نظرية النسبية العامة لألبرت أينشتاين

البرت اينشتاين

نظرية النسبية العامة

على الرغم من أن أينشتاين قد غير وجه الفيزياء الحديثة بإصدار ورقته البحثية عام 1905 حول النسبية الخاصة ، إلا أنه لم يكن راضيًا عن النظرية. لقد أراد بناء نظرية أكثر عمومية من شأنها أن تشمل الجاذبية وتشرحها.

صورة ألبرت أينشتاين
ألبرت أينشتاين عام 1921
المصدر: صورة جائزة نوبل في الفيزياء
الرجل الساقط

واحدة من أولى تجارب آينشتاين الفكرية حول هذا الموضوع تضمنت سقوط رجل. لقد أدرك أن الشخص الذي يسقط في السقوط الحر لن يشعر بثقله. إذا كان الشخص في غرفة مغلقة أثناء السقوط ، فسيتمتع بنفس التجربة التي يمر بها شخص عائم في الفضاء الخارجي (على الأقل حتى يصطدم بالأرض). ما يعنيه هذا بالنسبة لأينشتاين هو أن الجاذبية لم تكن موجودة للمراقب.

مبدأ التكافؤ

استخدم أينشتاين تجربته الفكرية 'الرجل الساقط' لتطوير مبدأ التكافؤ. ينص هذا المبدأ على أن تأثير الجاذبية وتأثيرات التسارع نتج عن نفس البنية. نشر أفكاره في نهاية مقال نشرته دار نشر عام 1907الكتاب السنوي للنشاط الإشعاعي والإلكترونيات. على الرغم من أن الأمر سيستغرق عدة سنوات أخرى ، فإن مفهوم مبدأ التكافؤ سيكون بمثابة خطوة مهمة في طريق النسبية العامة.



تنبؤات مبكرة

بالإضافة إلى الخروج بمبدأ التكافؤ ، استخدم أينشتاين هذه الفكرة لعمل بعض تنبؤات العالم الحقيقي المهمة. أولاً ، أوضح أن الساعات ستعمل في الواقع بشكل أبطأ كلما زادت كثافة مجال الجاذبية. بعبارة أخرى ، ستعمل الساعات على كوكب المشتري بشكل أبطأ من الساعات على الأرض. يُعرف هذا الآن باسم تمدد زمن الجاذبية. توقع أينشتاين أيضًا أن الجاذبية ستؤدي إلى انحناء الضوء ، وهو توقع يمكن إثباته من خلال التجربة.

رسم لأينشتاين
تُظهر هذه الصورة إحدى تجارب آينشتاين الفكرية
حيث يقارن كرة تسقط على الأرض في صاروخ متسارع
(يسار) وواحد على الأرض (يمين).
التأثير مماثل في كلتا الحالتين.


المصدر: Markus Poessel (Mapos)، CC BY-SA 3.0،
https://commons.wikimedia.org/w/index.php؟curid=4381205


الاستراتيجيات

على مدى السنوات العديدة التالية ، سعى أينشتاين إلى إيجاد حل للنسبية العامة باستخدام استراتيجيتين مختلفتين: استراتيجية رياضية واستراتيجية فيزيائية. يمكن رؤية محاولاته المبكرة في عام 1912 لحل الرياضيات في دفتر ملاحظات يسمىمفكرة زيوريخ. ومع ذلك ، تخلى أينشتاين عن الاستراتيجية الرياضية بعد عام من الشعور بأن معادلاته النهائية لم تستوف الشروط اللازمة. ثم حول جهوده بالكامل إلى الإستراتيجية المادية وأصدر ورقة عُرفت باسمالتصميمحول هذا الموضوع.

النجاح والنظرية النسبية العامة

كان آينشتاين راضيا إلى حد ما فقط عنالتصميمالورق وبحلول عام 1915 ، أدرك أن ملفالتصميمكانت النظرية معيبة. عاد أينشتاين باستمرار إلى الاستراتيجية الرياضية. بحلول نهاية عام 1915 ، بدأ أينشتاين في تكوين معادلات تشرح فكرته عن النسبية العامة. جاء أول نجاح كبير له عندما نجح في حساب النتائج الصحيحة للتحول في مدار عطارد. وُصف هذا الحدث بأنه أحد أكثر الأيام عاطفية في حياة أينشتاين. كانت نتيجة سنوات من العمل الشاق. ثم صقل معادلاته وقدمها في محاضرة في الأكاديمية البروسية بعنوان 'معادلات الجاذبية الميدانية'. اعتبر أينشتاين نظريته عن النسبية العامة تتويجًا لإنجاز حياته المهنية.

لم تكن معادلات أينشتاين الجديدة بسيطة مثل E = mcاثنين، لكنها كانت بنفس العمق. تبدو أشهر معادلات المجال لأينشتاين كما يلي: كسوف الشمس والتحقق التجريبي

لم يتم قبول نظرية أينشتاين على نطاق واسع أو استخدامها من قبل العالم العلمي في البداية. في عام 1919 ، تم تأكيد نظريته عندما تنبأت بشكل صحيح بانحراف ضوء النجوم عن طريق الشمس أثناء كسوف الشمس. جلب تأكيد نظريته أينشتاين شهرة عالمية. أعلنت إحدى الصحف البريطانية عن 'ثورة في العلوم - نظرية جديدة للكون - الإطاحة بالأفكار النيوتونية'. على الرغم من أن هذه التجربة جلبت اهتمامًا كبيرًا وقبولًا للنظرية ، إلا أن النظرية لم تستخدم على نطاق واسع من قبل علماء الفيزياء حتى الستينيات والسبعينيات.

صورة كسوف عام 1919
صورة كسوف عام 1919
المؤلف: F.W.Dyson، A. S. Eddington، and C. Davidson

حقائق مثيرة للاهتمام

عند مناقشة نجاحه في إيجاد حل للنسبية العامة ، قال أينشتاين 'لقد تحققت الآن أكثر أحلامي جرأة'.

عمل أينشتاين مع عالم الرياضيات ديفيد هيلبرت على نظرية النسبية العامة بما في ذلك حضور محاضرات هيلبرت وتبادل الأفكار في الرسائل.



محتويات السيرة الذاتية لألبرت أينشتاين
  1. ملخص
  2. نشأ أينشتاين
  3. التعليم ومكتب براءات الاختراع والزواج
  4. عام المعجزة
  5. نظرية النسبية العامة
  6. مهنة أكاديمية وجائزة نوبل
  7. مغادرة ألمانيا والحرب العالمية الثانية
  8. المزيد من الاكتشافات
  9. الحياة اللاحقة والموت
  10. اقتباسات ألبرت أينشتاين والببليوغرافيا
>> المخترعون والعلماء

المخترعون والعلماء الآخرون:
الكسندر جراهام بيل
راشيل كارسون
جورج واشنطن كارفر
فرانسيس كريك وجيمس واتسون
ماري كوري
ليوناردو دافنشي
توماس أديسون
البرت اينشتاين
هنري فورد
بن فرانكلين
روبرت فولتون
جاليليو
جين جودال
يوهانس جوتنبرج
ستيفن هوكينج
أنطوان لافوازييه
جيمس نايسمث
إسحاق نيوتن
لويس باستور
الاخوان رايت


تم الاستشهاد بالأعمال