انحناء الضوء تحت تأثير الجاذبي

نستعرض اليوم نتيجة تعتبر من اهم وأشهر النتائج اللتى توصلت اليها النظرية النسبية العامة وهي تقول بان الضوء ينحنى عند مروره في مجال جاذبية قوي كمجال جاذبية الشمس مثلا.

ولدراسة تأثير الجاذبية على شعاع ضوء فعلينا دراسة كيف يبدو هذا الشعاع بالنسبة لراصد يتحرك بتسارع ما. كان هذا مااكتشفه اينشتاين عن  طريق تجاربه الذهنية حول نسبية التسارع وعلاقة التسارع بالجاذبية. وموضوع نسبية التسارع قد تعرضنا له في مدونة سابقة ومن يرغب في مطالعته فعليه بمراجعتها.

اذن فلو تخيلنا ان لدينا مختبر فضائي موجود في الفراغ ويتم تعجيله الى اعلى بتسارع معين ثم اطلقنا بداخل هذا المختبر

انحناء شعاع ضوء افقى بالنسبة لراصد موجود بداخل مختبر يتحرك بتسارع

شعاع ضوء افقي فكيف يبدو هذا الشعاع بالنسبة لراصد موجود بداخل المختبر المتسارع؟ الاجابة حيث ان ارضية المختبر تتسارع الى اعلى فان شعاع الضوء سيبدو منحنيا الى اسفل. اذن فعند مرور شعاع ضوء في مجال جاذبية قوي فانه سوف ينحنى تحت تأثير هذا المجال.

اذن فقد توصل اينشتاين الى نتيجة اخرى جديدة ومثيرة عن طريق تجاربه الذهنية وقبل ان يتوصل للقانون النهائى للنظرية النسبية العامة. نعم كان هذا صحيح ولكن انجاز اينشتاين هذه المرة كان طعمه مرا جدا بالنسبة لاينشتاين نفسه. لماذا؟ لان انحناء الضوء الى اسفل يعنى ان سرعة الضوء ليست ثابتة بل ان سرعة الضوء في الاجزاء العليا اعلى منها في الاجزاء السفلى وهذا يتعارض صراحة مع المبدأ الثاني للنظرية النسبية الخاصة واللذي ينص على ثبوت سرعة الضوء. وها هو اينشتاين نفسه ينقض غزله بيده ويقول الان ان سرعة الضوء ليست قيمة ثابتة. وكانت فرحة خصوم اينشتاين غامرة. فهاهو اينشتاين يتراجع عن ادعائاته ويسحب ماكان ينادي به.

حاول اينشتاين ان يستعيد رباطة جأشه بل وحتى ان يستغل هذا الاكتشاف لصالحه. فدعى الى اعتبار سرعة الضوء عند نقطة معينة في المكان مقياس لقيمة مجال الجاذبية عند هذه النقطة. ولكن هذه الفكرة لم تؤت ثمارها. لكن اينشتاين قد ادرك ان عليه ان يبحث عن نظرية جديدة اعم واشمل و الا يبقى اسيرا للنظرية النسبية الخاصة.

وبالفعل تمكن اينشتاين من بعد جهد شاق من وضع النظرية النسبية العامة واللتى تحتوي على كل النتائج اللتى توصل اليها عن طريق تجاربه الذهنية كما انها تحتوي ايضا على نتائج النظرية النسبية الخاصة. ولكن تبقى هناك نقطة احب ان انوه اليها حول العلاقة بين النظريتين العامة  والخاصة. فالحقيقة ان النظرية النسبية الخاصة لم تسقط تماما. فهي قائمة على مبدائين اساسيين.فان تحقق هذان المبدئان تحققت النظرية وان لم يتحققا تعطلت.اذن فالنظرية النسبية الخاصة تعتبر صحيحة عندما تكون سرعة الضوء ثابتة وهذا يكون قائما عندما ينعدم اى تأثير للجاذبية.اما اذا وجد هذا التأثير فيجب ان تنتهى صلاحية النظرية النسبية الخاصة ووجب استخدام النظرية النسبية العامة. اذن فالنظرية النسبية الخاصة كما هو اسمها حالة خاصة وتقريبية من النظرية النسبية العامة.

النقطة الاخيرة اللتى احب ان اشير اليها هى ان اينشتاين عندما اكتشف قانونه النهائى وحسب انحراف شعاع ضوء يمر مماسا لقرص الشمس وجد ان زاوية الانحراف تبلغ ضعف القيمة اللتى حسبها اولا عن طريق تجاربه الذهنية وقد تم بالفعل التأكد عمليا من هذه القيمة واثباتها بالقياس المباشر عن طريق الفلكي و الفيزيائي الانجليزي ادنجتون.

تصنيف :