تأخر الزمن هو أحد التوقعات الجديدة لنظرية اينشتاين للنسبية العامة. وكما لمسنا ذلك سابقاً، هناك أمواج جذبية نعرف أنها موجودة، لأن الفلكيين راقبوا أزواج النجوم المحتوية على نجم نيوترون واحد على الأقل، وهي تفقد الطاقة عند تسلسلها باتجاه بعضها البعض. هذه الحيـــرة حــول فقدان الطاقة يمكن شرحها إذا كانت خارج الأمواج الجذبية.

السباق الآن هو لاكتشاف الأمواج الجذبية مباشرة بالتناوب في مكان متمدد ومضغوط. وصممت التجارب لاكتشاف ذلك باستعمال عملاق المسيطرين بطول كيلومترات عديدة. والمسيطرون مصنوعة من الضوء، لكن الفكرة بسيطة، أي اكتشاف التغير في طول المسيطرين حين تمر تموجات الموجة الجذبية.

إن توقعاً آخر لنظرية اينشتاين مر لاحقاً بدون تعليق، وسببه هو التواء الضوء بتأثير الجاذبية. وسبب ذلك الالتواء بالتأكيد هو الضوء الذي يحاور التضاريس المزيفة للزمان – المكان الرباعي الأبعاد. وبالرغم من ان قانون نيوتن للجاذبية لا يتوقع بهذا التأثير، فإنه يعمل إذا دمج مع فكرة النسبية الخاصة بأن كل أشكال الطاقة، بما فيها الضوء، لها تأثير كبير. وكما ان الضوء يمر من جسم هائل كالشمس، فإنها تشعر بشدة الجاذبية والتوائها من دورتها.

وبالتأكيد، فإن النسبية الخاصة غير متوافقة مع قانون نيوتن للجاذبية. لذا فإن توقع التواء الضوء أخذ على اعتبار قبضة من الملح. وبالحقيقة النظرية – النسبية العامة – الصحيحة تتوقع بأن مسار الضوء سيلتوي مرتين على الأكثر. العامل المميز لهذين العملين هو لتسليط الضوء على شيء صعب حول مبدأ التكافؤ. وبالعودة إلى تجربة الفلكي الذي اطلق الليزر أفقياً عبر مركبة الفضاء ولاحظ ان شعاع الالتواء باتجاه الاسفل. لأنه لم تكن هناك طريقة يمكن أن يعرفها فلم يجرب الجاذبية في غرفة على سطح الأرض، لقد كان ممكناً ان نستنتج أن الجاذبية تلوي مسار الضوء. حسناً، هناك القليل من الكذب. وأنت ترى ان من الممكن للفلكي ان يخبر ما إذا كان داخل صاروخ أو على سطح الأرض.

ففي الصاروخ المتسارع القوة التي تلصق قدم الفلكي إلى الأرض تسحبه عمودياً باتجاه الاسفل، عندما يقف في غرفة القيادة. وعلى سطح الأرض، فمن المهم معرفة مكان وقوف الفلكي لأن الجاذبية تسحب الأشياء باتجاه مركز الأرض. وبالنتيجة الجاذبية تسحب باتجاه واحد في انكلترا، لكن بالاتجاه المعاكس في نيوزلندا؛ بالنسبة إلى انكلترا، فالنيوزلنديون هم مقلوبون رأساً على عقب والعكس بالعكس. واتجاه السحب للجاذبية لا يتغير كثيراً جداً من جانب واحد من غرفة لأخرى. ولا يهم ذلك، فمع أجهزة قياس حساسة بما فيه الكفاية، يستطيع فلكينا دائماً كشف التغير وإخبارنا ما إذا كان داخل صاروخ متسارع في الفضاء أو على سطح الأرض. وبالتأكيد، إن ابطال مبدأ التكافؤ وجلب الصرح الكامل للنسبية العامة يهبط للأسفل وعلى كل حال لبناء نظرية الجاذبية يصعب تطبيق مبدأ التكافؤ على احجام صغيرة من المكان، كأحجار موجودة في الفضاء، ولا نستطيع الكشف عن التغيرات في اتجاه الجاذبية.

ما الذي حصل مع نظرية اينشتاين لتتوقع مرتين بانحراف الضوء لنيوتن؟ لقد أسسنا ان شعاع الليزر سيكون منحنياً للأسفل باعتراضه للغرفة على سطح الأرض، وهذه الكمية توجد تقريباً ما تتوقعه الجاذبية النيوترونية. الآن تصور بأن الغرفة هي في حالة سقوط حر، وتذكر عدم وجود جاذبية. لذا فشعاع الضوء سينتقل أفقياً عبر الغرفة ولا يلتوي على الإطلاق. لكن ليست كل أجزاء الغرفة هي في حالة تامة من السقوط الحر. فلأن جاذبية الأرض تجذب في اتجاه واحد من زاوية واحدة للغرفة وفي اتجاه آخر من الزاوية الأخرى، فالجاذبية لا تلغى تماماً كسقوط الغرفة في الهواء. وبسبب هذا، ما يراه الفلكي من شعاع الضوء المنحني للأسفل هو بنفس المقدار تقريباً في الغرفة على سطح الأرض. فالتأثيران أضيفا معاً ليعطيا ضعفي الضوء الملتوي الذي توقعت به نظرية الجاذبية لنيوتن مع النسبية الخاصة.

لذا فإذا مر الضوء القادم من نجم بعيد بالقرب من الشمس بطريقه إلى الأرض، فمساره سيلتوي ضعفي ما توقع به نيوتن. مثل هذا التأثير سيسبب ازاحة موضع النجم قليلاً نسبة للنجوم الأخرى. علاوة على استحالة رؤيته في وضح النهار، فمن الممكن ملاحظته خلال الخسوف الكلي للقمر عندما يكون بقعة مضيئة على قرص الشمس. مثل هذا الخسوف حدث في 29/5/1919، وانتقل الفلكي الانكليزي ارثر ادينغتون لجزيرة برنسايب في آخر ساحل غرب افريقيا ليراه. وأكدت صوره أن ضوء النجم بالحقيقة كان منحرفاً بجاذبية الشمس بالكمية المتوقع بها من خلال النظرية النسبية العامة.

ملاحظات ادينغتون هي التي جعلت اينشتاين يُعرف بأنه "الرجل الذي اثبت خطأ نيوتن". لكنها لم تكن توقعات ناجحة للنسبية العامة. فنيوتن وضح نظرياً بأن الكوكب يدور حول الشمس ليس في دوائر لكن في دوائر ذات شكل قطع ناقص، كدوائر مسحوقة. وبرهن بأن ذلك كان نتيجة مباشرة لحقيقة أن قوة الجاذبية تسقط في قوة تسمى قانون المربع العكسي. وبكلمات أخرى، عندما تكون مرتين ابعد عن الشمس، فقوة الجاذبية ستكون أضعف بأربع مرات، وإذا كنت أبعد بثلاث مرات فإن قوة الجاذبية أضعف بتسع مرات، وهكذا.

النسبية تغير كل شيء. كبداية كل أشكال الطاقة ليس فقط كتلة – طاقة – تولد الجاذبية والجاذبية نفسها هي شكل من أشكال الطاقة. وفكر في منصة البهلوان المزيفة وكم مقدار الطاقة المرنة التي تحتويها وحيث ان الجاذبية هي شكل من أشكال الطاقة، فجاذبية الشمس نفسها تصنع جاذبية انه تأثير ضعيف، ومعظم جاذبية الشمس ما تزال تأتي من كتلتها والقرب من الشمس يعني ان الجاذبية قوية، فهناك مساهمة صغيرة تضاف إلى الجاذبية نفسها. وبالنتيجة كل جسم يدور هناك يشعر بجاذبية أكبر من المتوقع من قانون التربيع العكسي.

الآن هذه هي النقطة، فالكواكب تتبع مدارات قطع ناقص فقط إذا كانت هي مشدودة بقوة مطيعة لقانون التربيع العكسي للقوة. وهذا كان اكتشاف نيوتن. والنسبية تتوقع بأن القوة لا تطيع قانون التربيع العكسي. وبالحقيقة، هناك تأثيرات أخرى تسبب التحول عن الجاذبية النيوتنية مثل حقيقة أن الجاذبية تأخذ وقتاً لتنتقل عبر الفضاء. فالجاذبية لكوكب متحرك تعتمد على موضعه في أية لحظة، وبسبب ذلك لا يوجه باتجاه المركز الميت للشمس. والنتيجة هي ان الكواكب لا تتبع مسارات قطع ناقص متكررة لكن بالاحرى مسارات قطع ناقص تتغير اتجاهاتها في الفضاء، في نموذج شكل الوردة. هذا غير قابل للملاحظة بعيداً عن الشمس. فالتأثير الأكبر هو عندما يكون قريباً، أي عندما تكون الجاذبية هي الأقوى.

______________________________________________

هوامش

(5) او على الأقل نظرية قابلة للعمل لوقت بما أن النسبية العامة غير معتقد انها الكلمة الأخيرة حول الجاذبية.