אאא 1 www.saaa-sy.org

åíbn“äíe@p‹jÛc@ @< <

êÞ^ÃÖ]<‚Ö^}<Œ‚ßã¹]<]‚Âc<àÚ<o< <

< <

السامية في األدمغة يعتبر آينشتاين أعظم علماء القرن العشرين وأحد ذوي « »كل العصور

مايكل ھارت. د

»أنت تؤمن بإله يلعب النرد وأنا أؤمن بقانون ونظام كاملين« من رسالة آينشتاين إلى ماكس بورن

انتقلت أسرته في العام . الواقعة في جنوب ألمانيا ألسرة يهودية »أولم«في مدينة 1879آذار من عام 14ولد ألبرت آينشتاين في

. ولم يكن بالمشروع الناجح كيماوياً كهربائياً حيث أسس والده وعمه المهندس معمالً. التالي لوالدته للعيش في ضواحي ميونيخ. كما قامت بتعليمه العزف على الكمان، في نفسه كانت أمه مولعة بالموسيقى وبشكل خاص موسيقى بيتهوفن الذي ترك أثراً

.في تعلم الكالم ويتجنب القيام بأية جهود بدنية عنيفة كان ألبرت في صغره بطيئاًكانت المدارس االبتدائية في أيدي مختلف الطوائف لم يكن في ميونيخ نظام للتعليم العام آنذاك و

ثم سجله والداه في سن . ورغم كون أسرته يهودية فقد أرسلته إلى مدرسة ابتدائية كاثوليكية. الدينيةألن ، في الدراسة أو ناجحاً سعيداًآينشتاين لم يكن . رسمية ثانويةالعاشرة من عمره في مدرسة ولم تكن هناك مناقشات في المواد حرفياً وس عن ظهر قلب حفظاًالطلبة كانوا يكلفون بحفظ الدر

عن الديانة في هذه المدرسة دروساًآينشتاين تلقى . عميقاً الدراسية تؤدي إلى فهم الدروس فهماًللقيم الدينية مما أورثه احتراماً ،عن الكاثوليكية اليهودية بعدما تلقى في المدرسة االبتدائية دروساً

.ينياًد وتسامحاًوقد أثرت دراسة . غرس عمه في نفسه حب الرياضيات وبين له كيف يختزل علم الجبر العمل في حل المسائل الحسابية

الستنتاجي الذي ابالطرق المستعملة في صياغة البراهين وبالمنطق فكان ينفعل مسروراً، عميقاً الهندسة في آينشتاين تأثيراً .يتضمنه كل برهان شكلي

في البوصلة المغناطيسية التي تلقاها هدية إحداهما تمثلت ، حيثإن أهم حادثتين أثرتا في حياته كانتا في صباه آينشتاينيقول وقد قال . عشرة من عمره قليدس حين كان في الثالثةإوأما األخرى فكانت في دراسته لهندسة ،وهو في سن الخامسة من عمره

.»صباه لم يخلق ليكون باحثا نظرياً تهويه هذا الكتاب فيمن لم يس« :عن كتاب الهندسة إلقليدسوكان على . يطاليا واإلقامة بهاإقررت عائلته التوجه إلى ميالنو في 1894وإثر إفالس منشأة األعمال التي أقامها والده عام

جودة في المدرسة فقد ترك ونظراً لعدم محبته لنزعة التسلط المو، ألبرت الشاب الصغير البقاء في ميونيخ إلنهاء دراسته .المدرسة ليلتحق بأسرته الموجودة في ميالنو

אאא 2 www.saaa-sy.org

من معهد البوليتكنيك الفيدرالي دراسته فيما بعد في زيوريخ بسويسرا متخرجاً ثم أكملوأدى ولعه بالجدل . لها بقية حياته في الفيزياء الرياضية ومكرساً متخصصاً 1900 عام

ولم يعرض عليه أي واحد ،اذة معهد البوليتكنيك عنهونفوره من التسلط إلى إعراض أست .من األستاذة وظيفة مساعد له وهو الطريق للمستقبل المهني األكاديمي

مدير المرصد السويسري الفيدرالي »ولفرو«في زيوريخ مع آينشتاين عمل بعد ذلك الدراسة تزوج من زميلته في . حيث مكنه هذا من الحصول على الجنسية السويسرية

بعد مرور عامين من الحصول على وظيفة مستقرة هي وظيفة مدقق مبتدئ ثم تمكن أخيراً .المجرية األصل »ميليفا ماريك« .للتأمل في طبيعة العالم الفيزيائي مثالياً جواً حيث وجد في عزلة مركز عمله. في مكتب االختراعات في برن

وكانت . وهي التي أرست وضعه كواحد من قادة رجال العلم والفكر في العالم ،علميةثالث مقاالت 1905في عام آينشتاين كتب تناول . هما النظرية النسبية وميكانيكا الكم، وهذه المقاالت البداية لثورتين فكريتين غيرتا فهمنا للزمان والمكان والحقيقة نفسها

ي مقالته الثانية فقد تناول الطبيعة الجسيمة للضوء والتي عرفت باسم وأما ف. نيةالبراوللحركة في مقالته األولى تفسيراًآينشتاين وأما في مقالته . 1922والتي منح عليها جائزة نوبل للفيزياء عام ،»التأثير الكهرضوئي«

فقد تناول النظرية النسبية التي عرفت فيما بعد بالنظرية النسبية الخاصة التي قلبت الثالثة .سبيل للنظرية النسبية العامةمفاهيم العصر ومهدت ال

وفي عام . شغل آينشتاين كرسي الفيزياء النظرية في جامعة زيوريخ 1909في عام ودرس الفيزياء في معهد 1912ثم في عام ، في جامعة براغ األلمانية أصبح مدرساً 1910

في األكاديمية البروسية للعلوم في ين عضواًُع 1913في عام و .البوليتكنيك في زيوريخلمعهد وفي نفس السنة أصبح مديراً. برلين فكان الشاب الوحيد بين زمالئه الشيوخ

.لتكريس نفسه للبحث العلمي وقد تركت له هذه الظروف وقتاً، الفيزيائي »القيصر وليم« . 1919عام في برلين انفصل عن زوجته ميليفا ليتزوج فيما بعد من ابنة عمه إليزا و

. عن نظرية نيوتن في الجاذبية جذرياً النظرية النسبية العامة في الجاذبية التي تختلف اختالفاًوضع آينشتاين 1915عام وفيوأنها ، البشري عن الطبيعةتبدو لي النظرية على أنها أعظم انجاز حققه الفكر «: على النظرية بقوله »ماكس بورن«وقد علق

ولكن ارتباطها بالتجربة كان هزيالً. واإللهام الفيزيائي والمهارة الرياضية جمع بين النظرية الفلسفية الثاقبةأعظم تركيب مذهل يانتقل بعد الحرب العالمية األولىو.»لدرجة أنها تعجبني كما يعجبني أي عمل فني عظيم أتمتع به وأتأمله بإعجاب ولكن عن بعد

.مدرس في الجامعةللعمل ك من برلين إلى هولنداآينشتاين أيدت صدق نبوءة آينشتاين حول أثر كبير على شهرة آينشتاين العالمية، حيث 1919عام »آرثر ادنغتون«كان لتقرير بعثة

،آينشتاين الدعوة قبل .لزيارة لندن »هالدين«دعاه اللورد بعد ذلك . انحراف الضوء عند مروره بمجال جاذبي قوي كالشمسمن الزهور على ضريح نيوتن وضع إكليالً. »ويستمنسر«ولدى وصوله إلى لندن قام بزيارة مقبرة الملوك والعظماء في كنيسة

إن ما صنعه نيوتن في القرن الثامن عشر « :في افتتاح الجلسة »هالدين«ومما قاله .»الملك« ثم ألقى محاضرة قيمة في كلية »برنارد شو« و »لويد جورج«واجتمع أثناء زيارته بمفكرين انجليز كبار من أمثال . »يصنعه آينشتاين في القرن العشرين

تقى أثناء الزيارة برئيس الكنيسة اإلنغليكانية الذي أفضى إلى آينشتاين بسؤال عن مدى تأثير النظرية النسبية على الدين وال .»ى عالقة بالدينليس لها أي تأثير فالنسبية مسألة علمية محضة وليس لها أدن« فأجابه

كما . اوة وتكريم لم يحلم بها عالم قطلزيارة الواليات المتحدة و لقي في مرفأ مدينة نيويورك بحفآينشتاين دعي 1921في عام منها لجهوده دكتوراه شرف تقديراً »برنستون«وفي التاسع من أيار منحته جامعة . منح لقب مواطن شرف لمدينة نيويورك

אאא 3 www.saaa-sy.org

سافر إلى شنغهاي في 1922في عام و .في جامعتها وفي طريق عودته توقف في باريس محاضراً. ة النسبيةوبحوثه في النظري ولعاًمبفلسطين المحتلة وحل في دار الحاكم العام البريطاني الذي كان ومر في طريق عودته، الصين ومنها إلى اليابان

وكذا المتدينون من اليهود لم يكن آينشتاين موضع ترحاب من الصهاينة، ونظر إليه الوطنيون اليهود شزراً. بالنظرية النسبيةإلى معهد دعي كأستاذ زائر 1930في عام و. ي اهتمام بإقامة الشعائر الدينية اليهودية بل كان يسخر منهاأألنه لم يظهر

.ي أبحاث المعهد وقام بإجراء أرصاد فلكية في مرصد جبل ويلسونفشارك ف كاليفورنيا التكنولوجيلتقى هناك باألب المتر اوقام بزيارة إلى بلجيكا و 1933 عاد آينشتاين إلى أوربا عام

مع وصول النازيين إلى و .صاحب نظرية تمدد الكون والمقرب من القصر الملكيجنسية األلمانية عن آينشتاين بصفته قام النازيون بإسقاط ال 1933الحكم في ألمانيا عام

منصبه كأستاذ في الجامعة وصودرت أمالكه لكونه كما فصل من، شرف مواطنفغادر بلجيكا ،لذا نصحه المقربون منه بمغادرة بلجيكا خوفا على حياتهو. يهودياًللعمل في المؤسسة الحديثة » فال كستر«إلى نيويورك ملبيا دعوة من متوجهاً

. ثم حصل بعد ذلك على الجنسية األمريكية. لعليا كمدير لمعهد الرياضيات في برنستون بوالية نيوجيرسيللدراسات ادور مساعد في إخراج 1939عام »روزفلت«بها إلى الرئيس وكان لرسالته التي بعث. الذرية أسهم آينشتاين في تطوير الطاقةجاء في خطاب آينشتاين الذي وجهه إلى الرئيس وقد . الذي انتهى إلى صنع أول قنبلة ذرية، ومشروع مانهاتن إلى الوجود

:األمريكي روزفلت اآلتيرد في وزيال حدث في غضون الشهور األربعة األخيرة أن أصبح من المحتمل عن طريق أبحاث جوليو في فرنسا وفيرمي«

ليتولد عن طريق ذلك كميات هائلة من ، كتلة كبيرة من اليورانيوم أمريكا أن يكون باإلمكان إحداث تفاعل نووي متسلسل فينجازه في المستقبل إويبدو من شبه المؤكد اآلن أن هذا أمر يمكن . الطاقة وكميات كبيرة من عناصر مشابهة للراديوم

ع جديد من القنابل لها قوة نوومما يقبله التصور إمكانية إنشاء . وسوف تؤدي هذه الظاهرة الجديدة إلى إنشاء قنابل ،العاجل .»تدمير كبيرة

إال أن هذا يشبه بإلقاء المسؤولية ، هنا قد يلقي البعض بمسؤولية القنبلة الذرية على آينشتاين الكتشافه العالقة بين الكتلة والطاقةه في مشروع مانهاتن بل لم يساهم آينشتاين بنفس. الكتشافه قانون الجاذبية العام في حادث تصادم طائرتين نظراً على نيوتن

. 1945لقاء القنبلة الذرية فوق هيروشيما وناغازاكي عام إأصابه الفزع عند إنني قد ألفت المشكالت «: للكيان الصهيوني في فلسطين السليبة فاعتذر عن ذلك وأجاب بقوله ليكون رئيساًآينشتاين دعي وقد

إنها تعمل من أجل « :وقال عن السياسة. »الضرورية لسياسة المخلوقات البشريةالعلمية لكنني ال أملك القدرة الطبيعية والخبرة وقد عبر عن استيائه من الظلم الذي يمارسه الصهاينة ضد الشعب الفلسطيني .»أما المعادالت فهي للخلود، اللحظة الراهنة

.»دولة تنشأ كما نشأت إسرائيل جديرة بالفناء إن«: بقوله صفحة من 24دمج بها بين قوانين الفيزياء في الجاذبية والكهرطيسية في التي نظرية الحقل الموحد شتاينآين نشر 1950في عام

وهو يحاول وضع القوانين المهيمنة على الكون في صيغ 1955نيسان عام 18توفي آينشتاين في وقد .المعادالت الرياضيةمعادالت آينشتاين عن النسبية هي أفضل ما ينقش على قبره وأفضل تذكار إن «: يقول العالم الفيزيائي ستيفن هوكينغ .رياضية

»مائة مؤلف ضد آينشتاين«ذكر آلينشتاين عن نشر كتاب عنوانه وقد .»وكما ينبغي فسوف تبقى ما بقي الكون باقياً. له . »ولماذا مائة مؤلف؟ لو كنت على خطأ لكان مؤلف واحد يكفي«: فأجاب

.تالي من هذه المقالة بشيء من التفصيل عن بعض أفكار ونظريات آينشتاين الرياضيةسنتحدث في الجزء ال

אאא 4 www.saaa-sy.org

Ü×ÃÖ]æ<àè‚Ö]<°e<íÎøÃÖ]< <إن االعتقاد بأن العالم محكوم بقواعد عقلية ويمكن أن يفهمه العقل « :عبر آينشتاين عن رأيه عن العالقة بين الدين والعلم بقوله

ويمكن . يفتقر إلى هذا االعتقاد الممكن حقيقياً وأنا ال أستطيع أن أتصور عالماً –لمقدس ا –لهو اعتقاد ينتمي إلى مجال الدين .»العلم بدون الدين أعرج والدين بدون العلم أعمى :التعبير عن هذا الموقف بالصورة المجازية

االتجاه العلمي واالتجاه الديني كال واآلن نجد أنه بالرغم من أن«: يقول »الروح الدينية في العلم«ومن مقالة آلينشتاين بعنوان منهما على جده ينفصالن عن بعضهما البعض بصورة واضحة فهناك عالقات متبادلة قوية بينهما وأمور يعتمدان فيها كل منهما

يمكن فبالرغم من أن الدين قد يكون هو الذي يحدد الهدف فإنه مع ذلك قد تعلم من العلم بأوسع معنى أي الوسائل . على اآلخر ،ال يجنيه إال أولئك الذين بّرح بهم الحنين إلى الصدق والفهم ولكن العلم قَطفٌ. أن تسهم في الوصول إلى األهداف التي وضعهااالعتقاد في إمكان أن تكون التنظيمات التي تنطبق على فالدين هو الذي أذكى. وهذا اإلحساس ال يفيض إال من رحاب الدين

ويتمثل . بهذه العقيدة عميقاً ال يؤمن إيماناًأصيالً ستطيع أن أتصور عالماًأوال ،يستطيع العقل إدراكها يأ دنيا الوجود معقوالت .»العلم بدون الدين أعرج عاجز والدين بدون العلم أعمى يتخبط في الظالمالموقف كله في أن

êñ畆ãÓÖ]<m`jÖ]< <ربط بين طاقة الفوتون باستخدام عالقة ماكس بالنك الشهيرة التي تدرس آينشتاين األثر الكهرضوئي باالستعانة 1905في

:وتردده وهيE = h.f

اعتبر بالنك أن األجسام وقد .طاقة الفوتون = E، تردد الضوء = F، 43-10×6.62ويعادل [J.S]=ثابت بالنك = Hحيث وكل إشعاع ومن ضمنه الضوء يخضع لتحكم أعداد صحيحة من ، )quanta( تمتص اإلشعاع الحراري وتبعثه على شكل كمات

فلدى اصطدم شعاع ضوئي بسطح معدني معين فإن هذا ، لقد طبق آينشتاين فرضية بالنك على اإلشعاع الضوئي. الكوانتم ةويجب على كل فوتون ساقط على السطح امتالك طاق. باألثر الكهرضوئيوسميت هذه الظاهرة . لكتروناتإالسطح يطلق

فإن ، ولما كانت طاقة الفوتونات تعتمد على تردداتها. تعادل على األقل طاقة ارتباط اإللكترون بالسطح ليتمكن من االنفالتمن طاقة الفوتون في اًحيث يستغل جزء. على تردد الضوء أيالساقط طاقة اإللكترون المنطلق سوف تعتمد على طاقة الفوتون

قدم آينشتاين الصياغة وقد .ومن ثم يستغل الجزء الباقي في إعطاء اإللكترون طاقة حركية التغلب على شد السطح لإللكترون :التالية

H.F = E + .

.ثابت بالنك= H، تردد الضوء = F ،كتلة اإللكترون = mزمة لتحرير اإللكترون من السطح،الطاقة الال = Eحيث

.تمثل الطاقة الحركية التي يكتسبها اإللكترون المتحرر: .

ومن وجود الضوء على شكل فوتونات بإمكانها التفاعل ، ى التفسير الجسمي للضوءتنبع أهمية اكتشاف آينشتاين من تأكيده علتومولوجيا العلم والمدخل إلى وكانت هذه الفكرة من األفكار الهامة التي أدت إلى االنقالبات الجذرية في ابس. مع اإللكترونات

. 1922واستحق على بحثه هذا جائزة نوبل للفيزياء عام . ميكانيكا الكم

אאא 5 www.saaa-sy.org

<áçŠ×Óè^Ú<íe†ŸêÖ…çÚæ< <وللتغلب على مشكلة انتقال الضوء افترض . يل الكهرطيسية قد أثبت أن الضوء ينتشر على شكل أمواجكانت نظرية مكسو

إذا كان : والفكرة بسيطة. بد من إثبات وجوده ال ما كانوا يتحدثون عن األثير كانوبين. )Ether(العلماء مادة أسموها األثير بد من وجود نوع من الريح وفي هذه الحالة ال ،أن تنتقل خالله كما تنتقل الطائرة خالل الهواء بد لألرض فال األثير موجوداً

طبقنا قوانين نيوتن على الضوء فإن سرعة الضوء سوف وإذا. األثيرية حول األرض كما توجد ريح حول الطائرة المسافرة. بد أن تنقص عن الناظر فإن سرعة الضوء ال أما إذا تحرك الضوء بعيداً. ما لو كان الضوء يتجه نحو الناظرفيتكون أعظم

راء التجربة من وقد تم إج .لمعرفة إن كان يوجد ريح أثيرية أم ال 1887قام مايكلسون و مساعده مورلي بإجراء تجربة عام تسيران باتجاهين متعامدين إلى موجتين) A(طول موجة وحيدة وشطرها عبر مرآة نصف عاكسة خالل أخذ منبع ضوئي ذي

وعادتا في نيأن الموجتين كانتا متعادلت كانت النتيجة. )E(ثم دمجهما عبر جهاز دقيق للتداخل ) C &D(ثم عكسهما عبر المرايا كما أن سرعة ثبات وجود األثيرإإن التجربة أخفقت في . اللحظة ذاتها

.الضوء لم تتبع قوانين نيوتنتفكيره على نتائج تجربة مايكلسون وصاغها في عبارة لقد بنى آينشتاينمهما كانت سرعة المصدر فإن الضوء ينطلق بالسرعة «: قريبة من هذه

وتسمى هذه العبارة . »ان اتجاه سيرهمذاتها لجميع المشاهدين مهما كوكانت هذه هي النقطة التي انطلق منها .مبدأ ثبات سرعة الضوءب

.في النظرية النسبية آينشتاين

ˆjÞ…çÖ<løèç æ<‚Ö]qˆjéÊ<í镆Ê< <لقوانين المعول ألنه معطى تجريبي ال يتوافق مع ا ،مورلي أزمة خطيرة في الفيزياء الكالسيكيةأحدثت نتائج تجربة مايكلسون و

وكان من الحلول ما أقترحه العالم االيرلندي فيتزجيرالد . بحث العلماء عن حل مع محافظتهم على افتراض وجود األثير. بهاوهذا يعني أن أشعة الشمس وهي من طبيعة كهرطيسية تتعرض . في جهة حركته من أن حركة كل جسم تسبب له انكماشاً

وهذا االنكماش الخفي هو السبب قي بقاء سرعة أشعة الشمس ثابتة سواء أكانت حركة ،األرضالنكماش في اتجاه حركتها نحو . األرض في اتجاه الشمس أو تبتعد عنها

من 1903ستطاع العالم لورنتز في عام ا. قبل العلماء في تلك الفترة بفرضية فيتزجيرالد وراحوا يقيسون هذا االنكماشوقد :مقدار هذا االنكماشوضع صياغة جبرية تحدد

Β = 1 −

ينعدم عندما يتحرك الجسم Lأي أن طول الجسم .سرعة الضوء= Cسرعة الجسم، = Vمعدل االنكماش، = Bحيث أن .بسرعة تساوي سرعة الضوء

L' = L. B =L.0=0

الجسم إلى أخرى عند تحركلقد أصبح من الضروري إدخال معدل االنكماش هذا عند تحويل القياسات من منظومة مرجعية .بسرعة مقاربة لسرعة الضوء

אאא 6 www.saaa-sy.org

المنظومات المرجعية وأنواعها وجملة المرتكزات التي . أخر أتخذه مرجعا للقياس عليه فإني أقيسه بالنسبة إلى شيء وعندما أقيس شيئاً، يعتمد العلم على القياس

. المنظومة المرجعية أو منظومة اإلحداثياتبو فيهما معا تسمى الزمان أ استند إليها لتحديد شيء ما من األشياء في المكان أو :وتنقسم المنظومات إلى

وسميت ،وهي منظومة مبنية على انتظام السرعة وثبات اتجاه المتحرك :العطالية –المنظومات المرجعية الغاليلية -1ي أن السرعة النسبية بين منظومتين مرجعتين غاليليتين ، أعلى مبدأ العطالة غاليلية ألن غاليليو أقام فيزياءه معتمداً

. سرعة ثابتة في االتجاه والمقدار

ي بشكل متسارع أو أوهي منظومة يسير فيها المتحرك بسرعة تزيد أو تنقص :لمنظومات المرجعية غير الغاليليةا -2 .أن المتحرك يغير فيها اتجاهه

وأما النظرية النسبية . ر المرجعيات الغاليلية فال تدخل في حساباتها التسارعفالنظرية النسبية الخاصة تدرس الحوادث في إطاغير الغاليلية أي الخاضعة للجاذبية وما ينشأ عنها من تغير في السرعة أو العامة فهي تدرس الحوادث في إطار المرجعيات

.االتجاه

العطالي –التحويل الغاليلي فلو أننا نريد قياس جسم موجود في . ثابت ومطلق أي أن الجسم يبقى هوهو ال يتغيرهو تحويل يقوم على افتراض أن الزمان

فان التحويل الغاليلي الذي يعطي إحداثيات الجسم عند . منظومة مرجعية تتحرك بالنسبة لمنظومتنا المرجعية بسرعة منتظمة :حركته

X' = X+ V.t Y' = Y Z' = Z T' = T

واضح أن الشيء الوحيد الذي ومن ال. سرعة الجسم= V، الزمن = T، االرتفاع = Z، العرض = Y، الطول= Xحيث .يتغير في التحويل الغاليلي هو طول الجسم

تحويل لورنتز .بالنسبة للزمن (B\1) بالنسبة للطول ومعامل التمدد Bإدخال معامل االنكماش يتطلب تحويل لورنتز

Β = 1 −

يتحرك بالنسبة ) 'X',Y',Z',T(في هيكل إسنادي أخر في هيكل إسنادي وهو نفسه مقاساً) x,y,z,t(ما فلو كانت إحداثيات حدث :بالعالقات التاليةفتعطى التحويالت Vإلى الهيكل األول بسرعة

T'=

.

Y' =Y Z'=Z

X'= .

אאא 7 www.saaa-sy.org

. عقاربها ولو كان األمر يتعلق بآلة لضبط الوقت النكمشت حركة. التمددأي أن الطول يميل إلى االنكماش والزمن يميل إلى فليس الزمان ،بها خاصاً أي تثاقلت وبالتالي يتمدد الزمن الذي يعني أن لكل منظومة مرجعية تتحرك بالنسبة إلى األخرى زمناً

. وال مطلقاً عاماً

السرعاتعلى ومسافراً V1 فإذا فرضنا أن سفينة تسير في البحر بسرعة، اتقوم على جمع السرعإن التحويل في منظومة غاليلية ي

V=V1+V2 :كالتاليتحسب هذا المسافر بالنسبة إلى صياد يقف على الشاطئ سرعة فإن V2 ظهرها يسير بسرعة :عامل االنكماش على النحو التاليطريقة تحويل لورنتز تقتضي إدخال محسب منظومة آينشتاين فإن أما

V =𝑽𝟏 𝑽𝟐𝟏 𝑽𝟏.𝑽𝟐𝑪𝟐

من سرعة 0.5 يسير بسرعة A2فوقه من سرعة الضوء وأن جسماً 0.9تبلغ يسير بسرعة هو جسم A1فلو فرضنا أن :لمن يراقبه حسب التحويل الغاليلي A2سرعة فإن الضوء

0.9 C + 0.5 C = 1.4 C : عة الجسم حسب طريقة تحويل لونتزأما سر .أي أكثر من سرعة الضوء

= 0.96C =𝟏.𝟒𝑪𝟏.𝟓𝟒 V=

𝟎.𝟗𝑪 𝟎.𝟓𝑪𝟏 𝟎.𝟗𝑪𝑿𝟎.𝟗𝑪𝑪𝟐

والخالصة أن . أقل من سرعة الضوء والنتيجة أن سرعة الضوء هي الحد األقصى لكل سرعة ممكنة A2 أي أن سرعة الجسم

.ابع أبحاثه وصاغ النسبية العامةالنسبية الخاصة ثم ت آينشتاين أنطلق من تجربة مايكلسون و مورلي وتحويالت لورنتز فصاغ

í‘^¤]<íéfŠßÖ]<í膿ßÖ]< <وقد كانت قوانين الفيزياء مبنية على . الخاصة وهي تتعلق بقوانين الفيزياء النظرية النسبيةوضع ألبرت آينشتاين 1905في عام

لكن بعض الصعوبات نشأت .مسائل الفيزياء قوانين الحركة التي صاغها نيوتن قبل ذلك بمائتي عام والتي قدمت الحلول لمعظموالتي أسس آينشتاين نظريته ، تي أجرها مايكلسون و مورليعند تطبيق قوانين نيوتن على الضوء كما مر معنا في التجربة ال

.بناءا على نتائجها :نظرية آينشتاين على فرضيتين هماوتقوم وال تعتمد على الحركة ، إن سرعة الضوء ثابتة في جميع اتجاهات الفضاء ولها القيمة نفسها بالنسبة لجميع المراقبين .1

. المبدأ يتعارض مع فكرة السرعة النسبية للضوء في الميكانيكا التقليديةوهذا . النسبية بين المراقب ومصدر الضوء .وقد تم إثبات فرضية ثبات سرعة الضوء تجريباً

فكل قانون يتم . حيث أن السرعة واالتجاه ثابتين ،قوانين الفيزياء الشكل نفسه في جميع هياكل اإلسناد العطاليةتأخذ .2 .خرآفي أي هيكل عطالي حاًثباته في هيكل إسناد عطالي يكون صحيإ

وقد برهن . ومكان مطلق ولهما القيمة نفسها بالنسبة إلى جميع المراقبين قبل مجيء النظرية النسبية كان يفترض وجود زمانويأتي ذلك نتيجة لثبات سرعة ،آينشتاين على أنه ال يمكن اعتبار الزمان والمكان شيئين مستقلين عن بعضهما وعن المراقب

אאא 8 www.saaa-sy.org

لذا يتعين وصف أي حادث في هيكل إسنادي عطالي بداللة اإلحداثيات األربعة حيث يكون ثالثة منها مكانية وأما .الضوءوتختلف إحداثيات الزمان والمكان للحادثة نفسها حين قياسها في هيكلين مختلفين ولكن يمكن تحويلها من . الرابع فهو زماني

.باستخدام تحويالت لورنتزخر يتحرك بالنسبة له بسرعة ثابتة آهيكل إلى

الزمن ؤتباط :Bبين هيكلين عطاليين من سرعة الضوء يتباطأ الزمن بمعدل معامل االنكماش vعند اقتراب السرعة

Β = 1 −

: في هيكل إسنادي أخر بالعالقة التالية 'Tبالنسبة إلى زمن الراصد Vفي هيكل يتحرك بسرعة Tحيث يعطى الزمن

T = T'.B

لى األرض إمن سرعة الضوء ثم العودة 0.999سنة ضوئية بسرعة ثابتة تساوي 12.5عند سفر رائد فضاء إلى نجم بعده : مثال .قد زاد بمقدار سنة واحدةيكون ولكن عمر رائد الفضاء ،سنة 25يكون قد مضى على األرض

تقلص الطولفيتقلص . الجسم المتحرك بسرعة قريبة من سرعة الضوء الظاهري لطولوالتنبؤ الثاني للنظرية النسبية الخاصة هو االنكماش

:ويعطى بالعالقة التالية، ورنتزوتعرف هذه الظاهرة بتقلص ل ،Bالطول بمقدار الجداء بالمعامل

L = L'.B

Β = 1 −

L : الطول في هيكل إسنادي متحرك بالسرعةV . L' :في هيكل إسنادي أخر الطول مقاسا.

ازدياد الكتلة :لة والراصد وفقا للعالقة التاليةولكنها تزداد مع زيادة السرعة النسبية بين الكت ،تنبأت النظرية النسبية بأن الكتلة ليست ثابتة

M=

M' =كتلة سكون الجسم. وتقتصر هذه السرعة على الجسيمات . نهائية كتلته تصبح الألن ومن ذلك يتبين أنه ال يمكن لجسم أن يتحرك بسرعة الضوء

.عديمة الكتلة كالفوتونات على سبيل المثال

العالقة بين الكتلة والطاقةالمحتواة في جزء Eومعناه في لغة الفيزياء أن الطاقة ، E = M.C2 :مكانية تحويل المادة إلى طاقةإر يشرح هذا القانون الشهي

وقد بين هذا القانون للمرة األولى مصدر طاقة . Cمضروبة في مربع سرعة الضوء Mمن المادة تساوي كتلة هذا الجسم

www.saaa

مادة إلى طاقة القنبلة الذريةنسبية الخاصة

ة من سرعةع

األبعاد الثالثةويعد، األبعاد

ود إلى أصلهعاد واتخذ منن بها والتي ال

ور يتغير عبرطار خليفة منسبية التصورناميكي إذا كنادام الزمان لم

:ة التالية

.المكاني

a-sy.org

كن بتحويل المفي تحقيق كبر

ته أن نتائج الن اقتراب السرع

باإلضافة إلى كاني الرباعي

ق المطلق بالعوي الرباعي األبعتي عمل نيوتن

عن طريق تصوطإستاتيكي في

من منظور النسم التصور الدينا

وعي ماد موض

وفق المعادلة)

تمثل اإلسقاط

. بية – اً

حدبخبر يعية ،ني

ولك. زمن طويله الدور األكلهذ

ا يجب مالحظتا تختلف عند

رابعاً مان بعداًالمتصل الزمكه يمكن تطويق

المكاني -ماني المستوية، والت

ع ديناميكياً صفاًطريق تصور س

ولكن م. فئانستطيع استخدام لها أي معنى

( Sة الزمكانية

(𝑋 + 𝑌:

تاين في الجاذب وتجعله منحنياً

مكان محد كونفالمادة تخ. سام

حركتها الطبيعمنحنالوهو ، ن

الشمس منذ زلقد كان ل. نينفما وأخيراً .ية

لصغيرة ولكنها

ن وجعلت الزموأتت با. تفاع

وقد أوضح أنهح المتصل الزمدس بسطوحها

م األحداث وص األحداث عن طتصوران متكاف

زلنا نس سبية مان والمكان ليس

𝑅 =(𝑋

وتعرف بالفترة

𝑆 = ( 𝐶

+ ،ني 𝑍 )ى نظرية آينشتزمان والمكان

أي أن الك –ب الطبيعية لألجسجسام تتخذ منال بين نقطتين

9

وقودها لبردتلك ماليين السن الطاقات العالي

د السرعات الص

الزمان والمكانالعرض واالرت.بعاد األربعة

تاين حين طرحمن هندسة إقليد

كن وصف عالموصف أيضاً

الكالسيكية التظرية النسر الن

صل بين الزمان𝑋: بالشكل األتي + 𝑌 +و. مينكووسكي

. 𝑇 ) - ( 𝑋

اإلسقاط الزمان

فضل أن تسمىتغير هندسة الزالسطح المحدبعلى الحركات

أي أن األج ،كر مسافة لالنتقا

ليها باحتراق وة وستواصل ذل

في فيزياء بيراًانين نيوتن عند

بين مفهومي وهي الطول وا العالم ذو األبا ما فعله آينشتمة تطبيقية بدالً

يمك« :لك يقولويمكن. ألبعاد

نظور الفيزياءطارإوحتى في

قسمة التي تفص+ي ثالثي األبعاد 𝑍 )

حسب هندسة

+𝑌 +𝑍 )

: 𝐶 . 𝑇تمثل

واألفض ،1915مت كتل كبيرة ت

–دسة ريمان إلى السيطرة عة كيف تتحرك

جسم أقصر ال

مس نحصل علارة لمدة طويلة

كبي وكانت فتحاًي تنبأت به قوا

íÚ^ÃÖ]<<فصال التقليديكيين سواها و رواد معالجةعمق أكبر وهذالمنحنية هندسة

.جميعاًني وفي ذلونيوت

لفضاء ثالثية األمن منظ. ألبعاد

.ر موضوعيةذكر أن تلك القمثل في مستوي

رباعي األبعاد

)Interval(،

سبية العامة عامجود أجسام ذاتتسري عليه هندء يؤدي بدورهكان يخبر الماد

Ge( .أي يتخذ

אא

انت طاقة الشمأن تطلق الحرا حيز الوجود وئج نفسها التي

íéfŠßÖ]<ة النسبية باالنف ببال الكالسيك

من »كووسكيلي يتم بحثه بع

السطوح اذات ظواهر الكون جتاين المطلق الني

خلفية من ال ركاني رباعي األ

مة وأكثر مالءن يجب أن نتذلنقطة كانت تم

ل في مستوي ر

لفترة الزمكانية

ن النظرية النسب الناشئ عن وجتس الكون مكاناً

هذا االنحناء .ي ينحني والزمك

eodesic(يسية

אא

فلو كا، الشمسأمكن للشمس أوإخراجها إلىتؤول إلى النتا

.الضوء

í膿ßÖ]أطاحت النظريةالتي لم يخطر

مينك«الفيزيائيالرباعي وبالتالهندسة ريمان ذتصلح لتفسير ظلقد نقض آينشتا

طاإالزمان فيالمتصل الزمكاالستاتيكي أكثر

لكن. نفضل هذافال .»يعد مطلقاً

أما النقطة فتمثل

الف Sحيث تمثل

وضع آينشتاينفحقل الجاذبية

، وتجعلمحدباًذو شكل كرويالزمكان كيفمسارات جيودي

اأوتا

]أاااهتلاااني

أ

ح

وفمذام

www.saaa

خالل حركتهه قوةفي مداروهكذا. شمس

. صورها نيوتنحيث 1915م

ما أن هيرمان

ا أتاح له حالًسك بمعادالته

إلى » ويلسونوقد قال .كون

خال تعديالتيات التفاضلية

هتفي جسم كتللذاتي ومن ثمب كال منهما

. تماماًحرك بتسارعناتج عن كتلة

a-sy.org

فالكوكب. طول ال تمسك به فالذي يحيط بالشالمكان كما تصعة غوتنغن عام

علم. ء الزمكان

بت الكوني مماينشتاين لو تمس

و«رصد مونتلكل السكوني ل

تر فيما بعد بإدتمدد والرياضي

ف f تحدثه قوة أي لقصوره ال

جذبت Mوالكتلة

ونان متعادلتيننيهما جسم يتحاء الزمكان الن

دائرة خط الطوالكوكب. ن

كان المنحني اعبر ا ما فورياً

زيارته لجامعجاذبية وانحناء

.نشتاين

الثاببسماه حداًن آيأل، نظرية

في مر »هبل« ن إلعطاء الحلريدمان ولوميت

وإنما هو يت، اًت

الذي aتسارع لجسم للتسارع

و mإن الكتلة

لجسم ما تكو )عوثان ،اية الشدة

س نتيجة النحنا

ط االستواء أوفي الزمكان سياً

بيعي في الزمكثر على نحو م

أثناء »ووسكي العالقة بين الجنسبية يعود آلين

ح إلى معادالتهفي الفيزياء النظهرت قياسات

ى ثابت آينشتاينم الرياضيان فر

ثابت اًليس حجم

وتلك اآلثار ن إى التميز

ألرضية أو أفراد داخل شعر بها في

الكتلة بين الحركة فإن التقياس مقاومة ال في الجاذبية فإ

ي تحدد التسارع منتظم في غار حول الشمس

10

الكرة مثل خطجيوديس خطاً عاً

ع الطريق الطبوصفها قوة تؤث

هيرمان مينكو«ة والتي تصف في اكتشاف الن

ضاف آينشتاينف ص الضائعة

عدة سنوات أظوال الحاجة إلى

وقد قام. »حياتهكان المتناهي ل

آثار الجاذبية وعلى ون قادراً

جال الجاذبية ا آينشتاين في أفالقوة التي يشناسب الملحوظوتن الثاني فيمق السياق هي قانون نيوتن

F= .

وهي(ر الذاتيود حقل جاذبي الكواكب تدور

مركزها مركزسقوط حر متبععليه ولكنه يتبعء الزمكان ال بو«مع الرياضي

معادلة 16 من إال أن الفضل

فأض، ساكناً وناًمن أكبر الفرص

بعد ع .ش الكونما أدى إلى زوكبر خطأ في حن مجموع المك

دلى التميز بين

مغلق لن يكوقفي مج ق ساكناً

فكرلقد -حر.ر الصواريخ

هو امتداد للتنالقانون نيو وفقاًفي هذا mكتلة

Iner .(وحسب

وكتلة القصور)أحدهما وجو:

امة معرفة أن

والتي يكون من في حالة سسها الشمس عارة عن انحناءنسبية العامة مضلية المكونةدالت آينشتاين

ته ال يصف كوم واحدة هذه

تمدد أو انكماشضها البعض مم الكوني هو أكهم بافتراض أن

مبدأ التعاد :ةإلى سبيل محلياً

صد في صندوقن كون الصندوقفي الفضاء الح

قبيل عصر ضاءوهذا المبدأ، ة

فو). صور الذاتي a= . الكوrtial mass( ي

) كتلة الجاذبيةني تتطلب أمر

ف النسبية العا

אא

ن دائرة كبرىل الشمس يكونونية التي تمار

الجاذبية عبا نن الن أفكاره ع

ت النسبية التفاضإلى نفس معاد اً

أن حل معادالتكانت. للكون

نبأ بتمت له أن يتباعد عن بعض

إن الثابت«بعد هل شتاين سمحت

نظرية العامةدأ على أنه ال

فالراص. تسارععن لوزن ناشئاً

عل صاروخ فمن سفن الفض

ستكون متكافئةالقصو( العطالة

ه من المعادلة القصور الذاتي

:ساوي

التي تحدد(ذبة لنسبية العامة

ب على اكتشاف

אא

ويمثل جزء منفي مداره حولالجاذبية النيوتوترى النسبية أنناقش آينشتاين

عرض معادالتتوصل رياضياً

وجد آينشتاين أستاتيكياً ساكناً

مكنألاألصليةأن المجرات تتآينشتاين فيما بعلى أراء آينش

.ذلكبتسمح

من أسس الننص هذا المبدالتي يولدها التكان شعوره بالأنه يتسارع بفعالمصاعد بدالً

س كلتي الحالتينكتلةالجاذبة و

m نحصل عليهتعرف بـكتلة

األخرى بقوة تس

الكتلة الجاذ إذاًف

لذا فالنظرية الترتبلقد .ثابت

وفاتنعت

وساأآعت

م

اكأاكا

m

تا

فلث

אאא 11 www.saaa-sy.org

وبالتالي ،لقوانين الجاذبية حيث ينحرف مساره لدى مروره بالقرب من أجسام كبيرة والضوء أصبح خاضعاً، الشمس الكبيرة . اءتنبأت النظرية النسبية العامة بوجود الثقوب السود

اختبارات صحة النسبية العامةن نتائج هذه االختبارات تتنبأ لنا بتفسير إ .في غاية الدقة تتطلب اختبارات صحة النسبية حقول جاذبية في غاية الشدة وقياسات

:ما يلياالختبارات من أهم هذهو .ظواهر تختلف عما تنبأت به نظرية نيوتن في الجاذبية على سبيل المثال

:لضوء بفعل حقول الجاذبيةانحناء ا -1

عند مقارنة القياسات التي أجريت على مواقع النجوم التي تقع على خط بصري قريب من حافة الشمس خالل كسوف كلي تبين أن الضوء الصادر عن النجم ينحي قليال عند مروره قريبا من حافة . والقياسات لنفس النجوم أثناء غياب الشمس

.الكبيرة كما هو مبين في الشكلقرص الشمس ذي الكتلة وبعبارة أخرى نقول أن النجوم القريبة من الشمس تبدو كما لو

وهذا شيء . عن الشمس وعن بعضها البعض كانت تحركت بعيداًإن حقل الجاذبية الشمسي . ال يمكن مالحظته باألحوال الطبيعية

وقد وجد ، يغير مسار الفوتونات ويجعلها تنحني باتجاه الشمس 1.75لقياس أن مقدار انحراف الضوء عند قرص الشمس يعادل با

. وهو يتفق مع ما تنبأت به النظرية النسبية العامةثانية قوسية أن أول شاهد تجريبي يقوي ويعزز النسبية جاء في هو والواقع

على في جنوب أفريقيا 1929أيار سنة 29أثناء الكسوف الكلي في هو من أعظم علماء الفلك في و ،»آرثر أدينغتون«اللورد يد

يعتبر من رواد الفيزياء والنصف األول من القرن العشرين المكان والزمان «النسبية وممن قاموا بتطويرها في كتابيه

وقد .)1922(» النظرية الرياضية للنسبية«و) 1920(» والجاذبيةلرصد كسوف الشمس وإجراء نظم رحلة إلى جنوب أفريقيا

هنا أبرق أدينغتون إلى آينشتاين . لما توقعه جموع العلماء فقة لما تنبأ به آينشتاين ومخالفةءت النتائج مواوقد جا، القياساتولو كانت . واثق من صحة نظريته وسالمة تنبؤاته«وبروح الدعابة التي أشتهر بها آينشتاين قال إنه ، يزف إليه النتيجة

وهكذا بفضل بعثة أدينغتون اجتازت النسبية العامة االختبار التجريبي . »نالنتيجة مختلفة لرثى لحال صديقه العزيز أدينغتو .العسير

:تقدم حضيض مدار كوكب عطارد -2

ن حركة الكواكب التي لها مدارات ع ، وهذه الظاهرة ناشئةتقدم حضيض مدار كوكب عطارد نتيجة انحناء الزمكانلقد وال يمر الكوكب فيها ،أقرب نقطة في مدار الكوكب حول الشمسهو )perihelion(فالحضيض . حول جرم كبير كالشمس

.طفيفاً هذه النقطة يتغير تغيراًألن موضع بعينها

www.saaa

وكان اختالف والثانية تعادل(

وتأتي قوانين. كان هذا شاهداً

ب انبعاث هذهضطراب أجرامن حيث المبدأة عالية الطاقة

مل النسبية مععامل مع عالمدانزعاجا شدي

ة جديدة للواقعجسم وسرعتهن هناك دائماً آينشتاين عن

على أي حال وجية الجزئية

a-sy.org

.مس وأسرعهاكل قرنثالثة

فسير عند نيوتنوك. لثة كل قرن

gravit( .يسبب تسارع أو اضباستطاعتها منحدوث األنشطة

حيث تتعام ،كمكانيكا الكم فيتع

نزعج اناولكنه صورة أنشؤوا

من موضع الجأي أن . األخروقد عبر. سية

.»ظام كاملينلحيوية والبيولو

.خيرة

واكب إلى الشم574بمقدار س

فليس لها تفبقية ثا 574لصحيح

tational wave

صدر عنديف و ب على المادةوح، ت العظمى

على أن هو إال

رية ميكانيكا الكأما ميك. الكون

و. ميكانيكا الكم، والذينوريخ

مكن قياس كللدقة في قياس

القوانين األساسمن بقانون ونظ في الكيمياء األخن الخمسين ا

طارد أقرب الكويدور حول الشمس

ثالثة المتب 43ـى الجواب العط

e(جات جاذبية

ي شديد الضعفذه الموجات ع

عراتفجار المست

دلت النظريةقب األسود ما

ية النسبية ونظرة والطاقة في

في م هاماً وراًودينغر في زيون من غير الممرين تناقصت الر العشوائي فيب النرد وأنا أؤمطورات الحديثةلعالم في السنين

12

إال كوكب عطفحضيضه يد. الً، أما الـفقطالثةوبالتالي أع. طارد

وجود موجمة بضطراب موجي

وتؤثر هذ ،كانموجات عند انف

فقد. بية العامةcur(، وأن الثق

.أسود كل ثقباً

تان هما النظريحت تأثير المادةكما أنه لعب دو كمبرج و شروي ينص على أنس أحد المقدارمن هذا العنصر

لعبؤمن بإله يي األساس للتط

في ال ت تحوالً

بات النيوتونية أن يجدوا له حال

ثا 531تفسر إالعلى دوران عطا

.مة

ة النسبية العامي عبارة عن اض النحناء الزمكوتتولد هذه الم

عد ظهور النسبrvature of sp

صى بحيث يشك

نظريتان جديدتدى الواسع تحك ، عن النسبية

ول ديراك فيأ االرتياب الذي الدقة في قياسوع آينشتاين من

أنت تؤ«: ورنكم الجديد وهيوجيا التي أحدثت

ض كلها للحساب يستطع العلماءاذبية نيوتن أن تة عند تطبيقها عسي للنسبية العام

:لي

لصحة النظريةوهي، المنظومة

ة تمثل نموذج.ي جسم معلق

.ة

إال بع السوداءpaces( الفضاء

حدب حده األقص

شرين وضعتنائهما على المد

بمفرده والًؤمس كوبنهاغن و بوقائمة على مبدأ

فكلما ازدادت م اليقين مما روا إلى ماكس بوصحة قوانين الك أساس التكنولو

אא

دورات الحضيضلم عطارد لغزاً

لم تستطع جاو. لحل هذه المشكلةة الفرض األساس

الموجي التثاقلختبار الثالث لص

في طاقة ا فقداًات كتل كبيرةسان ضعيف فيلمجرات النشطة

:سوداء

علماء بالثقوبتبطة بتحدب

يبلغ فيه التحي

داية القرن العشان وكيفية انحنكان آينشتاين م هايزنبرغ فيوالق يكانيكا الكم

، الوقت نفسهالرتياب أو عدمرسالة بعث بهالعلماء على ص

وكانتونيات،

אא

خضعت دحضيض

.)ثالثة 60آينشتاين لحعلى صحة

اضطراب -3يتمثل االخالموجات فسماوية ذاإحداث ميسفي قلب الم

الثقوب الس -4لم يفكر العالثقالة مرتالمكان الذي

í³^¤]وأخيرا ففي بدالمكان والزماك. الصغريات

بسبب أبحاثتعتمد على ميكبدقة تامة في

من االعنصر مشاعره في روافق معظم ال

اإللكترووعالم

3

4

אאא 13 www.saaa-sy.org

ovfÖ]<Äq]†Ú< < .عبد الرحمن مرحبا. د، آينشتاين والنظرية النسبية .1

.ألبرت أينشتاين، ترجمة رمسيس شحادة، الهيئة المصرية للكتاب أفكار وأراء .2

.دار طالس ،ستيفن هوكينغ، الثقوب السوداء واألكوان الطفلة .3

.219عددال ،عالم المعرفة الكويت ،ستيفن هوكينغ، الكون في قشرة جوز .4

.264 عدد، العالم المعرفة ،يمنى خولي.د. فلسفة العلم في القرن العشرين .5

.350عدد ال عالم المعرفة الكويت، يمنى خولي،. أحمد فؤاد باشا ود.ترجمة د روالن أونيس، فلسفة الكوانتم، .6

.159عدد، العالم المعرفة ،كولن ولسون، فكرة الزمان عبر التاريخ .7

.دار طالس ،ترجمة وائل األتاسي .وجيفرسونلويد متر ، قصة الفيزياء .8

.دار دمشق، فيليب كين، عمالقة العلم .9

.الكويت، شوقي الدالل.د، الفلك والفضاء والفيزياء الفلكية موسوعة علوم .10

.دار الطليعة، عابد الجابري.د، المنهج التجريبي وتطور الفكر العلمي .11