Dreamy Girl 6672 اشتراک گذاری ارسال شده در 18 تیر، ۱۳۹۴ تاریخ و اینشتین و نسبیت عمومی مترجم: فرید احسانلو اینیشتین ظاهراً مقام منحصر به فردی بین فیزیکدانان قرن اخیر دارد. چاندراشکر علت این امر را ابداع نظریهی نسبیت عام میداند. او ضمن توضیح نظر خود، نحوهی شکلگیری و تجربهای را که در سال 1928/1919 در تأیید این نظریه به عمل آمد باختصار بیان میکند. نظر عموم بر این است که مقام اینیشتین در فیزیک قرن بیستم منحصر به فرد است. ممکن است سؤال شود چرا؟ زیرا، میتوان کسانی را پیدا کرد که سهم بنیادی هر یک در دانش متداول فیزیک ممکن است اساسیتر و یا حداقل قابل مقایسه با سهم اینیشتین باشد. در این رابطه میتوان لورنتس، پوانکاره، رادرفورد، بوهر، فرمی، هایزنبرگ، دیراک و شرودینگر را نام برد. سهم اینیشتین در آن قسمتی از فیزیک که تمام دانشجویان فیزیک بدون استثنا باید با آن آشنا باشند، از سه مقالهی مشهور او در سال 1284/1905 حاصل میشود. این مقالات دربارهی پایه گذاری نظریهی نسبیت خاص، نظریهی حرکت براؤنی و مفهوم فوتون هستند. گرچه هر یک از این آثار، بهتنهایی، و به طریق اولی مجموعهی آنها، اینیشتین را در ردیف ارزندهترین فیزیکدانهای عصر ما قرار میدهد، با وجود این نمیتوان گفت که او تنها به خاطر اینها از چنین مقام استثنایی و منحصر به فردی برخوردار است. از حق نباید گذشت که لورنتس، و حتی بیشتر از او پو آنکاره، در فرمولبندی اصول نسبیت خاص چندان عقبتر از اینیشتین نبودند و ما عمیقترین فرمولبندی مفاهیم نسبیت خاص را، مدیون مینکوفسکی هستیم. اسملو خوفسکی نظریهی حرکت براؤنی را مستقل از اسملو خوفسکی نظریهی حرکت براؤنی را مستقل از اینیشتین کشف کرد و توجیه جنبههای گوناگون این نظریه را مدیون او هستیم. در فرمولبندی مفهوم فوتون، پلانک قبل از اینیشتین و بوهر بعد از او سهیم بودند، و شخصیت بزرگ پوآنکاره را نیز که از فراسوی بخش عمدهای از ریاضیات قرن بیستم و، به طور غیر مستقیم، از فراسوی فیزیک قرن بیستم میدرخشد نباید فراموش کنیم. پس چرا اینیشتین منحصر بهفرد است؟ بدون شک، جواب این سؤال این است که، علاوه بر تمام آثاری که برشمردیم، او یگانه کاشف نظریهی نسبیت عام است. من با این ارزیابی موافقم. اما شهرت منحصر به فرد اینیشتین، که از ساختن نظریهی نسبیت عام حاصل شده است، از جنبههای متناقض متعددی برخوردار است. شاید مشخص ترین جنبهی آن از یک طرف مقام رفیعی باشد که بعضی از محققین اولیه، که خود از مردان برجستهی علم بودند، به خاطر کشف نسبیت عام برای اینیشتین قائل شدند، و از طرف دیگر نادیده انگاشتن نظریهاش از طرف جامعهی علمی رسمی برای مدت پنجاهسال، صرف نظر از برخورد خصمانه ای که این نظریه طی سالها با آن روبرو بوده است. بازکردن کلاف عقاید متضادی که مورد نسبیت عام اظهار شدهاند کار آسانی متضادی که مورد نسبیت عام اظهار شدهاند کار آسانی نیست. البته، برای من این کار تا اندازهای سادهتر است چرا که با این توصیف وایل که نسبیت عام «بارزترین مثال از قدرت تفکر نظری» است موافقم. مطلب را با توصیف کلی ایده های بنیادیی که اینیشتین بر اسا آنها، و به کمک تفکر نظری خود، به نظریهی گرانش دست یافت آغاز میکنیم. ابتدا باید تأکید کرد که اینیشتین نظریهی خود را، به طریق متعارف پیدایش نظریههای جدید در فیزیک جایگزین نظریهی نیوتون نکرد. نظریههای جدید در فیزیک، یا تعمیمهای جدید نطریههای قدیم، تقریباً همیشه از یک ناسازگاری مشخص بین نظریهی قدیم و تجربه ناشی میشوند، و مفاهیم نظریهی جدید از نیاز به ترکیب واقعیتها به صورت یک کل هماهنگ حاصل میشوند، واقعیتهایی که ظاهراً با دانستههای زمان ناسازگار به نظر میرسند. علاوه بر این، میزان موفقیت مفاهیم جدید به توانایی آنها در توضیح پدیدههای نو بستگی دارد. اما پیدایش نظریه ی نسبیت عام بدین روال نبود. اینیشتین کار خود را با این مقدمه شروع کرد که نظریهی نیوتون به دلیل ناسازگاری آشکار با نظربهی نسبیت خاص به تجدید فرمولبندی احتیاج دارد. اصل بنیادی نسبیت خاص این است که هیچ کنش از دور آنی در فیزیک وجود ندارد: هیچ نوع سیگنالی نمیتواند با سرعتی بیش از سرعت نور منتشر شود. و روشن است که قوانین گرانش نیوتون کنش از دور آنی را به عنوان یک اصل موضوع میپذیرد. علاوه بر این، قوانین گرانش نیوتون مبتنی بر واقعیت مبهمی است که تا قبل از اینیشتین بهخوبی تثبیت شده بود ولی فهمیده نشده بود. این واقعیت مبهم به آزمایش مشهور گالیله از برج کج پیزا برمی گردد که بنا برآن همهی اجسام، از کوچک و بزرگ، تحت میدان گرانش محلی زمین یکسان شتاب میگیرند. از این تساوی جرمهای مختلف نتیجه گرفته شد که جرم به عنوان معیاری برای مقدار ماده و جرم به عنوان معیاری برای وزن آن عیناً یکساناند. این یکسانی معمولاً به نام برابری جرم لختی و جرم گرانشی خوانده می شود. اما این برابری قبل از اینیشتین هیچ اساس نظری نداشت، چرا که یک واقعیت تجربی است و به شواهد تجربی احتیاج دارد. نیوتون از احتیاچج به شواهد تجربی برای این حقیقت مهم کاملاً آگاهی داشت، چنانچه در بند آغازین کتاب اصول خود چنین مینویسد: «اگر چگالی هوا دو برابر و حجم آن دو برابر شود، مقدار آن چهار برابر میشود و اگر چگالی هوا دو برابر و حجم آن سه برابر شود، مقدار هوا شش برابر میشود .... از این پس، در همه جا، منظور من از جسم و یا جرم، همین مقدار است، و همین مقدار است که به عنوان وزن جسم شناخته میشود، زیرا جرم با وزن متناسب است، و این امر را با آزمایشهای بسیار دقیقی که با آونگها انجام دادم تحقیق کردهام.» واقعیتهای بسیار عامی که ذکر کردم، مبنای کاملی را جهت فرمولبندی نسبیت عام برای اینیشتین فراهم کردند. ولی حتی با وجود فراهم بودن این مبانی برای تعمیم نظریهی نیوتون، واقعاً احتیاج مبرمی به یک نظریهی دقیق گرانش نبود. زیرا به طور کلی میشد استدلال کرد مادامی که سرعت سیاره یا قمر در مقایسه با سرعت نور کوچک است نظریهی نیوتون باید معتبر باشد. حتی سیارهی عطارد که نزدیکترین سیاره به خورشبد است، با سرعتی 6000مرتبه کوچکتر از سرعت نور به دور خورشید میگردد. در نتیجه، میتوان برآورد کرد که انحراف آن از پیشگوییهای نظریهی نیوتون از چند قسمت در میلیارد تجاوز نمیکند. از این جهت، تنها کافی بود نظریهی نیوتون را طوری تعمیم دهند که انحرافات کوچک ناشی از محدود بودن سرعت نور را مجاز بداند. زیرا ما انتظار داریم در صورت نامحدود بودن سرعت نور نظریهی نیوتون دقیق باشد. روش متعارف به این ترتیب میبود. اما اینیشتین به این طریق عمل نکرد. او در جستجوی نظریهی دقیقی بود که حتی اگر سرعت اجسام گرانشدار (گرانان) به سرعت نور نزدیک شود نیز صادق باشد. حتی اگر بتوان یک نظریهی دقیق را با موفقیت فرمولبندی کرد، مطمئناً نمیتوان آن را از طریق ویژگیهای تجربی یا مشاهدهای، که چنانکه گفتیم باید در منظومهی شمسی با هر ملاکی بسیار جزئی باشند، تأیید کرد. از این گذشته، هنگامی که اینیشتین در جستجوی نظریهی جدید بود، هیچ گونه تصور قبلی از ماهیت انحرافاتی که نظریهی جدید باید آنها را توضیح میداد نداشت. اما بر طبق گفتهی یکی از همکاران قدیمیش به نام لانکزو، اینیشتین با ترکیب تفکرات خلاق ریاضی، تخیل فلسفی، و حس زیبا شناسی خطا ناپذیرش، به معادلات دقیقی که بر نظریهی گرانش حاکماند دست یافت، نظریهای که در آن سه مفهوم بنیادی فضا، زمان و ماده وحدت مییابند. اینیشتین قاعدتاً از استعمال جملات آمیخته به احساسات در نوشتههایش خودداری میکرد، اما در جملهی پایانی اولین مکاتبهاش با فرهنگستان برلین در سال 1294/1915، که در آن معادلات بنیادی نظریهی خود را به اطلاع رسانید، بر این خودداری غلبه کرد و چنین نوشت: «کسی که این نظریه را کاملاً درک کرده باشد بندرت میتواند از جادوی آن بر حذر بماند؛ این نظریه پیروزی واقعی روش حساب دیفرانسیل مطلق کریستوفل، ریچی، و لویچی ویتا را نشان میدهد.» وایل و ادینگتون، که اولین شرحهای جدی را بر نسبیت نوشتند، به جادوی اینیشتین پاسخ دادند. وایل، در پیشگفتار کتاب فضا، زمان و مادهی خود، که در بهار سال 1297/1918 منتشر شد، چنین نوشت: « به نظر میرسد دیواری که ما را از حقیقت جدا کرده بود فرو ریخته است. اکنون فضای وسیعتر و عمقهای بیشتری در مقابل چشمان کاوشگر دانش قرار گرفته است، مناطقی که قبلاً حتی گمان وجود آن را هم نمیکردیم. این نظریه ما را به درک طرحی که مبنای تمام حوادث فیزیکی است بسیار نزدیکتر کرده است.» ادینگنون کتاب فضا، زمان و گرانی را که در سال 1299/1920 منتشر شد، با این جمله شروع میکند: « آلبرت اینیشتین با نظریهی نسبیت خود انقلابی فکری در علوم فیزیکی به وجود آورده است». سایر افراد برجستهای که نظریهی نسبیت عام را مطالعه کرده و در پیشرفت آن سهیم بودهاند، مطالب مشابهی دربارهی آن نوشتهاند. چنانکه لانداؤ و لیفشیتز در کتاب مشهورشان دربارهی نظریهی کلاسیک میدانها، در معرفی نسبیت عام اظهار میکنند که این نظریه «احتمالاً زیباترین نظریه ی موجود در فیزیک است» و دیراک گفته است تعمیم نظریه ی نسبیت خاص توسط اینیشتین برای آنکه گرانش را نیز در بر بگیرد « احتمالاً بزرگترین کشف علمی است که تا کنون انجام گرفته است». از این اظهارات مردان برجستهی علم، که نظریهی نسبیت را مطالعه و در پیشرفت آن سهم بسزایی داشته اند، ممکن است چنین نتیجه گرفت که نظریهی نسبیت عام یک نظریهی پذیرفته شده است و تنها افراد «عوضی» در درستی آن شک میکنند. اما اینطور نیست، تعداد زیادی از مردان برجسته، یا ستایش ضعیفی از نظریهی اینیشتین کردهاند و یا آن را صریحاً غلط دانستهاند. نمونههایی از این عقاید گوناگون را نقل میکنم. بورن، که در همان سالهایی که اینیشتین مشغول وضع نظریهی نسبیت عام خود بود در برلین دستیار او بود، در سال 1334/1955 به مناسبت پنجاهمین سالگرد انتشار مقالهی بزرگ اینیشتین درباره ی نسبیت خاص، چنین گفت: «در آن زمان به نظرم می رسید، و هنوز هم میرسد، که پیریزی نسبیت عام بزرگترین دستاورد تفکر انسان درباره ی طبیعت است؛ ترکیب اعجاب انگیزی است از کاوش فیلسوفانه، شهود فیزیکی و مهارت ریاضی. اما ارتباط آن با تجربه ضعیف است. به نظر من مانند یک اثر بزرگ هنری است که باید آن را از فاصله ی دور ستود و لذت برد». اما از این ستایش ظاهری نسبیت عام چه عایدمان میشود؟ آیا باید آن را فقط از فاصلهی دور تحسین کرد؟ آیا مانند سایر شاخههای علوم فیزیکی به مطالعه و توسعه احتیاج ندارد؟ و شخص بدبین ممکن است اضافه کند که توصیف کار اینیشتین به عنوان یک اثر هنری اغلب پوششی است که فیزیکدانها برای انکار ارتباط نسبیت عام با پیشرفت فیزیک به کار میبرند. ج.ج.تامسون چنین میگوید: «اینیشتین نظریهی دومی به نام «نسبیت عام» ارائه کرده است که شامل نظریه ی گرانش است. این نظریه متضمن ریاضیات بسیار غامضی است و من اعتراف میکنم که بسیاری از آن را نمیتوانم درک کنم. ولی به هر حال، روش ماهرانهی او در مواجه با این مسئله فوق العاده مشکل را عمیقاً تحسین میکنم.» ورادرفورد چنین میگوید: « نظریهی نسبیت اینیشتین را، صرف نظر از اعتبارش، نمیتوان چیزی جز یک کار عظیم هنری دانست.» توصیف نسبیت عام به عنوان یک اثر هنری مانند تیغ دو لبه است. احساس میشود که با توصیف نظریه بدین صورت شخص کوشش میکند که خود را از گروه تحسین کنندگان اینیشتین جدا نسازد. اما موضوع چنین ساده هم نیست. در واقع، تعداد مقالاتی که راجع به نظریههای بدیل (جایگزین شونده) نظریهی اینیشتین نوشته شدهاند به اندازهی مقالاتی است که به روشن کردن محتوای خود نظریهی اینیشتین پرداختند. این طور نیست که فقط اشخاص عوضی و دانشمند نماها مقالههایی در رد نظریهی اینیشتین نوشته باشند. تعدادی از مردان برجستهی علم نیز، که مورد احترام همه هستند، نظریهی اینیشتین را از لحاظ علمی نادرست دانستهاند. اجازه دهید بعضی از اشخاصی را نام ببریم که در کتاب ها و مقالاتشان نظریه هایی را که به نظر خودشان میتوانند جایگزین نظریهی اینیشتین شوند ارائه کرده اند: وایتهد، فیلسوف و ریاضیدان برجسته، بیرکهوف ریاضیدان برجسته، میلن، اختر-فیزیکدانبرجسته، هویل و نارلیکار. علاوه بر اینها، عدهای از طرفداران اولیهی نظریهی اینیشتین مانند روزن و مولر اکنون در آن نقایص و یا بحران شدیدی را تشخیص داده اند. در این مورد دیگر توضیحی نخواهم داد (این کار را نمیتوانم بیطرفانه انجام دهم)، فقط به نقل چند جمله از وایتهد، که بیشتر ما آثارش را در علم و فلسفه تحسین کردهایم، اکتفا میکنم. در سال 1301/1922، وایتهد کتابی نوشت تحت عنوان اصل نسبیت که بدیلی برای نظریهی اینیشتین بود. او کتابش را با نقل و تأیید جملهی قصاری از تامسون شروع میکند: «هیچ شکی ندارم که هدف نهایی ما باید توصیف محسوسات برحسب محسوسات باشد». پس از این نقل قول، وایتهد چنین ادامه میدهد: «من با شیوهی اینیشتین در بررسی کشفش موافق نیستم»، یعنی اینکه نظریهی اینیشتین چیزهای محسوس را به شیوهی محسوس بیان نمیکند. در اینجا نقل قولهای دیگری از وایتهد میآورم تا بیشتر با استدلال او آشنا شوید: « نکات زیادی مطرح شدهاند که باعث میشوند نتوانیم فرمول بندی اصولی را که راهنمای اینیشتین بودند چشم بسته بپذیریم». یا در جای دیگر، «جایی که تقریباً هیچ کاربردی وجود ندارد، زیبایی، کلیت و حتی حقیقت یک نظریه نمیتواند مانع آن شود که آن نظریه در تفکر علمی به فراموشی سپرده شود ... این انتظار که میتوان، بدون مقداری بحث، که باید آن را از نوع بحثهای فلسفی دانست، به تصورات خود از فضا، زمان و اندازهگیری انسجام جدیدی بخشید، نادیده گرفتن آموزش تاریخ و امکانات ذاتی موضوع است.» وایتهد که یقین دارد فرمولبندی اینیشتین از فضا زمان به صورت یک بسلای (چندگونای) ریمانی با یک متریک، از نقطه نظر فلسفی درست نیست، خود به ساختن یک نظریهی مفصل میپردازد. اما از بخت بد وایتهد، معلوم شده است که بعضی از نتایج نظریهاش در چندین مورد به طور آشکار با تجربه در تضاد است، در حالیکه نظریهی اینیشتین به طور تحسینآمیزی در این موارد موفق است. تیزبینی فلسفی وایتهد در انتقاد از اینیشتین خدمتی به او نکرد. قبلاً گفتیم که در مورد انتقادات وایتهد از اینیشتین استثنا قائل میشوم. اما نمیتوانم از نقل واکنش یکی از دوستانم، مرحوم میلن، در مقابل نسبیت صرف نظر کنم. میلن هنگام ارائهی نظریهی حرکتشناختی نسبیت، چنین میگوید: «قانون گرانش اینیشتین به هیچ وجه یک نتیجهی اجتناب ناپذیر از مبنای مفهومیی که توصیف پدیدهها توسط متریک ریمان به دست میدهد نیست. من هرگز به ضرورت آن متقاعد نشدهام ... نسبیت عام مانند باغچهای است که در آن گلها و علفهای هرز در جوارهم رشد میکنند. علفهای بیفایده همراه با گلهای مورد نظر چیده میشوند و بعداً جدا میشوند». میلن با اشاره به نظریهی خود ادامه میدهد: « ما در باغچهمان فقط گلها را پرورش میدهیم». من فکر میکنم صحبتهای من تا اینجا شما را متقاعد کرده باشد نظریهی نسبیت عام از طرف بسیاری از دانشمندان سرشناس، که ظاهراً برای فهمیدن این نظریه کوشش میکردند، پذیرفته نشد. اما ممکن است سؤال شود که طرز برخورد یک فیزیکدان جدی (در دورهای مثلاً از 1304/1925 تا 1344/1965) با نسبیت عام چگونه بود؟ نمونهی این برخورد تذکر بورن است که میگوید ارتباط نسبیت عام با تجربه ضعیف است. شنیدهام که او پنهایمر در ضیافت شامی که در سال 1327/1948 به مناسبت بزرگداشت هفتادمین سالگرد تولد اینیشتین در مؤسسهی مطالعات پیشرفته برپا شده بود، اظهاراتی کرد مبنی بر اینکه نسبیت عام در توسعهی فیزیک در سالهای 1304-1329/1925-1950 بهتنهایی نقشی نداشته است. در واقع، نسبیت عام شاخهای از فیزیک محسوب نمیشد، و بیشتر مؤسساتی که به مطالعات فیزیکی اختصاص داشتند به این عنوان از آن صرف نظر میکردند. به عنوان شاهدی بر این ادعا خاطر نشان میکنم که از سال 1315/1936، که به عنوان عضو هیئت علمی به دانشگاه شیکاگو ملحق شدم، تا سال 1340/1961 هیچ درسی دربارهی نسبیت عام، حتی برای یک ربعسال هم تدریس نشد، و دانشگاه شیکاگو استثنا نیست. و من نمیدانم که اصول نسبیت عام، آنطور که خود اینیشتین تدوین کرد، امروزه تا چه اندازه مورد توجه عامهی فیزیکدانها است. پس شهرت اینیشتین از کجا است؟ شاید گستاخانه باشد جوابی را که خودم برای این سؤال در نظر دارم مطرح کنم. اما پاسخی را بازگو میکنم که رادرفورد 45 سال پیش، طی گفتگویی که من نیز در آن حضور داشتم بیان داشت. این گفتگو در تعطیلات کریسمس سال 1311/1933 در اطاق سمینار کالج ترینیتی، بعد از شام انجام گرفت. در تعطیلات کریسمس معمولاً کمتر کسی در کالج غذا میخورد. در این موقعیت بهخصوص فقط پنج نفر بودیم: رادرفورد، ادینگتون، آموس (که در خلال سالهای دههی 1920 به عنوان رئیس مشاورین قضایی در دولت مصر خدمت میکرد)، دووال ( هندسهدان برجسته) و خود من. بعد از شام همهی ما دور آتش نشستیم و در گفتوگویی که در پی آن در گرفت، رادرفورد بسیار سرحال بود. در قسمتی از گفتگو، آموس رو به رادرفورد کرد و گفت: « من نمیفهمم چرا اینیشتین بیش از شما تحسین عموم را به خود جلب کرده است. هرچه باشد، شما مدل هستهای اتم را ابداع کردید و این مدل مبنای تمام علم فیزیک امروز را فراهم میکند و حتی کاربرد آن عالم گیرتر از قوانین گرانش نیوتون است. در حالی که، حتی اگر قبول کنیم نظریهی اینیشتین درست است – در حضور رادینگتون نمی توانم چیزی جز این بگویم- پیشگوییهای او مربوط به انحرافات بسیار جزئی از نظریهی نیوتون است. من نمیفهمم اینهمه جار و جنجال برای چیست.» رادرفورد در پاسخ رو به ادینگتون کرد و گفت «شما مسئول شهرت اینیشتین هستید» و با لحن جدیتری ادامه داد: «جنگ تازه تمام شده بود و تمکین و رضایت مردم نسبت به اخلاقیات دوران ویکتوریایی و ادواردی از بین رفته بود و مردم احساس میکردند که تمام ارزشها و ایدهآلهایشان بیاعتبار شدهاند، که ناگهان مطلع شدند پیشگویی یک دانشمند آلمانی در نجوم توسط هیئتهای اعزامی به برزیل و افریقای غربی تأیید شده است، و جالبتر اینکه منجمین انگلیسی در اثنای جنگ برای آن آماده شده بودند. نجوم همیشه توجه عموم را به خود جلب کرده است. یک کشف نجومی، که از محدودهی درگیریهای دنیوی فراتر میرود، زخمه به تار حساسی در وجود انسان میزند. خبر مربوط به جلسهی انجمن سلطنتی، که در آن نتایج سفر هیئتهای اعزامی بریتانیایی گزارش شد، یه صورت عنوان تمام روزنامههای بریتانیا درآمد و طوفانی از تبلیغات اقیانوس اطلس را در نوردید و از آن لحظه به بعد مطبوعات امریکا اینیشتین را به اوج رساندند.» از واکنش ادینگتون توانستم بفهمم که با رادرفورد موافق است و او هم به نوبهی خود وقایعی از آن زمان را نقل کرد. اجازه دهید کمی به عقب برگردیم تا راجع به عواملی که باعث طرح اعزام هیئتهای بریتانیایی شد با شما صحبت کنم. من هنگامی که (در سال 1314/1935) ادینگتون را به خاطر آگاهی علمیش در طرح هیئتهای اعزمی در خلال «سیاهترین روزهای جنگ» تحسین میکردم، از چگونگی این عوامل مطلع شدم. با کمال تعجب مشاهده کردم که ادینگتون هیچگونه افتخاری را در این مورد نپذیرفت. در واقع،او گفت که اگر در اختیار خودش بود هرگز مسئلهی اعزام هیئتها را طرح ریزی نمیکرد، زیرا او کاملاً به صحت نظریهی نسبیت عام یقین داشت. او برایم شرح داد که مسئلهی اعزام هیئتها چگونه پیشآمد. در سال 1296/1917، بیش از دو سال بعد از شروع جنگ، دولت انگلیس مقررات سربازگیری را برای تمام مردان قادر به خدمت وضع کرد. ادینگتون، که در آن موقع 34 سال داشت، مشمول این مقررات میشد. اما او، به عنوان یک کواکر مؤمن، از لحاظ اعتقادی مخالف جنگ بود و عموماً انتظار میرفت که به همین دلیل تقاضای معافیت از خدمت وظیفه را بکند. در آن زمان افکار عمومی در انگلستان علیه کسانی بود که از لحاظ عقیدتی مخالف جنگ بودند. در واقع، حتی همنشینی با آنها نیز باعث بدنامی در اجتماع میشد. در آن روزها صاحبان قدرت کمبریج-لارمور (کاشف حرکت تقدیمی لارمور) و نیووال و دیگران-چنین احساس کردند که برای دانشگاه کمبریج ننگآور است که یکی از اعضای برجستهی آن یک کواکر معترف باشد. بنابراین، آنها سعی کردند که از طریق وزارت کشور ادینگتون را به دلیل اینکه یکی از برجستهترین دانشمندان است و در دراز مدت به صلاح بریتانیا نیست که او را به خدمت نظام بخواند از خدمت معاف کنند. (حادثهای که برای موزلی، کاشف عدد اتمی، اتفاق افتاد و در جنگ گالیپولی در ترکیه کشته شد، هنوز در خاطر دانشمندان انگلیسی بود). لارمور و دیگران تقریباً در کوششهایشان موفق شدند. از طرف وزارت کشور نامهای برای ادینگتون فرستاده شد و تنها کاری که او میبایست انجام میداد، امضا کردن و برگرداندن نامه بود. اما ادینگتون تبصرهای به آن اضافه کرد دایر براینکه اگر او به دلایل ذکر شده از خدمت معاف نشود به هرحال به عنوان یک مخالف جنگ درخواست معافیت خواهد کرد. این تبصره طبیعتاً، وزارت کشور را در یک سرگردانی منطقی قرار داد: یک کواکر معترف «باید به اردوگاه فرستاده شود». لارمور و دیگران بسیار آزرده شدند. ادینگتون به من گفت که او نمیتوانست دلیل آزردگی آنها را درک کند و به طوری که خودش شرح داد بسیاری از دوستان کواکرش به همین جرم در اردوگاههای شمال انگلستان «در حال پوست کندن سیبزمینی» بودند و او دلیلی نمیدید که چرا نمیبایست به آنها ملحق شود. بههرحال، با مداخلهی دایسون که به عنوان منجم دربار ارتباط نزدیکی با نیروی دریایی داشت، ادینگتون با این شرط صریح از خدمت معاف شد که اگر جنگ تا سال 1298/1919 تمام شود او بایستی یکی از دو هیئت اعزامی را که به منظور اثبات پیشگویی اینیشتین در مورد انحراف گرانشی نور طرح ریزی شده بود، سرپرستی کند. به هر تقدیر، ادینگتون بهوضوح اهمیت اثبات پیشگویی اینیشتین در مورد انحراف نور ستارههای دور هنگام عبور از کنار خورشید در موقع کسوف، را میدانست. بهتر است که داستان را از زبان خود ادینگتون ادامه دهم: «در عصر خرافات اگر یک فیلسوف علوم طبیعی میخواست تجربهی مهمی انجام دهد با یک طالعبین مشورت میکرد تا زمانفرخندهای را برای انجام آزمایش معین کند. امروزه یک منجم، با دلیل بهتری، با مشورت با ستارگان اعلام میکند که بهترین روز سال برای وزن کردن نور، روز 8ام خرداد ماه /29 ام ماه مه است. به این دلیل که خورشید در سفر سالیانهاش در دایره البروج از حوزههای ستارهای با فراوانیهای مختلف عبور میکند اما در روز 8ام خرداد ماه/29ام ماه مه، خورشید در وسط یک قطعهی کاملاً استثنایی از ستارگان روشن-که قسمتی از هیادها است قرار میگیرد، که بهترین حوزهی ستارهای است که تاکنون مشاهده است. حال اگر این مسئله در دورهی دیگری از تاریخ مطرح شده بود، ممکن بود لازم شود که هزاران سال برای یک کسوف کامل در این روز مساعد صبر کنند. اما با خوش شانسی عجیبی کسوفی در 8ام خرداد 1298/29ام مه 1919 به وقوع میپیوست... منجم دربار (سرفرانک دایسون) در اسفند 1295/مارس 1917 این فرصت استثنایی را خاطر نشان کرد و تدارکات لازم برای انجام رصدها به وسیلهی کمیتهای از انجمن سلطنتی و انجمن سلطنتی نجوم آغاز شد. برنامهها در سال 1297/1918 در اثنای جنگ شروع شد، اما تا یازده ساعت قبل از اعزام هنوز مشخص نبود که آیا امکانی برای شروع سفر هیئتها وجود دارد یا نه ... در گرینویچ مقدمات اعزام دو هیئت به وسیلهی آقای فرانک دایسون فراهم شده بود، یکی از آن ها به سوبرال در برزیل و دیگری به جزیره ی پر نسیپ در آفریقای غربی میرفت. دکتر کروملین و آقای دیویدسون به سوبرال و آقای کاتینگهام و نویسنده به پر نسیپ تا قبل از متارکهی جنگ سفارش وسایل ضروری به سازندگان ابزار و ادوات غیر ممکن بود. از آنجا که سفر دریایی هیئتهای اعزامی میبایست در ماه بهمن/فوریه شروع میشد، تدارک وسایل با شتاب فوقالعادهای انجام گرفت. گروه برزیل با هوای کاملاً مناسبی در وقت کسوف روبرو شد، اما شرایطی پیش آمد که نتیجهی رصدهای آنها تا ماهها بعد استخراج نشد. ولی در پایان قاطع ترین تأیید از رصدهای آنها به دست آمد. من در پرنسیپ بودم. در آنجا روز کسوف با باران و آسمان پوشیده از ابر فرا رسید که تقریباً تمام امیدها را از بین برد. نزدیک به زمان کسوف کامل، خورشید به طور ضعیفی نمایان شد و ما در حالی که امیدوار بودیم شرایط آن قدر هم که به نظر میآمد بد نباشد، برنامه را ادامه دادیم. قبل از پایان کسوف کامل، ابرها میبایست رقیق شده باشند زیرا در میان ناکامیهای فراوان توانستیم دو عکس که تصویر ستارهی مورد نظر را نشان میدادند به دست آوردیم. آنها را با عکسهایی مقایسه کردیم که قبلاً از همان حوزهی ستارهای، هنگامی که خورشید درجای دیگری بود، گرفته شده بودند. درنتیجه، اختلاف آنها معرف جابجایی ظاهری ستارگان، به علت خم شدن پرتوهای نور در هنگام عبور از نزدیکی خورشید بود. برای این مسئله، به صورتی که در آن زمان مطرح بود، سه امکان وجود داشت. ممکن بود اصلاً انحرافی وجود نداشته باشد، یعنی که نور تحت اثر گرانش قرار نمیگیرد. ممکن بود یک نیم انحراف وجود داشته باشد به این معنی که نور به صورتی که نیوتون پیشنهاد کرده است، تحت اثر گرانش قرار میگیرد و از قانون سادهی نیوتون پیروی میکند. یا ممکن بود انحراف کامل باشد که به جای قانون نیوتون قانون اینیشتین را تأیید میکرد. به خاطر میآورم که دایسون تمام اینها را برای همسفرم کاتینگهام توضیح میداد، و استنباط کلی کاتینگهام این شد که نتیجه هرچه بزرگتر باشد مهیجتر خواهد بود. «اگر مقدار انحراف را دو برابر به دست آوریم، معنی آنچه خواهد بود؟» دایسون گفت:« در این صورت ادینگتون دیوانه خواهد شد و شما مجبور خواهید شد که بهتنهایی به انگلستان برگردید». ترتیباتی اتخاذ شده بود که اندازهگیری صفحات عکاسی در همان مکان انجام شود. این امر تماماً به علت بیصبری نبود، بلکه احتیاطی در مقابل حوادث ناگوار در راه بازگشت به کشور بود. لذا یکی از عکسهای موفق فوراً بررسی شد. کمیت مورد نظر، در مقایسه با معیارهای نجومی، بزرگ بود. از این رو همین یک عکس تقریباً جواب سؤال را تعیین میکرد، البته تأیید آن به کمک عکسهای دیگر لازم بود. سه روز پس از کسوف، هنگامی که به آخرین سطرهای محاسبات رسیدیم، دانستم که نظریهی اینیشتین از بوتهی آزمایش موفق بیرون آمده است و چشم انداز علمی جدیدی باید حاکم شود. کاتینگهام دیگر مجبور نبود تنها به انگلستان برگردد.» چند ماه طول کشید تا هر دو هیئت اعزامی به انگلستان برگشتند و شرکت کنندگان توانستند عکسهای خود را اندازهگیری و نتایجشان را با یکدیگر مقایسه کنند. اما شایعات مربوط به تأیید موفقیت آمیز پیشگویی اینیشتین در اواسط شهریور 1298/اوایل سپتامبر 1919 به اوج رسید. در 22 سپتامبر 1919، لورنتس، فیزیکدان هلندی تلگرافی در تأیید شایعات برای اینیشتین فرستاد. او (نیز به وسیلهی تلگراف) چنین پاسخ داد «تشکرات قلبی به شما و ادینگتون، با تقدیم احترام». رضایت خاطر اینیشتین از نتیجهی کار هیئت های اعزامی بریتانیایی را می توان در کارت پستالی که به تاریخ 27 سپتامبر 1919 برای مادر مریضش در سویس فرستاد ملاحظه کرد. او چنین میگوید: « مادر عزیز: امروز خبر خوشی دارم. لورنتس امروز به من تلگراف کرد که انحراف نور در نزدیکی خورشید به وسیلهی هیئتهای اعزامی بریتانیایی واقعاً ثابت شده است...» میخواهم داستان دیگری از واکنش اینیشتین نسبت به اخباری که از انگلستان رسیده بود نقل کنم. روزنتال-شنایدر دانشجوی اینیشتین در سال 1919، به خاطر میآورد که اینیشتین تلگراف ادینگتون را به او نشان داده بود. در این تلگراف خبر تأیید پیشگویی اینیشتین به اطلاع او رسیده بود. او از اینیشتین پرسیده بود که اگر پبیشگویی نظریهاش تأیید نمیشد چه میکرد؟ و اینیشتین جواب داده بود «در آن صورت برای خدا متأسف میشدم، اما نظریه صحیح است». روزنامهی تایمز لندن در 7 نوامبر 1919 دوعنوان مهم داشت: «پایان افتخار آمیز متارکهی جنگ. تمام قطارها در کشور متوقف خواهند شد». و «انقلاب در علم. مفاهیم نیوتونی واژگون شدند.» دومین عنوان به جلسهی ششم نوامبر انجمن سلطنتی در لندن اشاره داشت. در این جلسه دایسون نتایج سفر هیئت اعزامی بریتانیایی را گزارش کرده بود. گزارش وایتهد از این جلسهی انجمن سلطنتی را همه شنیده اند. ارزش دارد که بار دیگر نیز آن را نقل کنیم: « جو آکنده از علاقهی شدید کاملاً مانند جو یک درام یونانی بود: حادثهای ممتاز داشت رخ میداد و در طی آن حکم تقدیر فاش میشد، وماگروه همسرایانی بودیم که راجع به آن نظر میدادیم. در این صحنه کیفیتی دراماتیک وجود داشت مراسم سنتی، و در عقب صحنه تصویر نیوتون به خاطر ما میآورد که اکنون بزرگترین تعمیم علمی، پس از دوقرن، برای اولین بار اصلاح میشد. از لحاظ شخصی هم نسبت به ماجرا بیعلاقه نبودیم: یک ماجرای بزرگ فکری سرانجام سالم به ساحل رسیده بود.» جلسهی ششم نوامبر 1919 انجمن سلطنتی اسطورهای به وجود آورد که حتی تا امروز نیز (گرچه، به صورت بسیار ضعیفتری) باقی مانده است:« فقط سه نفر در دنیا نسبیت را درک میکنند.» ادینگتون منشأ این اسطوره را هنگام گفتگوی تعطیلات کریسمس، که در آغاز این گزارش به آن اشاره کردم، بیان کرد. تامسون، به عنوان رئیس انجمن سلطنتی در آن زمان، جلسه را با این سخن ختم کرد:« من باید اعتراف کنم هنوز هیچکس موفق نشده است به زبان واضحی بیان کند که نظریهی اینیشتین واقعاً چیست.» و ادینگتون به خاطر آورد که در پایان جلسه، لودویگ زیلبرشتین (نویسندهی یکی از اولین کتابها دربارهی نسبیت) به طرف او آمد و گفت:« پروفسور ادینگتون، شما باید یکی از آن سه نفری در دنیا باشید که نسبیت عام را میفهمند». در مقابل مکث ادینگتون در جواب، زیلبرشتین گفت:« شکسته نفسی نکنید» و ادینگتون پاسخ داد« برعکس، من در این فکرم که نفر سوم کیست» این اسطوره که درک نظریهی نسبیت عام مشکل است لطمهی زیادی به گسترش آن وارد کرده است. واقعیت این است که نظریهی نسبیت عام مشکلتر از سایر شاخههای فیزیک نیست. نسبیت عام، در زمان پایهگذاری، مستلزم آشنایی با رشتهای از ریاضیات بود که فیزیکدانها قبلاً با آن برخورد نکرده بودند. اما، در مورد چندین شاخهی دیگر فیزیک، از جمله مکانیک کوانتومی، نیز وضع چنین بوده است. من نمیتوانم بدون ذکر اینکه تاریخ میتوانست بسیار متفاوت باشد این گزارش را، راجع به اثبات پیشگویی اینیشتین دربارهی انحراف نور در میدان گرانشی و اینکه چگونه این امر باعث شد اینیشتین« کانون تحسین همگانی» شود، به پایان برسانم. اینیشتین در سال 1290/1911، براساس اصل هم ارزیش، انحراف نور در عبور از کنار یک شیء، مانند خورشید را محاسبه کرده بود. این اصل کندشدن ساعت در میدان گرانشی را به طور صحیحی توجیه میکند. اما مقداری را که برای انحراف نور میدهد نصف مقداری است که توسط نسبیت عام پیشگویی میشود. به عبارت غیر دقیق، میتوان گفت که نیمی از انحراف این اثر پیشگویی شده نتیجهی کند شدن فرایند اندازهگیرندهی زمان و نیم دیگر ناشی از انحنای فضا-زمان است. اثر اخیر یک جنبهی اساسی نسبیت عام است. منجم آلمانی، فرویندلیش، در نظر داشت پیشگویی سال 1911 اینیشتین را در کسوفی که در سال 1914 در روسیه واقع میشد آزمایش کند. اما جنگ پیشآمد و فرویندلیش نتوانست رصدهایی را که طرح ریزی کرده بود به عمل آورد. چنانکه هوفمن و دوکاس گفتهاند:« فرض کنید جنگ پیش نیامده بود و فرویندلیش توانسته بود کسوف 1914 را رصد کند. او، در زمانی که اینیشتین انحراف 83/0 ثانیهی قوسی را پیشگویی میکرد، انحرافی برابر 7/1 ثانیهی قوسی به دست میآورد. آنوقت تصور کنید که محاسبهی 7/1 ثانیهی قوسی اینیشتین در سال 1915، چه اندازه کم اهمیت جلوه میکرد... او مقدار83/0 را بعد از این که ثابت شد نادرست بوده است اجباراً تغییر میداد... و در این صورت انحراف نور تأثیر عظیم خود را به عنوان یک پیشگویی از دست میداد». اما جنگ مداخله کرد و انحراف پیشگویی شده، تحت شرایطی که رادرفورد شرح داد، تأیید شد و همان طور که ادینگتون در دسامبر 1919 به اینیشتین نوشت:« در انگلستان همه از نظریهی شما صحبت میکنند. این نظریه شور عظیمی به وجود اورده است... این بهترین چیزی است که میتوانست در روابط علمی انگلستان و آلمان رخ دهد.» بنابراین آیا میتوانیم نتیجه بگیریم که مقام منحصر به فردی که به اینیشتین در فیزیک داده شده مولود شرایطی تصادفی بوده است؟ من اینطور تصور نمیکنم. افرادی به منحصر به فرد بودن نظریهی او شهادت میدهند که خود از شاگردان جدی علوماند و در تارهای جادویی نظریهی اینیشتین گرفتار شدهاند و مانند وایل احساس میکنند که وقتی غنای نظریهی او را کشف میکنیم، دیواری که حقیقت را از چشم پنهان میکرده فرو میریزد. میل ندارم از این حرف نتیجه بگیرید آنها که شیفتهی محتوای نظریهی اینیشتین هستند از آن نوعی آیین پرستش میسازند. این امر در صورتی رخ میدهد که تحسین شخص از این نظریه، همان طور که بورن گفته است، از فاصلهای دور باشد و یا، آنچنانکه رادرفورد و تامسون بیان کردهاند، تحسین از« یک اثر هنری» باشد. حقیقت این است که نظریهی اینیشتین از لحاظ محتوا بهطور باور نکردنی غنی است و از هر جنبه که به آن بنگریم خیرهکننده است. اجازه دهید صریح باشم و منظورم را به طور قاطع بیان کنم. مطمئنم که همهی شما با نقشی که تبلیغات برای سیاهچاله ها در پیشرفت امروزی نجوم قایل شدهاند آشنا هستید. اجازه دهید فوراً بگویم که خود را از آن دستهای که سیاهچاله ها را اشیاء عجیبو غریبی میدانند که توسط نسبیت عام پیشگویی میشوند، به شمار نمیآورم. چیز عجیب و غریبی در مورد سیاهچالهها وجود ندارد. همهی ما میدانیم وقتی که فیالمثل جسمی از زمین پرتاب شود نمیتواند از میدان گرانشی زمین فرار کند مگر اینکه با سرعت کافی پرتاب شود، در غیر این صورت به زمین بر میگردد. اگر قبول کنیم که نور در میدان گرانشی منحرف میشود-که واقعاً باید قبول کنیم آنگاه بهسادگی میتوانیم محاسبه کنیم که میدان گرانشی باید چقدر قوی باشد تا ذرهای که با سرعت نور پرتاب شده است نتواند فرار کند. در واقع این محاسبه در سال 1177/1798 توسط لاپلاس انجام شد، گرچه او هیچ دلیلی نداشت که تصور کند نور تحت اثر گرانش قرار میگیرد. دیدیم که وقتی نور از کنار خورشید عبور میکند، به مقدار جزئی 7/1 ثانیهی قوسی منحرف میشود. اما اگر خورشید، به جای شعاع فعلیش که 700000 کیلومتر است؛ در کرهای به شعاع 5/2 کیلومتر متراکم میشد، آنگاه به ازای این شعاع میدان گرانشی آنقدر قوی بود که مانع فرار نور از سطح شود. در این صورت خورشید را نمیدیدیم و به یک سیاهچاله تبدیل میشد. برای اینکه ستاره با جرمی برابر جرم خورشید به صورت کرهای به شعاع 5/2 کیلومتر باشد احتیاجی به فرض شرایط فیزیکی تازهای که با آـن آشنایی نداریم نیست. چگالی متوسط ماده در این شعاع با چگالی هستهی اتمهای معمولی تفاوتی ندارد. بنابراین شرایط فیزیکی لازم برای تبدیل اجرام سماوی به سیاهچالهها به هیچوجه غیر قابل تصور نیست. سؤال این ایت که آیا این شرایط فیزیکی را میتوان در طبیعت و در مسیر طبیعی حوادث شناخت. اجازه دهید صریحاً اظهار کنم ملاحظات کاملاً ساده و ابتدایی مربوط به آخرین مراحل تکامل ستارههای سنگین، یعنی ستارگانی که جرمشان مثلاً از 5 برابر جرم خورشید بیشتر باشد، (بجز موارد استثنایی) تشکیل سیاهچالهها را لازم میسازد. این خود داستان شیرینی است، ولی من نمیخواهم به آن بپردازم، بلکه میخواهم به آنچه که نظریهی نسبیت عام دربارهی سیاهچالهها میگوید برگردم. ممکن است تصور شود که اگر لازمهی به وجود آمدن سیاهچالهها فقط میدان گرانشی قوی باشد، آن وقت سیاهچالهها میتوانند با شکلها، صورتها و اندازههای گوناگون وجود داشته باشند. مثلاً، شکل خارجی و اندازهای که یک جسم گرانشدار میتواند در نظریهی نیوتونی داشته باشد بینهایت متنوع است و بستگی دارد به جرم، طبقه بندی چگالی، دمای داخلی، و اینکه آیا دوران میکند یا نه، و اگر میکند آیا دوران آن یکنواخت است یا نه، و سرعت دوران چقدر است و عوامل گوناگون دیگر. اما خیلی جالب است که در نظریه ی نسبیت عام، سیاهچالهها همگی از یک خانوادهاند و فقط یک نوع از آنها به وجود میآید. این خانواده از جوابها توسط کر، ریاضیدانی از زلاند نو، در سال 1341/1962 کشف شد. جواب کر مبنایی است برای نمایش دقیق تمام سیاهچالههایی که میتوانند در دنیای نجوم به وجود آیند. علاوه بر اینکه جواب کر یگانه است فرمول صریحی را نیز میتوان برای آن نوشت. این جواب یک نتیجهی شگفت انگیز و غیر قابل انتظار نظریهی نسبیت عام است. علاوه بر اینها، هندسهی فضا-زمان در اطراف یک سیاهچالهی کر خصوصیات جالب توجهی دارد. مثلاً، در هندسهی کر تمام معادلات استاندارد فیزیک-ریاضی را میتوان دقیقاً حل کرد، همچنین به نوعی از اتحادهای ریاضی که هرگز انتظارشان نمیرود رسید. نمیدانم صحبتهای من شما را تا چه حد قانع کرده است. اما نکتهای را که باید تذکر دهم این است که محتوای نظریهی نسبیت عام بسیار غنی است و همانطور که گفتم، از هر جنبه که به آن بنگریم خیرهکننده است. اینیشتین در پیشگویی سال 1294/1915 خود کاملاً محق بود که« هر کس که کاملاً این نظریه را درک کند» نمیتواند از تأثیر جادویی آن بگریزد. اگر تحولی که در حال حاضر بعید و غیر قابل پیشبینی است، در محدودهی اعتبار نظریهی اینیشتین که کاملاً مشخص است، اصلاحی را در این نظریه ایجاب کند، آن وقت واقعاً دلیلی خواهیم داشت که«برای خدا متأسف باشیم». منبع:راسخون 4 لینک به دیدگاه
ارسال های توصیه شده