ذات الميول اليسارية ، وفقًا للمتحف الأمريكي للتاريخ الطبيعي (AMNH). بالنسبة لأينشتاين ، لم تكن هذه خسارة كبيرة – كان همه الوحيد هو حرمان النازيين من احتكار التكنولوجيا. في عام 1947 قال أينشتاين لمجلة نيوزويك ، “لو علمت أن الألمان لن ينجحوا في تطوير قنبلة ذرية ، لما كنت قد تحرك ساكنا” ، وفقا لمجلة تايم . 

7. موجات الجاذبية

توفي أينشتاين في عام 1955 ، لكن إرثه العلمي الضخم لا يزال يتصدر عناوين الصحف حتى في القرن الحادي والعشرين. حدث هذا بطريقة مذهلة في فبراير 2016 ، مع الإعلان عن اكتشاف موجات الجاذبية – وهي نتيجة أخرى للنسبية العامة. موجات الجاذبية هي تموجات صغيرة تنتشر عبر نسيج الزمكان ، وغالبًا ما يُقال بصراحة أن أينشتاين “تنبأ” بوجودها. لكن الواقع أقل وضوحا من ذلك. 

لم يتخذ أينشتاين قرارًا مطلقًا بشأن ما إذا كانت نظريته قد تنبأت بموجات الجاذبية أم استبعدتها. وقد استغرق علماء الفلك عقودًا من البحث ليقرروا الأمر بطريقة أو بأخرى.

نجحوا في النهاية ، باستخدام مرافق عملاقة مثل مرصد مقياس التداخل الليزري لموجات الجاذبية (LIGO) في هانفورد ، واشنطن ، وليفينجستون ، لويزيانا. بالإضافة إلى كونه انتصارًا آخر لنظرية النسبية العامة لأينشتاين (وإن لم يكن واثقًا جدًا من نفسه) ، فقد منح اكتشاف موجات الجاذبية علماء الفلك أداة جديدة لمراقبة الكون – بما في ذلك الأحداث النادرة مثل اندماج الثقوب السوداء .

المصدر/ livescience.comالمترجم/barabic.com

تعليقات (0)

إغلاق