تجربة رائدة فى تدريس النسبية العامة لطلبة مستوى الثالثة او الرابعة ليسانس يقدمها الفيزيائى النظرى جايمس هارتل James Hartle احد اصدقاء هاويكنغ القدماء.
الفكرة الاساسية التى ينطلق منها المؤلف هو محاولة اعادة صياغة نظرية الثقالة النيوتونية Newtonian gravity فى قالب هندسى geometric.
اذن هنا الاساس هو ما يعرفه كل فيزيائى نظرى فى أن قوة الجذب الثقالى هى ليست قوة بالمعنى المتآلف عليه بل هى هندسة geometry و بالضبط انحناء الفضاء-زمن spacetime curvature.
اذن المؤلف ينطلق من فكرة ان النسبية الخاصة special relativity وبالتالى فضاء-زمن مينكوفسكى Minkowski spacetime هى ليست الا ميكانيك كلاسيكى.
ثم يحاول المؤلف بعد ذلك صياغة الميكانيك الكلاسيكى لقوة الجذب العام لنيوتن فى اطار هندسة فضاء-زمن النسبية الخاصة التى سوف تصبح هندسة منحنية curved geometry -ولو بشكل تقريبى- بسبب قوة الجذب الثقالى.
وهذا هو الذى جذبنى الى هذا الكتاب.
اذن المؤلف سوف يفترض ان الفضاء-زمن هو فعلا مسطح flat و ان تأثير قوة الثقالة ينطوى فقط فى تغيير الساعات clocks المستعملة لقياس الزمن.
وهذا ينجح بشكل كافى خاصة ان هذا الموضوع يدرس بدون الدخول على الاطلاق فى نظرية النسبية العامة general relativity و الهندسة التفاضلية differential geometry و لا يستخدم فيه الا مبدأ التكافؤ equivalence principle الذى ينص على تساوى الكتلتين الثقالية gravitational و العطالية inertial و بالتالى على تكافؤ التسارع المنتظم و قوة الجذب الثقالى.
فعلا كان تطبيق مبدأ التكافؤ فى اطار الميكانيك الكلاسيكى كافى جدا من اجل الوصول الى ان تأثير قوة الجذب الثقالى على الفضاء-زمن المسطح flat spacetime للنسبية الخاصة يكمن فقط فى تغيير الساعات المستعملة لقياس الزمن عبر الفضاء-زمن -ما نعرفه نحن فى النسبية العامة تحت مسمى تأثير الانزياح نحو الاحمر الثقالى gravitational redshift-.
بطبيعة الحال نحن نعرف ان الصحيح هو ان الفضاء-زمن هو فعلا منحنى و ليس مسطح و ان هندسة ذلك الانحناء هى بالضبط ما نراها نحن على شكل قوة جذب ثقالى. و من هذا الانحناء نحصل على الانزياح نحو الاحمر الثقالى و غيره من التأثيرات الثقالية النسبية.
اذن التصور الذى تبناه المؤلف حتى يصل عبر الميكانيك الكلاسيكى الى النسبية العامة هو تصور خاطئى يمكن تسميته بالفضاء-زمن-المسطح flat-spacetime.
الفرق بين التصورين ان تصور الفضاء-زمن-المسطح (الخاطئ) لا يسمح لنا من الناحية المبدأية بقياس هندسة الفضاء-زمن اما تصور الفضاء-زمن المنحنى (الصحيح) فهو يقدم فرضية يمكننا التحقق منها عبر الرصد و القياس التجريبيان.
وهذا يشبه تصور الارض-المسطحة flat-earth الذى نعرف انه خاطئ رغم انه يؤدى الى كثير من التوقعات الصحيحة (المسافات تبدو اقصر عندما نذهب نحو الشمال لان المساطر التى تسمح لنا بقياس الطول تتمدد بسبب وجود حقل غير-مرئى مسؤول عن ذلك. هكذا يقول اصحاب هذا الطرح). الجميع يعرف ان الصحيح هو ان الارض منحنية.
انظروا الصفحة 125-126 من اجل المقارنة بين تصورى الفضاء-زمن-المسطح و الارض-المسطحة.
اذن كل هذه الامور موجودة فى القسم الاول من الكتاب و فى الفصل الاول -الفصل 6- من القسم الثانى.
وهذا موضوع محاضرة جديدة فى الميكانيك الكلاسيكى انوى تحضيرها ان شاء الله تعنى بهندسة قوة الجذب الثقالى النيوتونى. و التى سوف تسمح لنا بالقفز نحو فكرة الفضاء-زمن المنحنى الاساسية فى النسبية العامة دون الدخول فى النسبية العامة.
من الواضح ان هذه المحاضرة سوف تحتاج ان تسبق بمحاضرة كاملة فى النسبية الخاصة التى هى بالاساس جزء من الميكانيك الكلاسيكى كما ذكرنا آنفا.
واذا تمكنا من تحضير هذه المحاضرة فاننا ننوى ان شاء الله تحضير محاضرة ثالثة جديدة فى الميكانيك الكلاسيكى بخصوص (كوسمولوجيا الكون المرصود) التى لا تحتاج من النسبية العامة الا الى فكرة هندسة الفضاء-زمن المنحنى و فكرة المبدأ الكوسمولوجى cosmological principle -جميع النقاط و جميع الاتجاهات فى الكون متكافئة-.
وقد نضيف محاضرة رابعة لم لا بنفس المنطق بخصوص (ميكانيك الثقوب السوداء) لم لا.
الكتاب يتكون من ثلاثة اقسام و 24 فصل.
القسم الاول من الفضل 1 الى الفصل بعنوان (الفضاء و الزمن فى الفيزياء النيوتونية و النسبية الخاصة).
القسم الثانى من الفصل 6 الى الفصل 19 بعنوان (الفضاءات-زمن المنحنية فى النسبية العامة). و فى هذا القسم يتناول المؤلف الثقوب السوداء و الكون المرصود بالنقاش التفصيلى و هو لا يعرف من النسبية العامة الا فكرتى مبدأ التكافؤ و الفضاء-زمن المنحنى.
القسم الثالث من الفصل 20 الى الفصل 24 بعنوان (معادلات اينشتاين). و فى هذا الفصل يبدأ المؤلف بالفعل بمناقشة نظرية النسبية العامة و اسسها الهندسة التفاضلية و لو بشكل مقتضب.
No comments:
Post a Comment