ماهي نظرية أنيشتاين وكيف فسر الوقت؟

تُعتبر نظرية أينشتاين، وخاصةً النسبية الخاصة والعامة، من أعظم الإنجازات العلمية في التاريخ. لم تُغيّر هذه النظرية فقط فهمنا للجاذبية والكون، بل قلبت أيضاً مفاهيمنا الأساسية حول الزمن نفسه، مُحولةً إياه من كمية مطلقة ثابتة إلى كمية نسبية تتأثر بالسرعة والجاذبية. في هذا المقال، سنستكشف كيف غيرت نظرية أينشتاين فهمنا للوقت، ونستعرض بعض تطبيقاتها العملية والنظريات الحديثة المتعلقة به.

•الزمن المطلق مقابل الزمن النسبي: قبل أينشتاين، كان الزمن يُعتبر كمية مطلقة ثابتة، متساوية لجميع المراقبين بغض النظر عن حركتهم. لكن النسبية الخاصة، التي قدمها أينشتاين عام 1905، دحضت هذا المفهوم.

•مبدأ النسبية الخاصة وسرعة الضوء: تنص النسبية الخاصة على أن قوانين الفيزياء متساوية لجميع الأطر المرجعية التي تتحرك بسرعة ثابتة بالنسبة لبعضها البعض، وأن سرعة الضوء في الفراغ ثابتة (حوالي 300,000 كيلومتر في الثانية) لجميع المراقبين بغض النظر عن سرعتهم.

•تمدد الزمن: نتيجة لمبدأ النسبية وثبات سرعة الضوء، تتنبأ النسبية الخاصة بظاهرة "تمدد الزمن" يعني ذلك أنه كلما زادت سرعة جسم ما، بدا الوقت أبطأ بالنسبة له مقارنةً بمراقب ثابت. تُوضح تجربة التوأمين هذه الظاهرة بشكلٍ مبسط بحيث إذا سافر  أحد توأم بسرعة قريبة من سرعة الضوء وعاد إلى الأرض، فسيكون أصغر سناً من توأمه الذي بقي على الأرض.

•التزامن النسبي: يُفهم الزمن في النسبية الخاصة على أنه نسبي، مما يعني أن مفهوم "في وقت واحد" يعتمد على الإطار المرجعي للمراقب ما يُعتبر حدثين متزامنين لمراقب ما، قد لا يكونا متزامنين لمراقب آخر يتحرك بالنسبة .

°الجاذبية كانحناء في الزمكان: توسّع أينشتاين نظريته في النسبية العامة عام 1915، مُفسّراً الجاذبية بأنها انحناء في نسيج الزمكان (الفضاء-الزمن الرباعي الأبعاد). الكتل الضخمة تُؤثّر على هندسة الزمكان، مُسبّبةً انحناءً فيه.

°تأثير الجاذبية على الزمن: نتيجة لانحناء الزمكان، يتأثر الوقت بالجاذبية. كلما زادت قوة الجاذبية، بدا الوقت أبطأ و هذا يعني أن الوقت يمر بشكل أبطأ على سطح الأرض مقارنةً بالفضاء.

°التأثيرات الملحوظة لانحناء الزمن: يُلاحظ هذا التأثير بشكلٍ طفيف في حياتنا اليومية، لكنّه مهم في تطبيقات تقنية معينة مثل أنظمة تحديد المواقع العالمية (GPS)، فالساعات الموجودة في الأقمار الصناعية GPS تعمل بسرعة مختلفة قليلاً عن الساعات الموجودة على الأرض بسبب اختلاف الجاذبية وسرعة الحركة.

 °اختبارات نظرية النسبية العامة: خضعت نظرية النسبية العامة لاختبارات دقيقة عديدة على مرّ السنين، وقد نجحت في تفسير العديد من الظواهر الفلكية، مثل انحناء الضوء حول الشمس وتأثير الجاذبية على حركة الكواكب.

وأخيراً

غيّرت نظرية أينشتاين فهمنا للوقت بشكلٍ جذري، مُحولةً إياه من كمية مطلقة إلى كمية نسبية تتأثر بالسرعة والجاذبية و تُشكل هذه النظرية أساس فهمنا للكون، ولها تطبيقات عملية مهمة في تقنيات مثل أنظمة GPS. بينما لا تزال أسرار الزمن والكون مُحيطة بالكثير من الغموض، فإن أبحاث الفيزياء النظرية مستمرة في كشف المزيد من أسراره، مُعتمدةً على أساسات نظرية أينشتاين الرائدة.