النظرية النسبية العامّة هي نظرية نشرها ألبرت أينشتاين في عام 1915. و هي تمثل الوصف الحالي للجاذبية في الفيزياء الحديثة. كما أنها تعميم للنظرية النسبية الخاصة حيث توحد بين النسبية الخاصة و قانون نيوتن للجاذبية، و تصف الجاذبية كخاصة لهندسة المكان و الزمان، أو ما يعرف بالزمكان.
وأضافت النظرية النسبية العامة فكرة تقعر الفراغ بوجود المادة ، وهو الأمر الذي يعني أن الخطوط المستقيمة تتشوه بوجود الكتلة ، وأثبتت النظرية النسبية العامة عندما تحقق تنبؤ أينشتاين بالتباعد الظاهري لنجمين في فترة كسوف الشمس وذلك يعود إلى تشوه مسار الضوء القادم من النجمين بسبب مرورهما قرب الشمس ذات الكتلة العالية نسبيا وبالتالي تقوس خط سير الضوء القادم من النجمين.
مبدأ التكافؤ في النسبية العامة
الفيزياء بين مراجع عطالية (جمل مرجعية عطالية inertial reference systems) و مراجع غير عطالية non-inertial ، حيث يمكن لأي جسم أن يحافظ على حركته المنتظمة في الجمل العطالية ما لم يخضع لقوة ما أو يتأثر بجسم آخر ضمن نفس الجملة ، في حين تكتسب الأجسام في الجمل غير العطالية تسارعا ناجما عن حركة الجملة نفسها و تسارعها و ليس نتيجة تأثير جسم داخلي ضمن الجملة . تتم تفسير مقاومة هذا التسارع بقوى افتراضية ندعوها قوى العطالة inertial forces في حالة الحركة المتقيمة للجمل المرجعية او قوى العطالة النابذة في حالة الحركة الدورانية rotational movement للجمل المرجعية . هذه القوى تعتبر قوى افتراضية غير فيزيائية في الميكانيك الكلاسيكي النيوتني لكن في النسبية العامة ليس هناك مجالا لمثل هذا التمييز حسب مبدأ التكافؤ (اقرأ تجربة المصعدين الفكرية في صفحة مبدأ التكافؤ ) .
وليس هناك من قوة ثقالية ضمن الاطار المرجعي في حالة السقوط الحر ( الحركة المتسارعة ) عدا القوى المدية للثقالة التي تشوه الأجسام دون التأثير على حركتها و سرعتها ( دون تسارع ). و حتى محاولات الكشف عن الأموج الثقالية تعتمد على هذه القوى المدية(tidal forces) .
و قد استند اينشتاين في الواقع على حقيقة معروفة منذ غاليليو ألا وهي تماثل الكتلتين الثقالية و العطالية للأجسام ، مما يؤكد ان التسارع الحركي و الثقالة(gravity)هي مظاهر لأمر واحد . و يفترض أنه لا وجود لأي تجربة يمكن ان تميز بين حقل ثقالي-جاذبية-و تسارع منتظم . و سرعان ما وسع اينشتاين مبدأ التكافؤ في نظريته ليشمل مفهوما اضافيا هو استحالة تحديد حالة الحركة لجملة مرجعية غير متسارعة عن طريق أي قياس فيزيائي . و على هذا فلا يمكن ايجاد أي تغير في الثوابت الفيزيائية الاساسية مثل كتلة الراحة أو الشحن الكهربائية للجسيمات الأولية ، والا فان اي تغير في هذه الثوابت يطعن في صحة النسبية العامة . يذكر ان النظرية النسبية هي أحد أهم النظريات في العلم الحديث .
النتائج الهندسية
بالرغم من الاهتمام الأساسي في الهندسة كان منصبا لفترة طويلة على القواعد في الفضاء الاقليدي فيما يعرف بالهندسة الاقليدية فقد قام عدد من علماء الرياضيات بصياغة هندسات لااقليدية مثل لوباتشوفسكي و ريمان و غاوس و غيرهم . لكن التصور الاساسي للفضاء بقي اقليديا طيلة قرون لتوافقه مع معظم النظريات الفيزيئية بخاصة ميكانيك نيوتن . لكن ظهور النسبية العامة فتح الباب للاعتقاد حول لااقليدية الزمكان(الزمان + المكان = الزمكان ) و قد أكدت الكثير من التجارب هذه الحقيقة .
الأمواج الثقالية
يعتبر التنبؤ بالأمواج الثقالية احدى أهم النتائج والبراهين على النسبية العامة . و لتبسيط الموضوع يمكننا تشبيه القوة الثقالية بالقوة الكهربائية : حيث تقابل الكتلة Mass في الثقالة الشحنة charge في القوة الكهربائية . و أي اضطراب في هذه الشحنات يحدث في الجوار أمواجا كهرمغناطيسية تنتشر بسرعة تساوي سرعة الضوء ، بشكل مماثل يحدث اضطراب الأجسام ذات الكتل الضخمة نشوء أمواج تنتشر في حقل الثقالة المحيط بها, لكن أمواج الثقالة خلافا للأمواج الكهرمغناطيسية هي اضطراب يطرأ على الفضاء نفسه ( نتذكر أن الثقالة في النسبية هي تعبير عن تشوه الزمكان نفسه ) وهكذا تبدو أمواج الثقالة كاضطراب زمكاني ينتشر بعيدا عن موقع الاضطراب .
لنتجم النتروني:من المعروف أن النجوم النيوترونية تتكون فى أعقاب موت النجوم الكبيرة اللامعة مثل الشمس ، فإذا كان النجم له كتلة تفوق الشمس بثلاث مرات انهار النجم على نفسه وتحول إلى نجم نيوترونى ، ولكن إذا كان حجمه أكبر من ذلك تحو إلى ثقب أسود وفى حالة نجم متوسط كالشمس فإن النجم يتحول إلى ما يسمى بالقزم الأبيض .
فداخل النجوم تختلف الظروف المعتادة لدينا من الضغط والحرارة وطبيعة التفاعلات حيث تبلغ من الارتفاع بدرجة تفوق كل تصور ، فالنجم الذى بحجم ثلاث شموس و الذى كل شمس منها تكفى حجم 33000 كرة أرضية سيتكور على نفسه فى حجم لا يتعدى 20 كيلو متر فقط لدرجة أن سنتيمتر مكعب سيزن على الأرض مليار طن ، وبسبب حرارتها المستعرة تختلط فيها البروتونات والنيترونات والالكترونات وتتحول جميعا إلى نيترونات لهذا يطلق عليها النجوم النيترونية وعلى هذا الأساس يمكن النظر إلى النجوم النيترونية باعتبارها ماسات عملاقة تزين جبين السماء فهى تتكون من بللورات ماسية ذات كثافة ونقاء تزيد بملايين المرات عن الماسات التقليدية فى قلب هذه النجوم ، وبسبب الصفات الجديدة التى اكتسبها فى قلب النجم النيوترونى يمكن لهذه المادة أن تعكس بعض الضوء فالنجم يبدأ فى الانهيار على نفسه عندما يبدأ فى تكوين الكربون وحينها مع ظروف الضغط والحرارة والكثافة الشديدة فإن النجم يتحول إلى ماسة كبيرة ، ليس هذا وفقط بل تبعث هذه الماسة الضخمة بترددات راديوية منتظمة ولذا أطلق عليها أيضا اسم النجوم النابضة ، ومن الجير بالذكر أن أكبر ماسة عثر عليها تبلغ 620 جراما ، بينما أكبر ماسه عرفها البشر هى النجم النيوترونى bpm37093 فى كوكبة القنطورس وتزن هذه الماسة 2× 1033 جرام أو 2 بليون تريليون تريليون جرام ويبعد عنا بحوالى خمسين سنة ضوئية.
هذا ويمكن سماع النبضات الراديوية على الرابطين التاليين
والله اعلم بالصواب . ولنا نقد مع مرور الوقت ان شاء الله.
.
رد مع اقتباس
المفضلات