نعود مره أخرى لاستكمال ما بدأناه من محاضرات الفيزياء
شرح مبسط سيساعد الطلبه باذن الله
المحاضره الخامسه
قرأنا في الحلقة اللي فاتت عن تكافؤ تأثيرات الجاذبية مع تأثيرات الحركة المتسارعة و استنتجنا من التكافؤ دا بعض تأثيرات الجاذبية اللي مكانتش معروفة قبل كدا زي انحناء أشعة الضوء بسبب الكتلة الضخمة جدا زي النجوم او الأضخم كالمجرات … هنرجع تاني لتجربتنا لما كان عندنا شخصين واحد في المكوك اللي بتتحرك بحركة متسارعة في الفضاء للأعلى بحيث الشخص التاني على الأرض بيصدر اشارات ضوئية متتالية -نبضات- باتجاه الشخص التاني الموجود على ارتفاع بيزيد بزيادة الزمن … في الزمن الفاصل بين استقبال الشخص اللي فوق للنبضة الأولى و اللي بعدها هتزداد سرعة الغرفة و بالتالي هتتأخر النبضة التانية شوية و التالتة شويتين و الرابعة 3 شويات وهكذا … و بالتالي الشخص اللي بيتحرك هيقيس تردد -عدد النبضات في الثانية- أقل من اللي بيصدرها الشخص اللي على الارض … و بسبب تكافؤ تأثيرات الحركة المتسارعة مع تأثير الجاذبية هنستنتج ان الجاذبية بتعمل نفس التأثير على النبضات الصادرة فلو اصدر نجم بعيد ضوء باتجاهنا هتتسبب جاذبيته في تخفيف تردد الضوء و اللي هيخلي تردد الضوء يقترب من تردد الضوء الأحمر –اقل تردد في الوان الضوء المرئي- و الظاهرة دي معروفة باسم الانحراف الثقالي نحو الأحمر … نفترض دلوقتي ان دي النبضات هي تكات عقارب الساعة … احنا هنشوف التكات دي ابطأ و كأن الشخص في اللي بيتحرك بيشوف الزمن عند الشخص الثابت بيمر بصورة ابطأ و بحسب مبدأ التكافؤ الجاذبية برضه ليها نفس التأثير على مرور الزمن … فكل ما تزيد قيمة حقل الجاذبية للزمن هيمر ابطأ … و بنسمي دا تباطئ الزمن الثقالي … بعد عدة محاولات لسنوات متعددة اينشتاين قدر في النهاية من صياغة مجموعة معادلاته للحقل وهي مجموعة من عشر معادلات بتوصف تأثيرات الجاذبية كنتيجة لانحناء الزمكان بوجود الكتلة أو الطاقة لأن الكتلة و الطاقة متكافئتين و دي كانت حاجة من نتائج مبدأ النسبية الخاصة … و نشر اينشتاين الصيغة النهائية للمعادلات في عام 1915 … حل المعادلات دي عشان حالات معينة هي مهمة صعبة و ساعات بتكون غير ممكنة و الحلول الموجودة بتوصف بعض الحالات البسيطة اشهرها و أولها حل شفارتزشيلد اللي بيوصف حالة النجوم و الكواكب بفرض ان دورانها حول نفسها معدوم او بطيئ نسبيا … و قدم كارل شفارتزشيلد صورة لوصف اللي بيحصل للأجسام اللي كتلتها كبيرة لما تنكمش بسبب قوة الجاذبية و اللي بنسميه الانهيار الثقالي ساعتها بتصبح كثافتها عالية جدا و جاذبيتها شديدة و لما قطرها يبقى اقل من قيمة معينة معروفة باسم نصف قطر شفارتزشيلد … الجاذبية بتبقى شديدة جدا بحيث الضوء نفسه مش بيقدر يهرب من الجسم دا و اللي بنسميه ثقب أسود … بتتمثل الثقوب السوداء دي في حل شفارتزشيلد بحالات كثافة لا نهائية بنسميها “متفردات” …
كل اللي فات دا مش أكتر من نظرية صياغتها جميلة و متناسقة لكن الفيزياء و المنهجية العلمية مش بتكون بالشكل دا فكل نظرية يجب أن تستطلازم تكون قادرة على تفسير الظواهر القديمة و تتنبأ بظواهر جديدة ممكن رصدها عشان يتم قبول النظرية … و عشان كدا فضلت النسبية العامة بانتظار التحقق منها … و في عام 1919 الفيزيائي الانكليزي ادينغتون قاد بعثة علمية للتحقق من تنبؤ النظرية بأن الشمس بتعمل انحراف لضوء النجوم اللي خلفها و دا من خلال قياس مواقع النجوم خلال كسوف الشمس … وهنا كان النجاح الساحق للنظرية باتفاق النتائج التجريبية مع القيم المتوقعة نظريا … وتم التحقق من بقية الظواهر زي التباطئ الزمني الثقالي و الانحراف الثقالي نحو الأحمر و كانت النتائج متفقة مع النظرية … برضه تتنبأ النظرية بوجود امواج تنتشر كاضطرابات في بنية الزمكان اسمها أمواج تثاقلية … وفي مارس 2014 أعلن فريق تجربة BICEP2 اكتشافه لوجود إشارات في إشعاع الخلفية الكوني الميكروي بتعطي دليل قوي على وجود الأمواج الثقالية و لكن فريق تجربة بلانك وضح بعد كدا في سبتمبر 2014 أن الغبار الموجود بين المجرات ممكن يكون مسؤول بشكل كبير عن الموجات دي و هيوضح دا اكتر بعد صدور التحليل المشترك من فريقي BICEP2 و بلانك
بتعتبر النسبية العامة نظرية كلاسيكية بمعنى مش بتاخذ بعين الاعتبار للطبيعة الكمومية لعالمنا و اللي هنتعرف عليها في الحلقة اللي جاية … و لكنها لغاية النهاردة النظرية الأبسط لشرح قوة الجاذبية و اللي بتنسجم مع النتائج المرصودة …
