دانش آدینه 23: ماجرای یک کسوف سرنوشت ساز

- دیدارنیوز ـ سروش زمانی مقدم: با کاوش در تونل های پرپیچ و خم تاریخ، همواره می توان شاهد اتفاقاتی بود که ثابت می کنند که رخداد های تاریخی، لزوما مجموعه بهم پیوسته ای از اتفاقات خطی در طول زمان نبوده، بلکه عموما رخداد های جالب دیگری نیز در عرض آن ها اتفاق می افتند که بعضا بصورت تلخ یا شیرین، روند اتفاق اصلی را تحت شعاع قرار داده و تغییر می دهند.

بررسی این عوامل به اصطلاح عرضی، در تاریخ پرفراز و نشیب و البته شکوهمند علم نیز خالی از لطف نبوده و قطعا ماجرای ارتباط تایید نظریه نسبیت عام اینشتین با یکی از کسوف های تاریخی و عوامل جانبی و عرضی دخیل در این ماجرا، یکی از شیرین ترین آنهاست که در ادامه به شرح آن می پردازیم.

نسبیت عام در واقع نظریه گرانش اینشتین بود که با تعمیم دادن شرایط نسبیت خاص، حالت کلی تر چارچوب های شتابدار را نیز در برگرفت و همچنین با معادلات میدان خود انحنای فضا-زمان و توزیع ماده در آن را توصیف کرد.

این اثرات متقابل فضا-زمان و ماده همان چیزی بود که آن را بصورت گرانش احساس می کنیم.

به بیان دیگر اینشتین موفق شد تا برای این سوال بی پاسخ در قانون گرانش نیوتون، که گرانش از کجا می آید، پاسخی بیابد.

در این نظریه گرانش از خمیدگی فضا-زمان که توسط اجسام جرمدار ایجاد می شد، نشات می گرفت.

جالب آن بود که این نظریه حداقل در ابتدای کار که به دنیای علم عرضه شد، در اکثر موارد با پیش بینی های گرانش نیوتنی تطابق داشت.

هرچند که امروزه کاربرد های گسترده نتایج نسبیت عام در ابزار های بازرگانی، تسلیحات نظامی، تجهیزات ناوبری و سیستم های ماهواره ای، برتری بی، چون و چرا و صحت نظریه نسبیت عام را نسبت به گرانش نیوتونی عیان می کنند، اما پیشرفت تکنولوژیک و توانایی های مهندسی بشر در سال 1915 که اینشتین نظریه اش را منتشر کرد، در آن حد نبود که مستقیما بتواند نظریه را آزموده و خطا های نظریه نیوتونی را آشکار کند و بنابراین دانشمندان در آن زمان منتظر شرایطی بودند تا از راه های دیگری بتوانند صحت نظریه جدید را بررسی کنند.

بیشتر بخوانید: اینشتین؛ تصویر کیهان بی انتها روی فرمول های کوچک" خوشبختانه خود اینشتین در گام اول راه حلی برای این مشکل پیدا کرد.

در واقع از سال ها پیش، مشاهدات تجربی معلوم کرده بود که مدار عطارد به دور خورشید، کاملا منطبق و جفت و جور با پیش بینی های نظریه نیوتونی نیست.

این اینشتین بود که با محاسبه بر طبق نسبیت عام، ناهنجاری موجود بین مشاهدات تجربی و پیش بینی نظری مدار عطارد را توضیح داد و با در نظر گرفتن اثرات انحنای فضا-زمان، این بار پیش بینی نسبیت عام را با تجربه منطبق کرد.

اما ماجرا به اینجا ختم نشد چرا که در واقع نظریه نیوتنی، تنها رقیب نسبیت عام نبود که با این موفقیت از میدان به در رود.

حدود دو سال قبل از آنکه اینشتین نسبیت عام خود را کامل کند، فیزیکدان دیگری به نام "نوردشتروم" نسخه دیگری از یک نظریه گرانش ارائه کرده بود که اتفاقا آن هم نسبیت خاص را شامل می شد و جالب آنکه این تنها مزیت آن نبود، چرا که این نسخه، نظریه الکترومغناطیس را هم در برداشت.

به یک معنا نظریه نوردشتروم، از نسبیت عام جامع تر و دست بر قضا ساده تر نیز بود! بیشتر بخوانید: یک برابرست با بی نهایت!" هرچند که امروزه به دلایل فنی، این نظریه غلط است، اما در آن زمان، از آنجایی که بعد مکانی جدیدی در نظریه وارد می شد که به واسطه آن می توانست نیروی الکترومغناطیس را با نیروی گرانش یکی کند و از آنجایی که این اقدام، شاید جزو اولین گام ها برای ساختن یک نظریه متحد بود که می توانست جملگی نیرو های شناخته شده را در قالب یک نظریه تجمیع کند، لذا علیرغم آنکه نمی توانست همانند نسبیت عام، ناهنجاری مدار عطارد را توضیح دهد، در بین برخی فیزیکدانان آن زمان، چندان هم بی طرفدار نبود.

زیبایی این تقابل تاریخی در آنجاست که به دلیل تشابه نظریه نوردشتروم با نسبیت عام، مبنی بر دربرداشتن نسبیت خاص و همچنین سادگی و جامع بودن آن، ابتدا حتی اینشتین نیز در سخنرانی های خود به تایید این نظریه می پرداخت، حال آنکه پس از توضیح ناهنجاری مدار عطارد به دور خورشید توسط اینشتین، اینبار، این نوردشتروم بود که به تمجید از نسبیت عام و انتقاد از نظریه خود می پرداخت، چرا که نظریه او از توضیح مشکل مدار عطارد ناتوان بود.

بیشتر بخوانید: نگاهی به نظریه جهان تورمی" اما حساب علم از تعارفات و سلیقه ها جداست و قاضی طبیعت، همواره راه خود را می رود.

در حقیقت طبیعت محک دیگری را پیش پای این دو نهاد که در ادامه خواهیم دید چگونه ورق به نفع نسبیت عام برگشت، و نظریه نوردشتروم، تنها در پرونده های تاریخی تلاش های بی شمار اذهان زیبا برای توصیف طبیعت بایگانی شد.

این محک، پیش بینی رفتار این دو نظریه رقیب با پرتو نور بود! پیش بینی نظریه نوردشتروم آن بود که نور همواره در یک خط راست حرکت می کند، حال آنکه بر طبق نسبیت عام، پرتو نور در یک میدان گرانشی خم می شد! از این منظر، حتی نظریه نیوتونی به نسبیت عام نزدیکتر بود چرا که خیلی پیشتر پیش بینی شده بود که برطبق نظریه نیوتونی، پرتو نور انحناء می یابد و تنها تفاوت آن بود که معادلات اینشتین تنها یک خطای ضریب دو را در خمیدگی نیوتونی نور نشان می داد.

این پیش بینی کجروی یا همان خمیدگی نور توسط نسبیت عام، ناشی از انحنای فضا-زمان در اطراف اجسام پرجرمی همچون خورشید بود که باعث می شد پرتو نور، مسیری خمیده را طی کند؛ بنابراین تنها لازم بود که منتظر اولین کسوف بعدی باشند تا بتوانند در فرصت ایجاد شده رصدی، این ادعا را بررسی کرده و مهر تایید یا رد بر فرضیات نسبیت عام بزنند.

ماجرا از اینجا به واسطه رخداد های عرضی تاریخ، جالب تر می شود! بیشتر بخوانید: تماشای سیاهچاله؛ تلفیق زیبای علم و هنر" اینشتین در سال 1911 میزان خمیدگی پرتو نور برحسب نسبیت عام را محاسبه کرده بود، بنابراین در سال 1914، تنها یکسال قبل از اعلان رسمی و عمومی نسبیت عام، گروهی از دانشمندان در تلاش برای مشاهدات تجربی و رصد کسوف آن سال، عازم روسیه شدند.

همه چیز بخوبی پیش بینی شده بود به جز "جنگ جهانی اول! " آری، گروه مذکور در عین ناباوری، چندین هفته به عنوان اسرای جنگی بازداشت شدند و کلیه لوازم و ادوات آن ها به تصرف در آمده و توسط سربازان ضبط شد.

ناگفته پیداست که فرصت رویت این کسوف سرنوشت ساز و تایید نظریه اینشتین از دست رفت و در ابتدا حسرتی بزرگ بر دل او نشست.

بیشتر بخوانید: امی نوتر؛ مصائب زن ریاضیدان" اما تاریخ چیز دیگری را برای او رقم زده بود.

در واقع این رویت نشدن کسوف مذکور بود که برای او سرنوشت ساز بود، و اتفاق رخ داده برای او بسیار سودمند بود چرا که وی فهمید که محاسبات سال 1911 او در مورد میزان خمیدگی نور دارای خطا بوده است و بنابراین اگر دانشمندان موفق به رویت کسوف سال 1914 می شدند، چه بسا با رای منفی ایشان مبنی بر عدم توافق نظریه و تجربه، وی برای همیشه از ادامه کار بر روی نسبیت عام منصرف می شد.

یکسال بعد وقتی او به طور رسمی نظریه اش را به دنیای فیزیک عرضه کرد، تصحیحات لازم را انجام داده بود و اینبار چگونگی خمیدگی نور را به درستی پیش بینی کرده بود.

چندسال بعد، اینبار در سفر دیگری به جزیره پرینسیپ در غرب آفریقا، همه چیز برای رصد کسوف سال 1919 آماده می شد با این تفاوت که در این سفر، داور دفاعیه دستاورد اینشتین، یا همان سرپرست گروه اعزامی، آرتور ادینگتون، منجم مشهور انگلیسی و از طرفداران پروپاقرص اینشتین بود.

بیشتر بخوانید: سفیدچاله؛ خیال یا واقعیت؟" ادامه ماجرا بر همگان روشن است.

او طی یک پروسه نفس گیر، با تصاویر لازم و داده های ثبت شده توسط گروه اعزامی، به انگلستان بازگشت و چندی بعد طی محاسبات دقیقی نشان داد که انحراف پرتو نور در هنگام گذر از کنار خورشید، کاملا با پیش بینی های نسبیت عام اینشتین مطابقت دارد.

بیشتر بخوانید: متوشالح؛ ستاره ای که از جهان پیرتر است" در ادامه از یک طرف، این نام اینشتین بود که با شهرت هرچه تمامتر، بخاطر موفقیتش در ایجاد نظریه ای که نیرو های گرانشی را توصیف می کرد، نقل تمامی محافل علمی، نشریات و بنگاه خبری بود که برای دعوت و درخواست سخنرانی یا مصاحبه با او سر و دست می شکستند، و از طرف دیگر، او در اندیشه تازه تری، رویای توصیف کیهان را با نظریه جدیدش در سر می پروراند.

کلید واژه ها: اتفاق - تاریخ - نظریه نسبیت عام - اینشتین - تاریخی - زمان - یکی از - نظریه نسبیت - شیرین - عوامل - کسوف - معادلات - سرنوشت - ارتباط - توزیع - شرایط - تغییر - دیگری - میدان - تعمیم - ادامه - گرانش - زمانی - بررسی - تایید - قرار - روند - سروش - دخیل - شاهد