جديد اينشتاين حول الجاذبية جدير بالاهتمام. فالكتل – مثلاً، النجوم كالشمس – تزيّف الزمان – المكان. والكتل الأخرى – كالكواكب مثل الأرض – تطير بحرية تحت تأثير قصورها الذاتي خلال الزمان – المكان المزيف. والمسارات التي تتبعها تسمى المسار الجيوديسي الذي ينحني لوجود مسارات محتملة أقصر في المكان المزيف. هذا كل شيء. وهذه هي النظرية النسبية العامة.

وكما يقال الشيطان يكمن في التفاصيل. فنحن نعرف كيف ان الجسم الكبير مثل كوكب يتحرك في فضاء مزيف يأخذ أقصر مسار ممكن. لكن كم كتلة تشبه الشمس في الزمان – المكان المزيف؟ لقد احتاج اينشتاين إلى أكثر من عقد ليجدها، والتفصيلات ستملأ الكتب المنهجية الأكبر من حجم دليل الهاتف على كل حال، إن نقطة بداية اينشتاين للنظرية النسبية العامة هي ليست صعبة التقييم. انها لا شيء من مبدأ التكافؤ.

لنتذكر مرة أخرى المطرقة والريشة في المركبة الفضائية المعتمة. وبالنسبة للفلكي، سيبدو أنهما تسقطان على الأرض بفعل الجاذبية. وسوف يبدو بالنسبة لأي شخص يرى التجربة من خارج المركبة الفضائية ان المطرقة والريشة معلقتان في وسط الهواء، وان أرضية غرفة القيادة تتسارع نحو الأعلى لملاقاتهما. انهما بلا وزن تماماً. هذه الملاحظة هي مفتاح مهم. والجسم الساقط بحرية في الجاذبية يشعر بانعدام الجاذبية. تصور انك في مصعد، وشخص ما قطع الحبل. فبينما يسقط وأنت بلا وزن ستشعر بانعدام الجاذبية.

"اتى الاختراق فجأة في يوم من الأيام". هذا ما كتبه اينشتاين عام 1907. "كنت جالساً على كرسي في مكتب براءات الاختراع ببيرن. وفجأة صدمتني الفكرة: إذا سقط رجل سقوطاً حراً، فلن يشعر بوزنه. ارجعني ذلك للخلف. هذه التجربة الفكرية البسيطة أوجدت لدي انطباعاً عميقاً وقادتني إلى نظرية الجاذبية".

فما أهمية السقوط الحر لجسم بدون جاذبية؟ حسناً إذا جربت انعدام الجاذبية – أو التسارع حيث يتشابه الاثنان – عندئذ فسلوكه يوصف كاملاً بالنظرية النسبية الخاصة لأينشتاين. هنا النقطة الحاسمة للاتصال – الجسر الرابط العالي الاهمية – بين النظرية النسبية الخاصة والنظرية الجاذبية لأينشتاين والملاحظة بأن الجسم الساقط سقوطاً حراً لا يشعر بوزنه ولذلك يوصف بالنسبية الخاصة تقترح طريقاً مزدحماً لتمديد النسبية الخاصة لجسم يجرب الجاذبية. فكر بصديق يقف على الأرض وبوضوح جداً يجرب الجاذبية بضغط قدمه على الأرض. يمكنك أن تراقب صديقك من أي نقطة كانت من مكان معلق فوق أو تحت شجرة أو من طائرة تطير. ولكن وجهة نظر واحدة تجهز دفعاً كبيراً. إذا تصورت أشياء من وجهة نظر انها في سقوط حر، عندئذ تكون بلا وزن، خاضعة للا تسارع وحيث انك لا تشعر بالتسارع، فهذا يبرر استعمالك النظرية النسبية الخاصة لوصف صديقك.

لكن النسبية الخاصة تتعلق بما يبدو عليه العالم بالنسبة للناس الذين يتحركون في سرعة ثابتة نسبة لبعضهم البعض، وصديقك يتحرك متسارعاً إلى الأعلى نسبة لك. هذا صحيح، لكن ان لم تفكر بالحسابات المرهفة تستطيع ان تتصور صديقك يسافر بسرعة ثابتة، لمدة ثانية، وبعدها بسرعة أكبر قليلاً للثانية اللاحقة، وهكذا. وهذا ليس متقناً، ولكن يمكنك ان تقرب تسارع صديقك كسلسلة من الخطوات السريعة المتزايدة. فلكل سرعة تستعمل النسبية الخاصة لتخبرك ما الذي يحدث للمكان والزمان لصديقك.

فطبقاً للنسبية الخاصة، الوقت يتباطأ لحركة المراقب. ولذا فالزمن يتباطأ لصديقك المتحرك نسبة لك. لكن انتظر صديقك يتحرك نسبة لك لأنه يجرب الجاذبية. ويتبع ذلك، أن الجاذبية تؤخر الزمن! وهذا يجب أن لا يكون أكثر من مفاجأة. إذا الجاذبية ببساطة هي زيف الزمان والمكان، وهذا هو السبب في أننا إذا ما جربنا الجاذبية، فإن مكاننا وزماننا يجب أن يكونا مشوهين.

والشيء الآخر الذي يتبع عند التفكير بصديقك الواقف على سطح الأرض، هو أنه إذا كانت الجاذبية اقوى – لنقل أن صديقك واقف على كوكب أضخم – فإن سرعته بالنسبة لك في السقوط الحر ستتسارع أكثر. فطبقاً للنسبية الخاصة، فكلما تحرك الشخص بشكل أسرع، كلما تباطأ وقته. وبالنتيجة، كلما كانت الجاذبية أقوى بالنسبة لشخص ما، كلما تباطأ وقته أكثر. ما يعنيه هذا هو أنك إذا كنت تعمل في مكتب بالطابق الأرضي، فستعمر أكثر من زملائك العاملين في الطابق العلوي. لماذا؟ لأنك بقربك من الأرض فأنت تسحب بقوة أكثر، ويتباطأ الزمان في جاذبية أقوى.

وجاذبية الأرض هي ضعيفة جداً. فبعد كل هذا، تستطيع أن تمسك ذراعك بمواجهتك، ولا تستطيع جاذبية الأرض ان تدفعك لترميك. ان ضعف جاذبية الأرض يعني ان الفرق بمعدل جريان الزمن بين أسفل واعلى الطوابق للمبنى يستحيل قياسه تقريباً. والمشهد المفتوح، مع الاختين التوأمين المعمرتين بمعدلات فرق ضخمة في مكان عملهما في ناطحة السحاب، يبدو أنه مبالغ فيه. ولا يهم ذلك، فهناك أماكن في الكون ذات جاذبية قوية جداً. كسطح نجم القزم الأبيض، حيث الجاذبية فيه اقوى من الشمس أن نظرية اينشتاين للجاذبية تتوقع بذلك الزمن لهذه النجوم التي تمر ابطأ قليلاً. وإن اختبار هذا التوقع يبدو مستحيلاً. على كل حال الطبيعة ملائمة جداً لتجهزنا "بساعات" على سطوح الاقزام البيضاء والساعات بالحقيقة هي ذرات

والذرات تعطي ضوءاً. والضوء فعلياً هو موجة تتموج إلى أعلى وأسفل شبيهة بموجة الماء. والذرات مثل الصوديوم أو الهيدروجين تعطي ضوءاً وحيداً متموجاً لعدد مميز من المرات بالثانية الواحدة. هذه التموجات يعتقد انها مثل دقات الساعة (وبالحقيقة الثانية تعرف بدلالة تموجات الضوء المعطى بنوع خاص من الذرات).

كيف تساعدنا هذه الصفة للذرات في رؤية تأثير الجاذبية على الزمن؟ حسناً، مع مناظيرنا نستطيع رفع الضوء من الذرات على الاقزام البيضاء. ونستطيع مقارنة عدد التموجات بالثانية للضوء الخارج من الهيدروجين على القزم الأبيض، مع عدد التموجات لكل ثانية للهيدروجين على الأرض. وما نجده هو أن هناك تموجات قليلة لكل ثانية في الضوء للقزم الأبيض. حيث يكون الضوء أكثر بطئاً. والزمن يجري أبطأ ⁽⁴⁾.

هوامش

(4) لأسباب تقنية هذا التأثير يعرف بالإزاحة الحمراء للجاذبية.