خيلي از ما با شنيدن لفظ " نسبيت " به ياد اينشتين مي افتيم . حتي اگر «مفهوم نسبيت » را همه نشناسند ، « آلبرت اينشتين » را همه مي شناسند .كسي كه شالوده ي علمي عصر ما از فيزيك نوين ، ما حصل نوع نگرش متفاوت او به دنياست .
بي هيچ ترديدي او يكي از بزرگترين فيزيكدانان همه ي اعصار خواهد بود .
آنچه در ادامه خواهد آمد دست نوشته هاي ارزشمند و بعضا نطق هاي وي در محافل و مجالس مختلف است كه البته موضوع آنها منحصرا فيزيك نيست . اين دست نوشته ها و سخنراني ها ، موضوعات متنوعي را شامل مي شود: از چگونگي كشف نسبيت تا وظيفه ي اخلاقي اهل علم و حتي يادبودنامه هايي از ديگر دانشمندان .
مطالعه ي اين مطالب روبه همه ي فيزيك دوستان – نه علم دوستان ! – و همه ي كساني كه به اهل علم علاقه و ارادت دارند پيشنهاد مي كنم . مطمئن باشيد از مطالعه ي افكار فرد بزرگي چون اينشتين لذت خواهيد برد !
دست نوشته ها و سخنراني هاي اينشتين
چگونه نظريه ي نسبيت را ابداع كردم ؟!
چگونه نظريه ي نسبيت را ابداع كردم ؟!
(متن سخنراني اينشتين در 14 دسامبر 1922 در دانشگاه كيوتو )
صحبت از اينكه چگونه به انديشه ي نظريه ي نسبيت دست يافتم ، آسان نيست؛ پيچيدگي هاي
پنهان بسيار فكر مرا بر مي انگيخت ؛ وتا ثير هر فكر در مراحل مختلف رشد اين انديشه متفاوت
بود . در اينجا نه به ذكر آنها خواهم پرداخت و نه مقالاتي را بر خواهم شمرد كه در اين موضوع
نوشته ام . بلكه به اختصار تحول فكر خود را كه مستقيما به اين مساله مربوط مي شود شرح
خواهم داد .
بيش از 18 سال پيش ، فكر بسط نظريه ي نسبيت براي نخستين بار در من پيدا شد . گر چه
دقيقا نمي توانم بگويم كه اين فكر از كجا به ذهنم راه يافت ؛ اما يقين دارم كه بهمساله
نورشناختي اجسام متحرك مربوط ميشد . نور در درياي اثير منتشر مي شود كه كه زمين نيز در
آن حركت مي كند . به بيان ديگر ، اثير نسبت به زمين حركت ميكند . به عبث كوشيدك كه قرينه
ي آزمايشي روشني براي سيلان اثير در نوشته هاي فيزيك بيابم . آنگاه خواستم كه خود
سيلان اثير نسبت به زمين يا به عبارت ديگر حركت زمين را ثابت كنم . وقتي كه سخت در انديشه
ي اين مساله بودم ، هيچ شكي نسبت به وجود اثير يا حركت زمين از ميان آن نداشتم.
به آزمايش زير كه در آن دو ترموكوپل به كار مي رود فكر كردم: آينه هايي را چنان قرار دهيد كه نور
يك چشمه ي تنها ، در 2 امتداد متفاوت از آنها منعكس شود ، يكي موازي حركت زمين و ديگري
مواز ي و مختلف الجهت با آن .اگر فرض شود كه دو تابه ي منعكس شده اختلاف انرژي وجود
دارد ، اين اختلاف انرژي را مي توان با استفاده از دو ترموكوپل به كمك گرماي ايجاد شده اندازه
گرفت . اگر چه فكر اصلي اين آزمايش خيلي شبيه آزمايش مايكلسن است ، من لين آزمايش را
به بوته ي آزمايش ننهادم .
در همان سال هاي دانشجويي كه به اين مساله مي انديشيدم ، از نتيجه ي حيرت آور ازمايش
مايكلسن مطلع شدم . ديري نگذشت كه به اين نتيجه رسيدم : اگر نتيجه ي پوچ آزمايش
مايكلسن را واقعيتي بشماريم ف تصوري كه از حركت زمين نسبت به اثير داريم ، نادرست
خواهد بود . اين نخستين راهي بود كه مرا به نظريه ي نسبيت خاص رهنمون شد . از ان پس
معتقد شده ام كه گرچه زمين به دور خورشيد مي گردد ، ولي حركت آن را با هيچ آزمايش
نورشناختي نمي توان رديابي كرد .
فرصتي يافتم كه رساله ي 1895 لورنتس را بخوانم . او در مساله ي الكتروديناميك بحث كرده بود
و ان را به طور كامل تا تقريب {مرتبه ي } اول ، يعني با چشم پوشيدن از v/c ( v تقسيم بر c )
حل كرده بود . در اينجا v سرعت حركت متحرك و c سرعت نور است . آنگاه كوشييدم كه ازمايش
فيزو را بر اساس اين فرض كه معادلات لورنتس براي الكترون ، بايد هم در چارچوب مرجع جسم
متحرك و هم در چارچوب مرجع خلا ( كه بدوا توسط لورنتس بررسي شده بود برقرار باشد ،
بررسي كنم . در آن زمان عقيده ي راسخ داشتم كه معادلات الكتروديناميك ماكسول و لورنتس
درستند . به علاوه اين فرض كه معادلات الكتروديناميك بايد در چارچوب مرجع جسم متحرك صدق
كندبه مفهوم ناوردا بودن سرعت نور مي انجامد كه ناقض قاعده ي جمع سرعت ها درمكانيك
است .
چرا اين دو مفهوم ناقض يكديگرند ؟ بر من آشكار شد كه حل اين دو مشكل براستي دشوار
است . تقريبا يكسال را به عبث صرف جرح و تعديل انديشه ي لورنتس كردم به اين اميد كه اين
مساله را بگشايم .
بر حسب تصادف ، يكي از دوستانم در برن ( ميشل بسو) مرا ياري كرد . روزي كه با اين مساله
در ذهن نزد او رفتم ، روز زيبايي بود . صحبت را چنين آغاز كردم : اين اواخر به مساله ي
دشواريمشغول بوده ام . امروز آمده ام تا با هم به جنگ آن برويم. در جنبه هاي مختلف مساله
بحث كرديم . ناگهان در يافتم كه مفتاح مساله دركجاست . روز بعد نزد او بازگشتمو بي آنكه حتي
سلام كنم ، گفتم:« متشكرم ، من مساله را به طور كامل حل كرده ام .» راه حل من تحليل
مفهوم زمان بود . زمان را نمي توان به صورت مطلق تعريف كرد ، و ميان زمان و سرعت علامت
رابطه اي ناگسستني وجود دارد . به ياري اين مفهوم توانستم براي نخستين بار همه ي
مشكلات را به طور كامل حل كنم .
پنج هفته ي بعد نظريه ي نسبيت خاص كامل شده بود .در اين شكي نداشتم كه نظريه ي جديد
از ديدگاه فلسفي معقول است. پي بردم كه نظريه ي جديد با نظر ماخ توافق دارد . بر خلاف
نظريه ي نسبيت عام كه كه نظر ماخ را شامل مي شود ، تحليل ملخ فقط پيامدهايي نامستقيم
در نظريه ي نسبيت خاص داشت .
بدين طريق بود كه نظريه ينسبيت خاص آفريده شد.
فكر نظريه ي نسبيت عام نخستين بار دو سال بعد در سال 1907 در ذهنم پيدا شد . اين فكر
ناگهان به ذهنم خطور كرد . از نظريه ي نسبيت خاص راضي نبودم ، زيرا اين نظريه به چارچوبهاي
مرجعي مربوط مي شد كه با سرعت ثابت نسبت به يكديگر حركت مي كردن، آنها را نمي شد در
مورد حركت عام يك دستگاه مرجع به كاربست . كوشيدم تا اين محدوديت را بر طرف سازم و مي
خواستم تا مساله را براي حالت كلي تدوين كنم .
در 1907 يوهانس اشتراك از من خواست تا مقاله اي درباره ي نظريه ي نسيبت خاصبراي
سالنامه ي ياربوخ در راديو آكتيوتت بنويسم . در ضمن نوشتن مقاله متوجه شدم كه همه ي
قوانين طبيعي را ، جز قانون گرانش مي توان در چارچوب نظريه ي نسبيت خاص مورد بحث قرار
داد . مي خواستم به دليل اين امر پي ببرم ولي نتوانستم به راحتي به اين هدف دست يابم.
نكته ي زير از همه نامقبولتر بود : گرچه از نظريه ي نسبيت خاص رابطه ي ميان ماند و انرژي
صريحا بدست مي آمد ولي در اين نظريه رابطه ي ميان ماند و وزن يا انرژي ميدان گرانشي
بروشني توضيح داده نمي شد . احساس مي كردم كه حل اين مساله در چارچوب نظريه نسبيت
خاص ميسر نيست.
گشايش كار را روزي به ناگهان دريافتم . پشت ميز خود در اداره يثبت علائم و اختراعات در برن
نشسته بودم . ناگهان فكري به ذهنم گذشت : اگر كسي آزادانه سقوط كند ، وزن خود را حس
نمي كند . يكه خورده بودم . اين آزمايش ذهني ساده اثري عميق بر من نهاد و مرا به نظريه ي
گرانش رهنمون شد . دنباله ي اين فكر را گرفتم . كسي كه سقوط مي كند داراي شتاب است .
پس آنچه حس مي كند و درباره اش فكر مي كند در چارچوب مرجع شتابدار واقع مي شود . بر آن
شدم تا نظريه ي نسبيت را در چارچوب مرجع شتابدار بسط دهم . حس كردم كه با اين كار مي
توانم در عين حال مساله ي گرانش رانيز حل كنم . . كسي كه در حال سقوط است وزن خود را
حس نمي كند ، زيرا در چارچوب مرجع او ميدان گرانشي جديدي وجود دارد كه ميدان گرانشي
زمين را خنثي مي كند . در چارچوب مرجع شتابدار به ميدان گرانشي جديدي نياز است .
در آن زمان نتوانستم مساله را به طور كامل حل كنم . هشت سال طول كشيد تا سرانجام
توانستم به جواب مساله دست پيدا كنم. در اين سالها جوابهاي ناقصي براي اين مساله بدست
آوردم.
ارنست ماخ بر اين انديشه اصرار مي ورزيد كع دستگاه هايي كه نسبت به يكديگر شتاب دارند
باهم معادلند. اين انديشه با هندسه ي اقليدسي در تضاد است . زيرا در چارچوب مرجع شتابدار
، هندسه ي اقليدسي را نمي توان به كار برد. توصيف قوانين فيزيكي بدون ارجاع به هندسه
مانند بيان افكار بدون استفاده از كلمات است . براي بيان منظور خود به لغات احتياج داريم !
تا سال 1912 حل نشده ماند؛ آنگاه اين فكر به ذهنم خطور كرد كه ممكن است نظريه ي سطوح
كارل فردريش گاوس مفتاح معما باشد . دريافتم كه مختصات سطحي گاوس براي فهم اين
مساله بسيار با معني است . تا آن زمان نمي دانستم كه برنهارد ريمان 0 كه شاگرد گاوس بود )
شالوده ي هندسه را عميقا بررسي كرده است. دست بر قضا ، درس هندسه ي كارل فردريش
گايزر را در سالهاي دانشجويي{در زوريخ } به ياد داشتم كه در آن نظريه ي گاوس بحث شده بود .
پي بردم كه در اين مساله شالوده هاي هندسه معني فيزيكي عميقي دارند .
وقتي كه از پراگ به زوريخ برگشتم دوست رياضي دانم مارسل گروسمان منتظرم بود . او قبلا ،
زماني كه در اداره ي ثبت اختراعات برن كار مي كردم و تهيه ي مقاله هاي رياضي برايم دشوار
بود ، در فراهم كردن نوشته هاي رياضي به من كمك كرده بود . نخست كارهاي كورباستر و
گرگوريو ريچي و سپس كار ريمان را به من ياد داد . اين مطلب را با او در ميان نهادم كه آيا مي توان
اين مساله را با استفاده از نظريه ي ريمان ، يا به عبارت ديگر با استفاده از مفهوم ناوردايي جزء
خط حل كرد . در سال 1912 با هم در اين موضوع مقاله اي نوشتيم ولي نتوانستيم معادلات
صحيحگرانش را به دست آوريم . معادلات ريمان را بيشتر مطالعه كردم تا ببينم چرا نتايج مطلوب
از اين راه بدست نمي آيد .
پس از دو سال تلاش پي بردم كه در محاسباتم دچار اشتباهاتي شده ام . به معادله ي اصلي كه
در آن از نظريه ي ناوردايي استفاده شده بود بازگشتم و كوشيدم كه معادلات درست را
بنويسم . پس از دو هفته اين معادلات درست در برابر ديدگان من بودند .
در موذد كارهايم پس از 1915 مي خواهم فقط به مساله ي كيهانشناسي اشاره كنم . اين
مساله به هندسه ي جهان و به زمان مربوط مي شود . شالوده ي اين مساله از نظريه ي كرانه
اي نظريه ي نسبيت عام و بحث مساله يماند توسط ماخ نشات مي گيرد . اگر چه انديشه ي
ماخ درباره ي ماند را به درستي نمي فهميدم ، تاثير او بر افكار من عظيم بود .
مساله ي كيهانشناسي رابا اعمال ناوردايي بر شرايط كرانه اي معادلات گرانش حل كردم .
سرانجام ، جهان را دستگاهي بسته شمردم و كرانه را حذف كردم . حاصل آنكه ماند به صورت
خاصيتي از ماده ي در حال كنش متقابل آشكار مي شود . و اگر ماده ي ديگري وجود نداشته
باشد كه با آن به كنش متقابل بپردازد ، ماند صفر ميشود . به گمان من با اين نتيجه ، نظريه ي
نسبيت عام را مي توان از نظر معرفتشناختي به وجهي رضايتبخش فهميد .
اين گزارش تاريخي كوتاهي از افكاري است كه من در ابداع نظريه ي نسبيت داشته ام.
( با استفاده از كتاب فيزيك و واقعيت ترجمه ي استاد محمد رضا خواجه پور)
(متن سخنراني اينشتين در 14 دسامبر 1922 در دانشگاه كيوتو )
صحبت از اينكه چگونه به انديشه ي نظريه ي نسبيت دست يافتم ، آسان نيست؛ پيچيدگي هاي
پنهان بسيار فكر مرا بر مي انگيخت ؛ وتا ثير هر فكر در مراحل مختلف رشد اين انديشه متفاوت
بود . در اينجا نه به ذكر آنها خواهم پرداخت و نه مقالاتي را بر خواهم شمرد كه در اين موضوع
نوشته ام . بلكه به اختصار تحول فكر خود را كه مستقيما به اين مساله مربوط مي شود شرح
خواهم داد .
بيش از 18 سال پيش ، فكر بسط نظريه ي نسبيت براي نخستين بار در من پيدا شد . گر چه
دقيقا نمي توانم بگويم كه اين فكر از كجا به ذهنم راه يافت ؛ اما يقين دارم كه بهمساله
نورشناختي اجسام متحرك مربوط ميشد . نور در درياي اثير منتشر مي شود كه كه زمين نيز در
آن حركت مي كند . به بيان ديگر ، اثير نسبت به زمين حركت ميكند . به عبث كوشيدك كه قرينه
ي آزمايشي روشني براي سيلان اثير در نوشته هاي فيزيك بيابم . آنگاه خواستم كه خود
سيلان اثير نسبت به زمين يا به عبارت ديگر حركت زمين را ثابت كنم . وقتي كه سخت در انديشه
ي اين مساله بودم ، هيچ شكي نسبت به وجود اثير يا حركت زمين از ميان آن نداشتم.
به آزمايش زير كه در آن دو ترموكوپل به كار مي رود فكر كردم: آينه هايي را چنان قرار دهيد كه نور
يك چشمه ي تنها ، در 2 امتداد متفاوت از آنها منعكس شود ، يكي موازي حركت زمين و ديگري
مواز ي و مختلف الجهت با آن .اگر فرض شود كه دو تابه ي منعكس شده اختلاف انرژي وجود
دارد ، اين اختلاف انرژي را مي توان با استفاده از دو ترموكوپل به كمك گرماي ايجاد شده اندازه
گرفت . اگر چه فكر اصلي اين آزمايش خيلي شبيه آزمايش مايكلسن است ، من لين آزمايش را
به بوته ي آزمايش ننهادم .
در همان سال هاي دانشجويي كه به اين مساله مي انديشيدم ، از نتيجه ي حيرت آور ازمايش
مايكلسن مطلع شدم . ديري نگذشت كه به اين نتيجه رسيدم : اگر نتيجه ي پوچ آزمايش
مايكلسن را واقعيتي بشماريم ف تصوري كه از حركت زمين نسبت به اثير داريم ، نادرست
خواهد بود . اين نخستين راهي بود كه مرا به نظريه ي نسبيت خاص رهنمون شد . از ان پس
معتقد شده ام كه گرچه زمين به دور خورشيد مي گردد ، ولي حركت آن را با هيچ آزمايش
نورشناختي نمي توان رديابي كرد .
فرصتي يافتم كه رساله ي 1895 لورنتس را بخوانم . او در مساله ي الكتروديناميك بحث كرده بود
و ان را به طور كامل تا تقريب {مرتبه ي } اول ، يعني با چشم پوشيدن از v/c ( v تقسيم بر c )
حل كرده بود . در اينجا v سرعت حركت متحرك و c سرعت نور است . آنگاه كوشييدم كه ازمايش
فيزو را بر اساس اين فرض كه معادلات لورنتس براي الكترون ، بايد هم در چارچوب مرجع جسم
متحرك و هم در چارچوب مرجع خلا ( كه بدوا توسط لورنتس بررسي شده بود برقرار باشد ،
بررسي كنم . در آن زمان عقيده ي راسخ داشتم كه معادلات الكتروديناميك ماكسول و لورنتس
درستند . به علاوه اين فرض كه معادلات الكتروديناميك بايد در چارچوب مرجع جسم متحرك صدق
كندبه مفهوم ناوردا بودن سرعت نور مي انجامد كه ناقض قاعده ي جمع سرعت ها درمكانيك
است .
چرا اين دو مفهوم ناقض يكديگرند ؟ بر من آشكار شد كه حل اين دو مشكل براستي دشوار
است . تقريبا يكسال را به عبث صرف جرح و تعديل انديشه ي لورنتس كردم به اين اميد كه اين
مساله را بگشايم .
بر حسب تصادف ، يكي از دوستانم در برن ( ميشل بسو) مرا ياري كرد . روزي كه با اين مساله
در ذهن نزد او رفتم ، روز زيبايي بود . صحبت را چنين آغاز كردم : اين اواخر به مساله ي
دشواريمشغول بوده ام . امروز آمده ام تا با هم به جنگ آن برويم. در جنبه هاي مختلف مساله
بحث كرديم . ناگهان در يافتم كه مفتاح مساله دركجاست . روز بعد نزد او بازگشتمو بي آنكه حتي
سلام كنم ، گفتم:« متشكرم ، من مساله را به طور كامل حل كرده ام .» راه حل من تحليل
مفهوم زمان بود . زمان را نمي توان به صورت مطلق تعريف كرد ، و ميان زمان و سرعت علامت
رابطه اي ناگسستني وجود دارد . به ياري اين مفهوم توانستم براي نخستين بار همه ي
مشكلات را به طور كامل حل كنم .
پنج هفته ي بعد نظريه ي نسبيت خاص كامل شده بود .در اين شكي نداشتم كه نظريه ي جديد
از ديدگاه فلسفي معقول است. پي بردم كه نظريه ي جديد با نظر ماخ توافق دارد . بر خلاف
نظريه ي نسبيت عام كه كه نظر ماخ را شامل مي شود ، تحليل ملخ فقط پيامدهايي نامستقيم
در نظريه ي نسبيت خاص داشت .
بدين طريق بود كه نظريه ينسبيت خاص آفريده شد.
فكر نظريه ي نسبيت عام نخستين بار دو سال بعد در سال 1907 در ذهنم پيدا شد . اين فكر
ناگهان به ذهنم خطور كرد . از نظريه ي نسبيت خاص راضي نبودم ، زيرا اين نظريه به چارچوبهاي
مرجعي مربوط مي شد كه با سرعت ثابت نسبت به يكديگر حركت مي كردن، آنها را نمي شد در
مورد حركت عام يك دستگاه مرجع به كاربست . كوشيدم تا اين محدوديت را بر طرف سازم و مي
خواستم تا مساله را براي حالت كلي تدوين كنم .
در 1907 يوهانس اشتراك از من خواست تا مقاله اي درباره ي نظريه ي نسيبت خاصبراي
سالنامه ي ياربوخ در راديو آكتيوتت بنويسم . در ضمن نوشتن مقاله متوجه شدم كه همه ي
قوانين طبيعي را ، جز قانون گرانش مي توان در چارچوب نظريه ي نسبيت خاص مورد بحث قرار
داد . مي خواستم به دليل اين امر پي ببرم ولي نتوانستم به راحتي به اين هدف دست يابم.
نكته ي زير از همه نامقبولتر بود : گرچه از نظريه ي نسبيت خاص رابطه ي ميان ماند و انرژي
صريحا بدست مي آمد ولي در اين نظريه رابطه ي ميان ماند و وزن يا انرژي ميدان گرانشي
بروشني توضيح داده نمي شد . احساس مي كردم كه حل اين مساله در چارچوب نظريه نسبيت
خاص ميسر نيست.
گشايش كار را روزي به ناگهان دريافتم . پشت ميز خود در اداره يثبت علائم و اختراعات در برن
نشسته بودم . ناگهان فكري به ذهنم گذشت : اگر كسي آزادانه سقوط كند ، وزن خود را حس
نمي كند . يكه خورده بودم . اين آزمايش ذهني ساده اثري عميق بر من نهاد و مرا به نظريه ي
گرانش رهنمون شد . دنباله ي اين فكر را گرفتم . كسي كه سقوط مي كند داراي شتاب است .
پس آنچه حس مي كند و درباره اش فكر مي كند در چارچوب مرجع شتابدار واقع مي شود . بر آن
شدم تا نظريه ي نسبيت را در چارچوب مرجع شتابدار بسط دهم . حس كردم كه با اين كار مي
توانم در عين حال مساله ي گرانش رانيز حل كنم . . كسي كه در حال سقوط است وزن خود را
حس نمي كند ، زيرا در چارچوب مرجع او ميدان گرانشي جديدي وجود دارد كه ميدان گرانشي
زمين را خنثي مي كند . در چارچوب مرجع شتابدار به ميدان گرانشي جديدي نياز است .
در آن زمان نتوانستم مساله را به طور كامل حل كنم . هشت سال طول كشيد تا سرانجام
توانستم به جواب مساله دست پيدا كنم. در اين سالها جوابهاي ناقصي براي اين مساله بدست
آوردم.
ارنست ماخ بر اين انديشه اصرار مي ورزيد كع دستگاه هايي كه نسبت به يكديگر شتاب دارند
باهم معادلند. اين انديشه با هندسه ي اقليدسي در تضاد است . زيرا در چارچوب مرجع شتابدار
، هندسه ي اقليدسي را نمي توان به كار برد. توصيف قوانين فيزيكي بدون ارجاع به هندسه
مانند بيان افكار بدون استفاده از كلمات است . براي بيان منظور خود به لغات احتياج داريم !
تا سال 1912 حل نشده ماند؛ آنگاه اين فكر به ذهنم خطور كرد كه ممكن است نظريه ي سطوح
كارل فردريش گاوس مفتاح معما باشد . دريافتم كه مختصات سطحي گاوس براي فهم اين
مساله بسيار با معني است . تا آن زمان نمي دانستم كه برنهارد ريمان 0 كه شاگرد گاوس بود )
شالوده ي هندسه را عميقا بررسي كرده است. دست بر قضا ، درس هندسه ي كارل فردريش
گايزر را در سالهاي دانشجويي{در زوريخ } به ياد داشتم كه در آن نظريه ي گاوس بحث شده بود .
پي بردم كه در اين مساله شالوده هاي هندسه معني فيزيكي عميقي دارند .
وقتي كه از پراگ به زوريخ برگشتم دوست رياضي دانم مارسل گروسمان منتظرم بود . او قبلا ،
زماني كه در اداره ي ثبت اختراعات برن كار مي كردم و تهيه ي مقاله هاي رياضي برايم دشوار
بود ، در فراهم كردن نوشته هاي رياضي به من كمك كرده بود . نخست كارهاي كورباستر و
گرگوريو ريچي و سپس كار ريمان را به من ياد داد . اين مطلب را با او در ميان نهادم كه آيا مي توان
اين مساله را با استفاده از نظريه ي ريمان ، يا به عبارت ديگر با استفاده از مفهوم ناوردايي جزء
خط حل كرد . در سال 1912 با هم در اين موضوع مقاله اي نوشتيم ولي نتوانستيم معادلات
صحيحگرانش را به دست آوريم . معادلات ريمان را بيشتر مطالعه كردم تا ببينم چرا نتايج مطلوب
از اين راه بدست نمي آيد .
پس از دو سال تلاش پي بردم كه در محاسباتم دچار اشتباهاتي شده ام . به معادله ي اصلي كه
در آن از نظريه ي ناوردايي استفاده شده بود بازگشتم و كوشيدم كه معادلات درست را
بنويسم . پس از دو هفته اين معادلات درست در برابر ديدگان من بودند .
در موذد كارهايم پس از 1915 مي خواهم فقط به مساله ي كيهانشناسي اشاره كنم . اين
مساله به هندسه ي جهان و به زمان مربوط مي شود . شالوده ي اين مساله از نظريه ي كرانه
اي نظريه ي نسبيت عام و بحث مساله يماند توسط ماخ نشات مي گيرد . اگر چه انديشه ي
ماخ درباره ي ماند را به درستي نمي فهميدم ، تاثير او بر افكار من عظيم بود .
مساله ي كيهانشناسي رابا اعمال ناوردايي بر شرايط كرانه اي معادلات گرانش حل كردم .
سرانجام ، جهان را دستگاهي بسته شمردم و كرانه را حذف كردم . حاصل آنكه ماند به صورت
خاصيتي از ماده ي در حال كنش متقابل آشكار مي شود . و اگر ماده ي ديگري وجود نداشته
باشد كه با آن به كنش متقابل بپردازد ، ماند صفر ميشود . به گمان من با اين نتيجه ، نظريه ي
نسبيت عام را مي توان از نظر معرفتشناختي به وجهي رضايتبخش فهميد .
اين گزارش تاريخي كوتاهي از افكاري است كه من در ابداع نظريه ي نسبيت داشته ام.
( با استفاده از كتاب فيزيك و واقعيت ترجمه ي استاد محمد رضا خواجه پور)
آخرین ویرایش توسط بنيادي جمعه ۱۳۸۵/۱۰/۲۹ - ۰۲:۰۳, ویرایش شده کلا 1 بار
نسبيت عام
اين نظريه در سال 1915توسط آلبرت اينشتين ارائه داده شد . به اعتقاد وي تاثيرات جاذبه و شتاب جدايي ناپذير بوده و بنابراين با هم برابرند .او همچنين نحوه ي ارتباط نيروهاي جاذبه به انحناء فضا – زمان را تشريح نمود . اينشتين با استفاده از قوانين رياضي نشان داد كه چگونه هر جسمي ، به فضا – زمان اطراف خود انحنا مي بخشد . در مورد بعضي اجسام مثل ستارگان ، كه جرم نسبتا زيادي دارند ، اين انحنا مي تواند باعث تغييراتي در مسير هر چيز كه از كنار آن مي گذرد شود و نور نيز از اين قاعده مستثني نمي باشد .
اين نظريه در سال 1915توسط آلبرت اينشتين ارائه داده شد . به اعتقاد وي تاثيرات جاذبه و شتاب جدايي ناپذير بوده و بنابراين با هم برابرند .او همچنين نحوه ي ارتباط نيروهاي جاذبه به انحناء فضا – زمان را تشريح نمود . اينشتين با استفاده از قوانين رياضي نشان داد كه چگونه هر جسمي ، به فضا – زمان اطراف خود انحنا مي بخشد . در مورد بعضي اجسام مثل ستارگان ، كه جرم نسبتا زيادي دارند ، اين انحنا مي تواند باعث تغييراتي در مسير هر چيز كه از كنار آن مي گذرد شود و نور نيز از اين قاعده مستثني نمي باشد .
انحناي نور
نظريه نسبيت عام نشان مي دهد كه نيروهاي جاذبه توسط انحناي فضا – زمان ايجاد مي شوند. مسيرمستقيم اشعه هاي نور هنگام گذشتن از كنار جسمي كه جرم زيادي دارد ، منحني مي شود . دليل اين امر آن است كه آنها در انحناي فضا – زمانِ حاصل از جرم آن جسم قرار مي گيرند . از آنجا كه تمركز جسم در حفره ي سياه بسيار شديد است ، فضا – زمان اطراف آن بقدري خميده است كه حتي نور نمي تواند از آن عبور كند .
نظريه نسبيت عام نشان مي دهد كه نيروهاي جاذبه توسط انحناي فضا – زمان ايجاد مي شوند. مسيرمستقيم اشعه هاي نور هنگام گذشتن از كنار جسمي كه جرم زيادي دارد ، منحني مي شود . دليل اين امر آن است كه آنها در انحناي فضا – زمانِ حاصل از جرم آن جسم قرار مي گيرند . از آنجا كه تمركز جسم در حفره ي سياه بسيار شديد است ، فضا – زمان اطراف آن بقدري خميده است كه حتي نور نمي تواند از آن عبور كند .
روش اثبات نظريه ي نسبيت عام
در سال 1919 آرتور ادينگتون ، ستاره شناس انگليسي، از يك كسوف كامل خورشيد عكسبرداري نمود . اين كار در جزيره ي « پرنسيپ » در ساحل غربي آفريقا صورت گرفت . او مي خواست تغييرات ظاهري در موقعيت هاي شناخته شده ي بعضي ستارگان در هنگام نزديك شدن به خورشيد مشاهده كرده و بدين ترتيب نظريه ي نسبيت عام اينشتين را اثبات كند . تصوير نهايي حاكي از تغييراتي در مكان ظاهري ستارگان نزديك به خورشيد بود . بنابر اين اثبات شد كه اشعه ي نور ستارگان دوردست توسط جاذبه ي خورشيد خميده مي شوند و بدين ترتيب نظريه ي نسبيت عام اينشتين ثابت شد .
در سال 1919 آرتور ادينگتون ، ستاره شناس انگليسي، از يك كسوف كامل خورشيد عكسبرداري نمود . اين كار در جزيره ي « پرنسيپ » در ساحل غربي آفريقا صورت گرفت . او مي خواست تغييرات ظاهري در موقعيت هاي شناخته شده ي بعضي ستارگان در هنگام نزديك شدن به خورشيد مشاهده كرده و بدين ترتيب نظريه ي نسبيت عام اينشتين را اثبات كند . تصوير نهايي حاكي از تغييراتي در مكان ظاهري ستارگان نزديك به خورشيد بود . بنابر اين اثبات شد كه اشعه ي نور ستارگان دوردست توسط جاذبه ي خورشيد خميده مي شوند و بدين ترتيب نظريه ي نسبيت عام اينشتين ثابت شد .
نسبيت خاص
در سال 1905 ميلادي اينشتين نظريه ي نسبيت خاص خود را منتشر كرد .. طبق اين نظريه تنها چيزي كه در جهان ثابت ست سرعت نور در خلا بوده و تمام چيزهاي ديگر مانند سرعت ، طول ، جرم و گذشت زمان مطابق با چارچوب مرجع [ديدگاه خاص ] شخص ، تغيير ميكنند . با اين نظريه تعدادي از مسائلي را كه مدت ها ذهن فيزيكدانان را به خود مشغول كرده بود حل شدند . معادله ي معروف اين نظريه E=MC² است كه در آن انرژي (E ) برابر است با حاصلضرب جرم (m ) در مجذور سرعت نور (c )
در سال 1905 ميلادي اينشتين نظريه ي نسبيت خاص خود را منتشر كرد .. طبق اين نظريه تنها چيزي كه در جهان ثابت ست سرعت نور در خلا بوده و تمام چيزهاي ديگر مانند سرعت ، طول ، جرم و گذشت زمان مطابق با چارچوب مرجع [ديدگاه خاص ] شخص ، تغيير ميكنند . با اين نظريه تعدادي از مسائلي را كه مدت ها ذهن فيزيكدانان را به خود مشغول كرده بود حل شدند . معادله ي معروف اين نظريه E=MC² است كه در آن انرژي (E ) برابر است با حاصلضرب جرم (m ) در مجذور سرعت نور (c )
زمان نسبي
طبق نظريه ي نسبيت خاص زمان مطلق [ثابت ] نيست . بنا بر اين نظريه ، هرچه حركت خطي جسم افزايش يابد ، زمان براي آن جسم كند تر مي شود . اين نظريه با استفاده از دو ساعت اتمي كه يكسان تنظيم شده بودند ثابت شده است . براي اينكار يكي ازساعت ها را در زمين نگه داشته و ديگري را در يك هواپيماي جت بسيار سريع قرار مي دهند . بعد از مقايسه مي بينيم كه ساعت روي زمين هميشه كمي جلوتر از ساعت درون جت است .
طبق نظريه ي نسبيت خاص زمان مطلق [ثابت ] نيست . بنا بر اين نظريه ، هرچه حركت خطي جسم افزايش يابد ، زمان براي آن جسم كند تر مي شود . اين نظريه با استفاده از دو ساعت اتمي كه يكسان تنظيم شده بودند ثابت شده است . براي اينكار يكي ازساعت ها را در زمين نگه داشته و ديگري را در يك هواپيماي جت بسيار سريع قرار مي دهند . بعد از مقايسه مي بينيم كه ساعت روي زمين هميشه كمي جلوتر از ساعت درون جت است .
