این مقاله توسط دانشمند ارشد واحد آزمایشگاه فرمی انرژی ، بزرگترین مرکز تحقیقاتی برخورد دهنده ی ذرات هادرون ، دون لینکلن نوشته شده است. 
ماه نوامبر آغازگر فصل تعطیلات است اما امسال دلیل دیگری هم برای جشن گرفتن در این ماه وجود دارد : جشن تولد 100 سالگی نظریه نسبیت عام انیشتین . خوردن بوقلمون را فراموش کنین -ما مشتاقان علم به جای آن میتوانیم ابداع الگویی که  دیدگاه اساسی ما را در مورد معنی واقعی فضا و زمان کاملا تغییر داد ، جشن بگیریم. 
به ادامه ی مطلب بروید.

در نوامبر سال 2015 ، آلبرت انیشتین 4 مقاله  به صورت مجزا در هر هفته منتشر کرد به همراه یک مقاله خلاصه در نوامبر 1916. که در آن انیشتین نظریه نسبیت عام خود را که خارج از درک ذهنیت عموم مردم بود مطرح کرد . 
نظریه ی قبلی او نسبیت خاص که در سال 1905 مطرح شد به اندازه ی کافی گیج کننده بود چون فضا و زمان را به صورت گریز ناپذیر به یکدیگر گره میزد. اما حداقل در این تئوری فضا به صورت ساده ای برای کسانی که  هندسه ی اقلیدس بلد بودند آشنا بود. 
خطوط مواری هیچوقت همدیگر را قطع نمیکنند . مجموع زوایای یک مثلث 180 درجه هست و فضا مسطح است. نسبیت خاص شاید فهمش کمی دشوار باشد اما نسبیت عام کاملا پیچیده بود.
نظریه جدید نشان داد که فضا -زمان در حال تغییر و پویا به انرژی و چگالی جرم کیهان گره خورده است. فضا به خودی خود میتواند توسط وجود ماده خمیده و منحنی شود.  این تصویر جدید از کیهان به زودی زود پذیرفته نشد. نه تا سال 1919 زمانی که  سفر دریایی سر آرتور آدینگتون به جزیره ی پرتغال نشان داد که  نور منتشر شده از ستارگان دور دست که از نزدیکی خورشید عبور میکنند توسط خورشید خم میشود و بعد از ان این نظریه توسط جامعه ی علمی پذیرفته شد. روز بعد از سفر دریایی  انیشتین و نظریه های او فورا تبدیل به ستارگان دنیای علم شدند.
حتی قبل از جنجال های سال 1919 دانشمندان در حال اکتشاف پیامدهای این الگوی جدید بودند. در یکی از مقاله ها در سال 1915 انیشتین گرانش کلاسیک نیوتون را با نظریه جدید خود مقایسه کرد و تفاوت هایی را درچگونگی پیش بینی انحراف مداری عطارد کشف کرد. در حالی که هر دو نظریه انحراف مسیر را پیش گویی میکردند اما نسبیت عام انیشتین با اطلاعات داده ها همخوانی میکرد ولی نظریه نیوتون نه. 
کارل شوارتزشیلد  کاوشگر مشتاق دیگری در مورد پیامدهای نظریه انیشتین بود و یک دانشمند شناخته شده. او در جنگ جهانی اول به ارتش آلمان پیوست ولی در ترانشه های جبهه ی روسیه به یک بیماری پوستی نادر دچار شد که سرانجام منجر به مرگ او شد. برای گذراندن دوره ی نقاهت  با عشق به علم به خانه بازگشت. و به کاوش در پیامدهای تئوری انیشتین پرداخت. 
شواترزشیلد  به راه حلی برای معادلات جدید انحنای شدید فضا دست یافت که ما اکنون آن را به اسم سیاه چاله میشناسیم.
در این یکصد سالگی سال پر موفقیت انیشتین ما اکنون میتوانیم نگاهی به گذشته بیندازیم و تاثیر نسبیت عام را در چگونگی درک خود از کیهان مشاهده کنیم. برخلاف عدم پذیرش این نظریه یک قرن پیش ، جامعه ی علمی اکنون این نظریه را با آغوش باز پذیرفته که البته پیامدهای آزمایشی هم در پی دارد.
یکی از پیش بینی های نظریه مربوط به زندگی مدرن ما میباشد. انیشتین پیش بینی کرد که علاوه بر تغییرات آشنا در فضا زمان که هنگامی که کسی به سرعت نور میرسد به وقوع میپیوندد گذر زمان نیز وابسته به قدرت میدان گرانشی است. این نشان میدهد که ساعت هایی که جاذبه ی شدید را تجربه میکنند با سرعت کمتری نسبت به ساعت هایی که در گرانش ضعیفتر قرار دارند تیک میزنند. 
این اصل برای اولین بار در سال 1971 آزمایش شد زمانی که جوز سی هافل از دانشگاه اس تی لوییس واشنگتون و ریچارد ای کیتینگ از رصد خانه ی دریایی ایالات متحده با دو ساعت بسیار دقیق اتمی در ارتفاع بالا به دور زمین پرواز کردند و آن ها را با ساعت های به جا مانده در آزمایشگاه های خود مقایسه کردند و زمانی که ساعت ها را کنار هم گذاشتند تفاوت در زمان را در هر دو ساعت گزارش دادند که کاملا بر طبق پیش بینی های نسبیت عام بود. 
هرچند این آزمایش بارها در طول 44 سال گذشته دوباره انجام گرفت زیرا جامعه ی مدرن چندان پذیرای نتایج آزمایش اول نبود. 
اینبار ساعت های استرونیوم ساخت JILA -همکاری مرکز دانشگاه کلرادو، بولدر، و کانون بین المللی استاندارها و تکنولوژی -استفاده شد که به قدری دقیق هستند که هرگونه تغییر در زمان را اندازه گیری میکنند. 
عملا نظریه نسبیت عام تاثیری واقعی در سیستم های GPRS گوشی های شما دارد چرا که سیستم با مقایسه ی ساعت های در حال چرخش ماهواره ای به دور زمین و ساعت های ثابت زمینی کار میکند. زیرا که ساعت های ماهواره ای سریعتر از ساعت های زمینی هستند. اگر نظریه ی نسبیت عام مطرح نبود ساعت ها باعث میشوند  که سیستم چی پی اس در مورد مکان شما اطلاعات نادرست بدهد و تاثیر آن کم نیست هر روز این جا به جایی چیزی حدود 6 مایل خواهد بود (10 کیلومتر ) و سیستم جی پی اس کاملا از کار خواهد افتاد. 
پیروزی دیگر نظریه نسبیت عام انیشتین استفاده از تکنیک یکسان ادینگتون برای اندازه گیری انحنای نور ستارگان دوردست است. با استفاده از ورژن های پیشرفته تر همین روش دانشمندان میتوانند با استفاده از انحنای نور کهکشان های دوردست جرم کیهان را محاسبه کنند.
یک پیشگویی دیگر در مورد نسبیت عام وجود دارد که هنوز به طور کامل تایید نشده است. 
اگر جرم میتواند فضا را انحنا دهد پس حرکت جرم میتواند باعث به وجود آمدن لرزه در تار و پود فضا شود -چیزی که دانشمندان آن را امواج گرانشی نامیده اند. در سال 1974 راسل ای هاسل و جوزف اچ تیلور از دانشگاه ماساچوست امهرست یک سیستم تپ اختر دوتایی را کشف کردند. 
یک تپ اختر ستاره ی نوترونی در حال چرخش سریع است که امواج رادیویی از خود منتشر میکند.  مورد هالس و تیلور تپ اختری بود که به دور جرم ستاره ای بسیار چگال دیگر در حال چرخش بود. با مشاهده ی این سیستم دوتایی آن ها کشف کردند که دوره ی چرخش آن ها در طول سال ها به تدریج افزایش پیدا میکند -هر ثانیه 75 میلیونوم در سال - این کاهش مداری به نظر میرسید به خاطر از دست دادن انرژی توسط امواج گرانشی بود. این مشاهده برای هر دوی آن ها کافی بود تا در سا ل 1993 برنده ی جایزه ی نوبل فیزیک شوند . اما ارزش کار بیشتر بود اگر موفق به مشاهده ی مستقیم امواج گرانشی میشدیم. 
یکسری آزمایشات با استفاده از تکنولوژی هی جدید بر روی زمین در حال انجام است و با این آزمایشات دانشمندان امیدوارند که این موج های گرانشی را به هنگام عبور از نزدیکی سیاره مشاهده کنند. 
این امواج تصور میشود که توسط رخ داد های کیهانی شدید به وجود می آیند مانند ادغام دو سیاهچاله. در صورت مشاهده این امواج گامی دیگر در تایید نظریه انیشتین برداشته خواهد شد. 
شکی در این وجود ندارد که تئوری نسبیت عام انیشتین یکی از تاثیرگذارارین دست آوردهای فکری تمام دوران ها بوده است . درک گذشته ی ما از فضا و زمان کاملا نادرست بوده است. فضا و زمان میتواند تحت تاثیر جرم ک چگالی خمیده شود. جرم و انرژی به طور جدایی ناپذیری با فضا و زمان در هم تنیده شده اند و این در واقع بزرگترین پیروزی انیشتین است.
مترجم : آیدا صفری 
آرش بوالحسنی -وبلاگ هوش فرازمینی 
منبع : space.com


تاريخ : ۱۳٩٤/۸/۱٥ | ۱۱:٠۳ ‎ب.ظ | نویسنده : arash | نظرات ()
  • ویندوز سون | آنکولوژی