وبينما تظهر النسبية الخاصة جلياً عندما تتحرك الأشياء بسرعات عالية، فإن النسبية العامة تصبح جلية واضحة عندما تصبح الأشياء ذات كتلة كبيرة ويصبح الاعوجاج في الفضاء والزمان بالتالي محسوساً. ولنشرح هنا مثالين. المثال الأول اكتشاف تم بواسطة الفلكي الألماني کارل شوارزتشايلد، عندما كان يدرس اکتشافات آینشتاين في الجاذبية أثناء قيامه بحسابات مسار قذائف المدفعية على الجبهة الروسية أيام الحرب العالمية الأولى سنة 1916، وقد تمكن شوارز تشايلد من استخدام النسبية العامة بذكاء بمجرد مضي عدة شهور فقط على وضع آينشتاين لمساته الأخيرة عليها اكتسب شوارزتشايلد فهماً كاملاً ودقيقاً للكيفية التي يعوج بها الفضاء والزمان قريباً جداً من نجم نام الشكور. وقد أرسل شوارز تشايلد بنتائجه من الجبهة الروسية إلى آينشتاين الذي قام بدوره بتقديمها للأكاديمية البروسية نيابة عن شوارز تشايلد. وفي ما عدا التأكيد الرياضي ودقته التي جعلت الاعوجاج  أكثر دقة، فإن أعمال شوارزتشايلد - التي أصبحت معروفة الآن باسم حل شوارزتشايلد" - قد كشفت النقاب عن تطبيقات مذهلة للنسبية العامة وقد بين أنه إذا ركزت كتلة نجم في نطاق كروي صغير للدرجة التي يصبح فيها ناتج قسمة الكتلة على نصف القطر رقماً يتجاوز قيمة حرجة معينة، فإن الاعوجاج في الزمكان الناتج من ذلك سيكون من الشدة لدرجة أن أي شيء، بما في ذلك الضوء، يقترب بشدة من هذا النجم لن يتمكن إطلاقاً من الهرب من قبضة جاذبيته. ولأن الضوء - حتى الضوء – لا يتمكن من الهرب من مثل هذه النجوم المضغوطة فقد أطلق عليها في البداية النجوم المظلمة" أو المتجمدة". وقد صك جون ويلر في ما بعد اسماً أكثر ألفة هو "الثقوب السوداء" - وهي سوداء لأنها لا تسمح بمرور الضوء، وثقوب لأن أي شيء يقترب منها سيسقط فيها من دون رجعة. وقد لصق بها هذا الاسم. وقد صورنا حل شوارزتشايلد في الشكل رقم1. ومع أن للثقوب السوداء سمعة بشعة، فإن الأجسام التي تمر على مسافة آمنة" منها ستحيد بنفس الشكل كما لو كانت تمر على نجم عادي لتستمر في طريقها. لكن الأجسام مهما كان تركيبها والتي تقترب أكثر من اللازم - أقرب مما يطلق عليه أفق الحدث (Event Horizon للثقب الأسود - فإن مصيرها الاقتناص، وستنجذب بعناد في اتجاه مركز الثقب الأسود، وستتعرض لضغوط جاذبية تتزايد باستمرار لتسحقها في النهاية. فمثلاً إذا وضعت قدمك أولا داخل أفق الحدث، وعند اقترابك أكثر من مركز الثقب الأسود، ستجد نفسك منزعجاً في اطراد. وستزداد قوة جاذبية الثقب الأسود بشكل هائل لدرجة أن شدها لقدمك سيكون أكبر كثيراً من شدها لرأسك (حيث أنك قد أدخلت قدمك أولا فستكون هيا الأقرب دائماً من رأسك بالنسبة المركز الثقب الأسود)؛ وفي الواقع سيكون هذا الشد على درجة من القوة بحيث أنك ستستطيل للدرجة التي سيتمزق فيها جسدك بسرعة إلى أشلاء. وعلى العكس من ذلك، إذا كنت أكثر حنكة في جولتك بالقرب من الثقب الأسود، وكنت حريصاً بشدة ألا تتخطى أفق الحدث، فيمكنك استغلال الثقب الأسود في عمل مدهش تخيل مثلاً، أنك ستكتشف ثقباً أسود كتلته أكبر من الشمس بحوالي ألف مرة، وأنك ستقترب بواسطة حبل لمسافة بوصة واحدة من أفق الحدث للثقب الأسود، تماماً كما فعل جورج بالقرب من الشمس : تتسبب مجالات الجاذبية، كما ناقشنا من قبل في اعوجاج الزمان، ويعني ذلك أن الزمن سيتباطأ بالنسبة لك. وفي الحقيقة وحيث أن للثقوب السوداء مجالات جاذبية قوية، فإن مرور الزمن بالنسبة لك سيتباطأ أكثر وأكثر. وستدق ساعتك عشرة آلاف مرة تقريباً أبطأ من ساعة أصدقائك الموجودين على الأرض، وإذا كنت ستحوم قريباً جداً فوق أفق الحدث للثقب الأسود بهذه الطريقة لمدة عام، ثم تسلقت الحبل عائداً إلى سفينة الفضاء المكان لتقضي رحلة قصيرة ترفيهية في الوطن، فإنك ستكتشف بمجرد وصولك إلى الأرض أنه قد مر أكثر من عشرة آلاف عام من رحيلك، وبذا تكون قد استخدمت الثقب الأسود كنوع من آلات الزمان بنجاح، الأمر الذي يسمح | لك بالسفر في المستقبل البعيد للأرض.

الشكل رقم1

يحدث الثقب الأسود اعوجاجاً في نسيج الزمكان المحيط به بشدة لدرجة أن أي شيء يدخل في نطاق أفق الحدث الخاص به، والذي تمثله الدائرة الداكنة - لا يمكن أن يهرب من قبضة جاذبيته. ولا أحد يعرف بالضبط ما الذي يحدث داخل أعمق نقطة في الثقب الأسود.

ولإدراك المقاييس المفرطة المتضمنة، فإن نجماً له كتلة الشمس يصبح  ثقباً أسود إذا تحول نصف قطره من قيمته الحقيقية الآن (حوالي 450000 ميل) إلى أقل قليلاً من ميلين وتخيل لو اعتصرنا الشمس لتصبح في حجم جزيرة مانهاتن العليا. وستزن ملء ملعقة صغيرة من مثل هذه الشمس المضغوطة مقدار وزن جبل إيفرست. وإذا أردنا تحويل كوكب الأرض إلى ثقب أسود، فعلينا أن نضغطه إلى كرة نصف قطرها أقل من نصف بوصة. ظل علماء الفيزياء لمدة طويلة متخوفين في ما يتعلق بالتركيب العائق للمادة وإمكانية وجوده. وقد اعتقد الكثير منهم أن الثقوب السوداء مجرد انعكاسات لخيال العلماء النظريين الذين أنهكهم العمل. إلا أنه خلال العقد الأخير من القرن العشرين) تراكم عدد متزايد من الأدلة التجريبية على وجود الثقوب السوداء وطبعاً، ولأنها ثقوب سوداء، فلم يكن من الممكن رؤيتها مباشرة بواسطة مسح السماء بالتلسكوبات. وبدلاً من ذلك، فإن الفلكيين يبحثون عن الثقوب السوداء بالبحث عن سلوك غير عادي للنجوم العادية المشعة للضوء، والتي يمكن أن تتواجد قريبة جداً من أفق الحدث الثقب أسود. وعلى سبيل المثال، عندما يتساقط الغبار والغاز الصادر من الطبقات العليا لنجوم عادية قريبة من ثقب أسود، في اتجاه أفق الحدث لهذا الثقب، فإنها ستتسارع إلى أن تصل سرعتها قرب سرعة الضوء وعند سرد رعات مثل هذه تتولد كمية هائلة من الحرارة نتيجة الاحتكاك الذي يحدث داخل الجيشان العظيم للمادة المندفعة في دوامات إلى أسفل، الأمر الذي سيسبب توهج خليط الغبار والغاز ليبث الضوء العادي والأشعة السينية، حيث أن هذا الإشعاع ينتج قريباً جداً من أفق الحدث، فإنه سيتمكن من الإفلات من الثقب الأسود ليسافر خلال الفضاء المكان حيث يمكن مشاهدته ودراسته مباشرة. وتعطي النسبية العامة تنبؤات تفصيلية عن خواص مثل هذه الانبعاثات للأشعة السينية، وتقدم الملاحظات حول هذه الخواص المتوقعة أدلة قوية وإن كانت غير مباشرة على وجود الثقوب السوداء. فمثلاً، هناك تلال من الأدلة التي تشير إلى وجود ثقب أسود كثيف الكتلة، التي تعادل مليونين ونصف المليون مرة كتلة الشمس في مركز مجرتنا درب اللبانة. ويبدو هذا الثقب الأسود العملاق خافتاً إذا قورن بما يعتقد الفلكيون أنه موجود في قلب الكوازارات البراقة المدهشة والمنتشرة في كل الكون وهي ثقوب سوداء قد تبلغ كتلتها مليارات المرات مقدار كتلة الشمس توفي شوارزتشايلد في غضون بضعة أشهر فقط من توصله إلى الحل المعروف باسمه، وذلك بسبب إصابته بمرض جلدي أثناء وجوده على الجبهة الروسية. كان عمره وقتها 42 عاماً فقط. وقد كشف اتصاله القصير بنظرية آينشتاين للجاذبية عن وجه مذهل وغامض من أوجه العالم الطبيعي.

والمثال الثاني الذي تستعرض فيه النسبية العامة عضلاتها يتعلق بأصل وتطور كل الكون وكما رأينا من قبل فإن آينشتاين قد بيّن أن المكان والزمان يتجاوبان مع وجود الكتلة والطاقة. ويؤثر هذا التشوه للزمكان في حركة الأجرام الكونية التي تتحرك بالقرب من الاعوجاج الناتج وللطريقة الدقيقة التي تتحرك بها هذه الأجسام، بدورها، نتيجة لكتلتها وطاقتها، تأثير أبعد في اعوجاج الزمكان، والذي بدوره هو الآخر يؤثر في حركة الأجسام، وهكذا يستمر أداء هذا الرقص الكوني المتشابك، وبفضل معادلات النسبية العامة وهي المعادلات المتأصلة في عمق هندسة الفضاء المحدب، والتي كان أول من أوجدها عالم الرياضيات العظيم في القرن التاسع عشر جورج برنارد ريمان سيأتي ذكره في ما بعد)، تمكن آينشتاين من شرح التطور المتبادل بين الفضاء والزمان والمادة بصورة كمية. وقد دهش آینشتاين بصورة عظيمة عندما طبق هذه المعادلات على الكون ككل وليس على حيز معزول مثل كوكب أو مذنب يدور حول نجم وقد توصل إلى نتيجة عظيمة. هي: أن الحجم الشامل للعالم المكاني لابد أن يتغير مع الزمان. أي أن النسيج الكوني لابد أن يتمدد أو يتقلص ولا يمكن أن يكون ثابتاً، وتبين معادلات النسبية العامة ذلك بجلاء.

كانت النتيجة أكثر من المتوقع حتى بالنسبة لأينشتاين. فقد قلب آينشتاين الحدس الجماعي في ما يتعلق بطبيعة الفضاء ،والزمان، التي رسخت من خلال خبرات حياتنا اليومية على مدى آلاف السنين، غير أن مفهومنا عن عالم موجود دائما ولا يتغير أبداً كان مغروساً داخلنا بشدة حتى بالنسبة لمفكر راديكالي مثل آينشتاين بحيث يصعب التخلي عنه. ولهذا السبب أعاد آينشتاين النظر في معادلاته ونقحها بإدخال عامل أطلق عليه اسم الثابت الكوسمولوجی Cosmological) Constant، وهو مصطلح إضافي سمح له بأن يتجنب هذا التوقع وينعم مرة أخرى بسكينة عالم استاتيكي لا يتغير. إلا أنه بعد مرور12 عاماً ومن خلال قياسات تفصيلية للمجرات البعيدة، أرسى الفلكي الأمريكي إدوين هابل تجريبياً مبدأ تمدد الكون". وتبعاً لرواية مشهورة الآن في حوليات العلوم، فإن آينشتاين قد عاد مرة أخرى إلى الصيغة الأصلية لمعادلاته، مسجلاً أن التعديلات المؤقتة التي أدخلها عليها تمثل أكبر خطأ في حياته وعلى الرغم من عدم تقبله في البداية، إلا أن نظريته (نظرية آينشتاين قد تنبأت بتمدد العالم. وفي الحقيقة، وفي بداية العشرينيات من القرن العشرين - وقبل قياسات هابل بسنوات - استخدم عالم الأرصاد الجوية الروسي فريدمان معادلات آينشتاين الأصلية بشيء من التفصيل ووجد أن كل المجرات قد تكون محمولة على قاعدة من نسيج فضائي متمدد، وبالتالي فهي تتسارع مبتعدة بعضها عن البعض. وقد أكدت بما لا يدع مجالاً للشك ملاحظات هابل وما تبعها من ملاحظات عديدة هذه النتيجة المدهشة للنسبية العامة. وقد أنجز آينشتاين واحداً من أعظم الأعمال الفكرية في كل العصور، وذلك بتقديمه تفسيراً لتمدد الكون.

وإذا كان النسيج الفضائي يتمدد وبالتالي تزداد المسافة بين المجرات المحمولة في التيار الكوني تباعداً، فلنا أن نتخيل استرجاع التطور في الاتجاه العكسي للزمن لنعرف أصل الكون. وفي الاتجاه العكسي ينكمش نسيج الفضاء جالباً جميع المجرات أقرب فأقرب بعضها من بعض. وكما هو الحال في حلة البخار وما تحتويه، فإن الكون المتقلص الذي ضغط المجرات . مع بعضها، سيسبب زيادة هائلة في درجة الحرارة وتتحلل النجوم وتتكون بلازما ساخنة من المكونات الأولية للمادة. وباستمرار تقلص هذا النسيج سترتفع درجة الحرارة بلا حدود كما سيحدث نفس الشيء لكثافة البلازما البدائية، وإذا تخيلنا رجوع الساعة  إلى الوراء بدءًا من الزمن الحالي للعالم الذي نشاهده الآن إلى حوالي 15 مليار سنة مضت فإن الكون الذي نعرفه سينسحق إلى حجم متناهي الصغر. وستنكمش وتعنصر المادة التي يصنع منها كل شيء - كل سيارة ومنزل وبناية وجبال على كوكب الأرض، وكوكب الأرض نفسه والقمر وزحل والمشتري وكل كوكب آخر، والشمس وكل نجم في درب اللبانة، ومجرة أندروميدا بمئات المليارات من النجوم وكل المائة مليار مجرة - بقدر كوني إلى كثافة مذهلة، وكلما دارت الساعة للوراء في اتجاه أزمنة مبكرة أكثر وأكثر سينضغط كل الكون إلى حجم برتقالة ثم ليمونة ثم حبة بازلاء ثم حبة رمل وإلى حجم أقل من ذلك. وإذا سرنا في هذا الدرب إلى الوراء حتى البداية فإن العالم سيظهر وكأنه بدأ كنقطة - الصورة التي سنعيد اختبارها في فصول قادمة حيث ينحصر داخلها كل المادة والطاقة معاً إلى كثافة ودرجة حرارة لا يمكن تخيلهما. ومن المعتقد أن هذه الكرة النارية، الانفجار الهائل، قد نفجر عن هذا الخليط المتطاير الذي بذر البذور التي تطور منها الكون الذي نعرفه.

وصورة الانفجار الهائل كانفجار كوني ينفث المحتوى المادي للكون مثل شظايا نتجت من انفجار قنبلة هي صورة مفيدة نأخذها في اعتبارنا، إلا أنها خادعة بعض الشيء. فعندما تنفجر القنبلة، فإن هذا يحدث في موضع معين في وفي لحظة معينة في الزمان"، وتتناثر محتوياتها في الفضاء المحيط. أما في حالة الانفجار الهائل فلا يوجد فضاء مكان محيط فكلما عدنا بتطور الكون إلى الوراء حتى البداية، فإن اعتصار كل المحتوى المادي معاً يحدث نتيجة لتقلص كل الفضاء، ويصف حجم البرتقالة، ثم حجم حبة البازلاء، فحجم حبة الرمل، تصف عودة تطور الكون إلى الوراء كل الكون، وليس شيئاً ما في الكون وبالوصول إلى البداية، فلن يكون هناك فضاء خارج القنبلة اليدوية التي في حجم رأس الدبوس وبدلاً من ذلك، فإن الانفجار الهائل هو ا انفجار الفضاء المكان المضغوط والذي يشبه انتشاره موجة المد التي تحمل معها المادة والطاقة حتى يومنا هذا.

اخر الاخبار

اخبار العتبة العباسية المقدسة

قسم الإعلام يشارك في الاجتماع التحضيري لمناقشة الخطة الإعلامية لزيارة عاشوراء

بحضور متوليها الشرعي.. العتبة العباسية المقدسة تواصل إقامة المجالس الحسينية لإحياء شهر المحرم

قسم الشؤون الفكرية يطلق برنامجه التبليغي في أكثر من 20 دولة إفريقية

شعبتا الخطابة النسوية والتوجيه الديني تواصلان إقامة المجالس الحسينية في مرقد أبي الفضل العباس (عليه السلام)

المزيد

الآخبار الصحية

دراسة تكشف علاقة خطيرة بين عمر الأم وصحة مولودها

دراسة تحذر.. اضطراب نوم بسيط قد يسبب الموت المبكر ؟

الاستحمام بالماء الساخن.. راحة مؤقتة وأضرار دائمة للبشرة

ماذا يحدث للجسم عند تخطي وجبة الإفطار؟

المزيد

الآخبار التكنلوجية

كيف تساعد الصيانة الوقائية في الحفاظ على كفاءة التكييف في سيارتك ؟

في ظاهرة غريبة حيرت العلماء.. كوكبنا قد يسجل أقصر يوم في التاريخ هذا الصيف!

السد الصيني العملاق يعيق دوران الأرض ويغيّر شكلها ؟

السعودية تطلق 10 تجارب علمية إلى محطة الفضاء الدولية

المزيد

مواضيع ذات صلة

قواعد النسبية العامة

التحقق التجريبي من النسبية العامة

الفزياء والكون .. النسبية العامة

خاتمة: النسبية العامة

More about four-vectors

Past, present, and future

Space-time intervals

The geometry of space-time

النظريات المنافسة للنظرية النسبية العامة

تناقض علمي واضح وتخبط العلماء في تفسير الثابتة الكونية لأينشتاين

الأرصاد الفلكية والأبحاث العلمية تثبت خطأ معادلات النسبية العامة

خطأ أينشتاين الفادح