عندما قدم ألبرت أينشتاين النظرية النسبية العامة في عام 1915، تغير فهم الإنسان للمكان والزمان والجاذبية بشكل جذري. حددت النظرية، التي كانت امتدادًا لنظريته في النسبية الخاصة، أن الأجسام الضخمة تشوه نسيج الزمكان. اقترح أينشتاين أن الجاذبية هي نتيجة التشوهات في الزمكان الناتجة عن الكتلة والطاقة.
لقد كانت نظرية واسعة النطاق للغاية، واستغرق تأكيدها سنوات. وفي نهاية المطاف، أثبتت النظرية أهميتها في تطوير التقنيات التي غيرت الحياة اليومية، بما في ذلك أجهزة التلفاز التي تعمل بأشعة الكاثود، والطاقة النووية، وبنادق الرادار، ونظام تحديد المواقع العالمي (GPS). استكشف ست حقائق مدهشة حول نظرية أينشتاين الشهيرة أدناه.
على الرغم من أن النظرية النسبية العامة يتم تقديمها غالبًا على أنها عمل عبقري منفرد، إلا أن ألبرت أينشتاين تلقى بالفعل مساعدة كبيرة من العديد من الأصدقاء والزملاء الأقل شهرة في العمل على الرياضيات التي تقف وراءها. كان لأصدقاء الكلية مارسيل جروسمان وميشيل باسو أهمية خاصة في هذه العملية.
اقرأ أيضاً: ما هو علم الفلك .. و ماهو دور كوبرنيكوس و غاليليو وإسحاق نيوتن في تطويره ؟؟
نشر أينشتاين وجروسمان، أستاذ الرياضيات في كلية الفنون التطبيقية السويسرية، نسخة مبكرة من النظرية النسبية العامة في عام 1913، في حين عمل باسو – الذي نسب إليه أينشتاين الفضل في الاعتراف بورقته البحثية عام 1905 حول النظرية النسبية الخاصة – على نطاق واسع مع أينشتاين لتطويرها.النظرية العامة خلال العامين المقبلين.
كما ساهمت أعمال علماء الرياضيات العظماء ديفيد هيلبرت، وإيمي نويثر أيضًا في المعادلات التي تكمن وراء النسبية العامة. بحلول الوقت الذي نُشرت فيه النسخة النهائية في عام 1916، استفاد أينشتاين أيضًا من أعمال الفيزيائيين الشباب مثل جونار نوردستروم وأدريان فوكر، وكلاهما ساعده في تطوير نظريته وصياغتها من النسخة السابقة.
النسخة التي نشرها أينشتاين وجروسمان في عام 1913، والمعروفة باسم ورقة Entwurf (“المخطط التفصيلي”)، تحتوي على خطأ رياضي كبير في شكل خطأ في الحساب في مقدار انحناء شعاع الضوء بسبب الجاذبية. ربما تم الكشف عن الخطأ في عام 1914، عندما سافر عالم الفلك الألماني إروين فينلي فروندليتش إلى شبه جزيرة القرم لاختبار نظرية أينشتاين أثناء كسوف الشمس في أغسطس من ذلك العام.
لكن خطط فروندليتش أحبطت بسبب اندلاع الحرب العالمية الأولى في أوروبا. وبحلول الوقت الذي قدم فيه النسخة النهائية من النسبية العامة في نوفمبر 1915، كان أينشتاين قد غير معادلات المجال، التي تحدد كيفية انحناء المادة للزمكان.
من المؤكد أن الكشف عن تحفته في الأكاديمية البروسية للعلوم – وبعد ذلك في صفحات Annelen Der Physik – قد منح أينشتاين قدرًا كبيرًا من الاهتمام، لكنه لم يصبح نجمًا عالميًا حتى عام 1919. في ذلك العام، أجرى الفيزيائي البريطاني آرثر إدينغتون أول اختبار تجريبي للنظرية النسبية العامة خلال كسوف الشمس الكلي الذي حدث في 29 مايو.
اقرأ أيضاً: أغرب الحقائق عن الثقوب السوداء التي حيرت العلماء لمئات السنين
في تجربة صممها السير فرانك واتسون دايسون، عالم الفلك الملكي البريطاني، قام إدينجتون وعلماء فلك آخرون بقياس مواقع النجوم أثناء الكسوف ومقارنتها بمواقعها “الحقيقية”. ووجدوا أن جاذبية الشمس غيرت مسار ضوء النجوم وفقا لتوقعات أينشتاين. عندما أعلن إدينجتون النتائج التي توصل إليها في نوفمبر 1919، تصدر أينشتاين الصفحات الأولى من الصحف حول العالم.
في عام 1915، دعا عالم الرياضيات الألماني الرائد ديفيد هيلبرت أينشتاين لإلقاء سلسلة من المحاضرات في جامعة غوتنغن. تحدث الرجلان حول النسبية العامة (كان أينشتاين لا يزال لديه شكوك جدية حول كيفية تفعيل نظريته ومعادلاته)، وبدأ هيلبرت في تطوير نظريته الخاصة، والتي أكملها قبل خمسة أيام على الأقل من تقديم أينشتاين عرضه في نوفمبر 1915.
ما بدأ كتبادل للأفكار بين الأصدقاء وزملائه العلماء تحول إلى صراع حاد، حيث اتهم كل رجل الآخر بالسرقة الأدبية. وبطبيعة الحال، حصل أينشتاين على الفضل، ووجدت الأبحاث التاريخية اللاحقة أنه يستحق ذلك: أظهر تحليل أدلة هيلبرت أنه كان يفتقر إلى عنصر حاسم يعرف باسم التغاير في نسخة النظرية التي اكتملت في ذلك الخريف. في الواقع، لم ينشر هيلبرت مقالته حتى 31 مارس 1916، بعد أسابيع من نشر نظرية أينشتاين للعامة بالفعل. بحلول ذلك الوقت، كما يقول المؤرخون، كانت نظريته متغيرة.
على الرغم من أن اختبار كسوف الشمس لعام 1919 أظهر أن جاذبية الشمس بدت وكأنها تحني الضوء بالطريقة التي توقعها أينشتاين، إلا أنه لم يبدأ العلماء في اكتشاف الأجسام المتطرفة، مثل الثقوب السوداء والنجوم النيوترونية، إلا في ستينيات القرن العشرين.
اقرأ أيضاً : كوكب المريخ .. ظواهر غريبة تذهل العقول
شكل الزمكان وفقا لمبادئ النسبية العامة. حتى وقت قريب جدًا، كانوا لا يزالون يبحثون عن دليل على وجود موجات الجاذبية، تلك التموجات في نسيج الزمكان الناتجة (وفقًا لأينشتاين) عن تسارع الأجسام الضخمة. وفي فبراير 2016، انتهى الانتظار الطويل، حيث أعلن العلماء في مرصد موجات الجاذبية بالليزر (LIGO) أنهم اكتشفوا موجات جاذبية ناجمة عن اصطدام ثقبين أسودين ضخمين.
على الرغم من أن نظرية أينشتاين تعمل في الغالب بين الثقوب السوداء والاصطدامات الكونية في السماوات، أو على نطاق صغير جدًا (مثل نظرية الأوتار)، إلا أنها تلعب أيضًا دورًا في حياتنا اليومية. تعد تقنية GPS أحد الأمثلة البارزة على ذلك. تظهر النسبية العامة أن المعدل الذي يتدفق به الزمن يعتمد على مدى قرب الشخص من جسم ضخم. يعد هذا المفهوم ضروريًا لنظام تحديد المواقع العالمي (GPS)، والذي يأخذ في الاعتبار حقيقة أن الوقت يتدفق بالنسبة للأقمار الصناعية التي تدور حول الأرض بمعدل مختلف عما هو عليه بالنسبة لنا على الأرض.
ونتيجة لذلك، فإن الوقت على ساعة القمر الصناعي لنظام تحديد المواقع العالمي (GPS) يتقدم بشكل أسرع من الساعة الموجودة على الأرض بنحو 38 ميكروثانية في اليوم. قد لا يبدو هذا فرقًا كبيرًا، ولكن إذا ترك دون تحديد فإنه قد يتسبب في حدوث أخطاء في التنقل خلال دقائق. يعوض نظام تحديد المواقع العالمي (GPS) فارق التوقيت، ويضبط إلكترونيًا معدلات ساعات الأقمار الصناعية ويبني وظائف رياضية داخل الكمبيوتر لتحديد الموقع الدقيق للمستخدم – كل ذلك بفضل أينشتاين والنسبية.