الحركة والسكون في الكون/4/

**Admin** الثلاثاء فبراير 17, 2009 3:07 pm

المركبة الفضائية التي انطلقت من الأرض نحو نجم يَبْعُد عن الأرض 100 مليون سنة ضوئية مثلاً قد تتَّخِذ كوكب الأرض “مَرْجعية”، تقيس نِسْبَةً إليها سرعتها؛ ولكنَّ هذا الكوكب سيغيب، بعد حين، عن أنظار المسافِرين على متن تلك المركبة، ويغدو مستحيلاً، بالتالي، الاستمرار في اتِّخاذه “مَرْجعية”.
ويُمْكِن تشبيه “السرعة النسبية” بـ “خيط مطَّاطي وهمي” يَصِل بين كل جسم في الفضاء وبين “مَرْجِع ما (أي جسم آخر)”. وهذا “الخيط” قد يظلُّ ثابت الطول، وقد يتغيَّر طوله، زيادةً أو نقصاناً.
ومع ذلك، تبقى لديكَ طريقة تسمح لكَ بمعرفة أنَّكَ في جسم يتحرَّك (فِعْلاً) في الفضاء، فإذا أنتَ شَعَرْتَ أنَّ “قوَّة” قد دَفَعَتْكَ إلى الوراء، أو إلى الأمام، إلى اليسار، أو إلى اليمين، فإنَّكَ، عندئذٍ، تَعْرِف أنَّكَ في جسم متحرِّك في الفضاء، أو تحرَّك؛ لأنَّه خضع لتأثير “قوَّة خارجية ما”، زادت سرعته، أو أنقصتها، جَعَلَتْهُ ينعطف إلى اليمين، أو إلى اليسار.
إذا شَعَرْتَ أنَّ تلك “القوَّة” تشدكَ إلى الوراء على نحوٍ مستمر ومتزايد فإنَّ لكَ كل الحق في أن تقول إنَّ الجسم A الذي تُوْجَد أنتَ فيه يتحرَّك في الفضاء، و”يتسارَع” في حركته.
عدا ذلك، لن ترى شيئاً يُظْهِر لكَ ويؤكِّد أنَّ الجسم A “يتسارَع” في حركته، فأنتَ لن تُدْرِكَ أبداً أنَّ ساعة هذا الجسم تتأخَّر، أي أنَّ الزمن فيه يتباطأ، ويزداد تباطؤاً، كما أنَّ كل ما لديكَ من أدوات لقياس “الطول” سيؤكِّد لكَ أنّ الجسم A لم يتقلَّص طوله في اتِّجاه حركته؛ فالمتر الذي تقيس به الطول قد تقلَّص هو أيضاً تقلُّصاً يَعْدِل، في نسبته، نقلُّص طول الجسم A في اتِّجاه حركته.
“الحقيقة المُطْلَقة”، ولو لم تتمكَّن أنتَ من إثباتها، هي أنَّ الجسم A ينبغي له أنْ يتأثَّر فعلاً بكل تزايد في سرعته. ينبغي لـ “الزمن” فيه أنْ يتباطأ، ولـ “طوله” أنْ يُخْتَصَر ويتقلَّص في اتِّجاه حركته، ولـ “كتلته” أنْ تزداد، ولـ “الفضاء” من حَوْلِه أنْ ينحني ويتقوَّس ويتحدَّب. ويكفي أنْ يتقلَّص طولاً (في اتِّجاه حركته) حتى يتقلَّص “حجماً”. ويكفي أنْ يتقلَّص “حجماً”، وأنْ يزداد “كتلةً”، حتى يَعْظُم “كثافةً”، ويتقلَّص “نصف قطره”، بالتالي، بما يكفي لتحوُّله إلى “ثقب أسود”، الذي هو جسم أصبح “الزمكان” الخاص به في أشَدِّ انحناء.
بـ “السرعة (أو التسارُع)” يتقلَّص الجسم. وهو يتقلَّص في الاتِّجاه الذي يتحرَّك فيه. وطوله هو الذي يتقلَّص فيه. وهذا التقلُّص هو من مظاهر “انحناء المكان”، وينتهي هذا المسار بـ “تدوير الجسم”، أي بجعله “كروياً”، أو قريباً إلى الشكل الكروي.
إنَّ “البطء” و”التقلُّص” هما عاقبة “التسارُع”؛ و”البطء” إنَّما هو “بطء الزمان” المحلِّي، أي الزمان الخاص بالجسم المتسارِع؛ و”بطء زمنه” إنَّما يعني “بطء الحوادث فيه”. مع كل زيادة في سرعة الجسم “يتمدَّد” زمانه، أي يتباطأ سيره؛ ومع كل تضاؤل في سرعته “يتقلَّص” زمانه، أي يتسارَع سيره. أمَّا عاقبة “التسارُع” الثانية، وهي “التقلَّص”، فتشمل “المكان (= الجسم بأبعاده الثلاثة، الفضاء، المسافة، الطول)”. وبـ “المقارنة” بين “عالَمَيْن” نَقِفُ على خصائص الزمان والمكان في كليهما، فالإنسان الذي سافر في مركبة فضائية سارت، ذهاباً وإياباً، بسرعة تقارِب سرعة الضوء، لن يُدْرِك “تأخُّر الساعة” في مركبته إلاَّ إذا عاد إلى الأرض، وقارَن، من ثمَّ، بين ساعة مركبته والساعة الأرضية.
الكون يتألَّف من “عوالِم” لا عدَّ لها، ولا حصر. وكل “عالَم” إنَّما هو جزء (صغير أو كبير) من الكون، مُتَّحِد فيزيائياً بفضل “كتلته”، و”سرعته”. إنَّ تقلُّص الأجسام في عالَمٍ ما لا يُدْرِكه سكان هذا العالَم. سكان عالَمٍ آخر، لا يشاركون سكان العالم الأوَّل حركتهم، هم الذي يدركونه.
لِنَتَخَيَّل قطاراً يسير، في خطٍّ مستقيم، بسرعة ثابتة منتظَمة، مقدارها 240000كم/ث، ويَمُرُّ برصيف محطَّة طوله 2400000كم.
المسافِر في هذا القطار لن يرى في داخل القطار من الظواهر ما يريه فَرْقاً بين هذا القطار وبين قطار واقِفٍ، فالجسم ينتقل من سكون إلى سكون إذا ما سار بسرعة ثابتة منتظَمة (مهما يكن مقدارها).
هذا المسافِر يرى أنَّ قطاره قد اجتاز الرصيف في زمن مقداره بحسب ساعته 6 ثوانٍ. يَسْتَنْتِج من ذلك أنَّ طول الرصيف لم يَبْقَ 2400000كم؛ لقد تقلَّص، فأصبح 1440000كم (السرعة 240000كم × الزمن 6 ثوانٍ = المسافة، أي طول الرصيف، 1440000كم).
لا يمكنه، ولا يجوز له، أن يَسْتَنْتِج أنَّ سرعة قطاره هي التي زادت، فأصبحت 400000كم/ث؛ ذلكَ لأنْ لا شيء يمكنه أن يسير بسرعة تفوق سرعة الضوء (300000كم/ث).
نَظَرَ هذا المسافِر من نافذة القطار (المتحرِّك) إلى شيئين، هما “الرصيف” و”ساعة المحطَّة”، فَوَجَدَ أنَّ طرف الرصيف الذي منه انطلق القطار “يتحرَّك” مبتعداً عنه بسرعة تقارِب سرعة الضوء، وأنَّ طول الرصيف يتقلَّص، وينكمش، ويُخْتَصَر، في الاتِّجاه الذي “يتحرَّك” فيه الرصيف؛ وَوَجَدَ، أيضاً، أنَّ “ساعة المحطَّة” قد تأخَّرت عن ساعته. ولقد توصَّل المسافِر إلى أنَّ “نِسْبة” التأخُّر في “ساعة المحطة” تَعْدِل وتُماثِل “نِسْبة” التقلُّص في طول الرصيف (في اتِّجاه حركته).
لو سُئِلَ المسافِر في القطار عن “سرعة الرصيف” لأجاب قائلاً إنَّها 240000كم/ثانية، فالرصيف هو الذي يتحرَّك بالنسبة إلى القطار. إنَّ مُقدَّم الرصيف يتحرَّك، على ما يرى المسافِر، مبتعِداً عن مُؤخَّر القطار. ولكن، ما معنى قوله إنَّ سرعة الرصيف 240000كم/ث؟ معناه هو أنَّ الرصيف يجتاز في كل ثانية مقداراً معيَّناً من الأمتار.
أمَّا الواقِف على الرصيف عند طرفه الذي منه انطلق القطار فرأى أنَّ “ساعة القطار” هي التي تأخَّرت عن “ساعة المحطَّة”، وأنَّ طول القطار قد تقلَّص في اتِّجاه حركته، وأنَّ القطار قد اجتاز الرصيف في زمن مقداره، بحسب “ساعة المحطَّة”، 10 ثوانٍ. وهذا إنَّما يعني، بالنسبة إلى الواقف على الرصيف، أنَّ سرعة القطار قد ظلَّت 240000كم/ث، وأنَّ طول الرصيف قد ظلَّ 2400000كم. ولقد توصَّل الواقف على الرصيف إلى أنَّ “نِسْبة” التأخُّر في “ساعة القطار” تَعْدِل وتُماثِل “نِسْبة” التقلُّص في طول القطار (في اتِّجاه حركته).
“الحقيقة المُطْلَقة”، في هذا المثال، هي أنَّ “ساعة القطار” هي التي تأخَّرت فعلاً، فالقطار هو الذي كان في حالٍ من الحركة الحقيقية، وهو الذي، في أثناء رحلته، تقلَّص طوله فعلاً في اتِّجاه حركته. عندما توقَّف القطار في نهاية رحلته، عاد إلى طوله الأصلي؛ ولكن فَرْق الزمن لَمْ يتغيَّر.
“اختصار” طول الرصيف، بالنسبة إلى المسافِر في القطار، إنَّما يعني أنَّ الرصيف كان في “حركة نسبية”، ولَمْ يكن في “حركة مُطْلَقَة”. على أنَّ هذا “الاختصار” ليس بخداع بصري، فكل ما لدى المسافِر في القطار من أجهزة يمكن استخدامها لقياس طول الرصيف يؤكِّد له أنَّ طول الرصيف قد اخْتُصِر.
الآن، زِدْ سرعة القطار، أي اجْعَلْهُ “يتسارَع”، فتتأخَّر ساعته أكثر، وتزداد “نِسْبَة” هذا التأخُّر. زِدْها أكثر فأكثر حتى تبلغ 299000كم/ث. في هذه الحال، يجتاز القطار الرصيف في زمن مقداره، بحسب “ساعة القطار” 3 ثوانٍ.
ما رآهُ المسافِر في القطار مِنْ تأخُّرٍ في “ساعة المحطَّة” لا يَعْكِس “الحقيقة الموضوعية”؛ وهذا الذي يراه إنَّما يشبه “صورة” ما يَحْدُث في قطاره وقد رآها في “مرآة” “الرصيف” و”المحطَّة”، فـ “أصلُ” الظاهرة في القطار، و”صورتها” هناك، أي في “الرصيف” و”المحطَّة”.
لدينا ثلاثة توائم، الأوَّل يقف على رصيف محطَّة القطارات، والثاني مسافِرٌ في قطار سرعته 100 ألف كم/ث، والثالث مسافِرٌ في قطار سرعته 280 ألف كم/ث؛ وقد انطلق القطاران في اللحظة عينها.
القطار الثالث اجتاز “الرصيف” من طرفه إلى طرفه الآخر قبل القطار الثاني؛ لأنَّ سرعته أكبر. لقد اجتازه بَعْدَ 10 دقائق (من انطلاقه) بحسب ساعة التوأم الأوَّل الواقف على الرصيف، وبَعْدَ 6 دقائق بحسب ساعة المسافِر فيه، أي التوأم الثالث.
التوأم الأوَّل زاد عُمْره 10 دقائق؛ أمَّا التوأم الثالث فزاد عُمْره 6 دقائق فحسب. لقد أصبح التوأم الأوَّل أكبر من التوأم الثالث بـ 4 دقائق. وهذا الفَرْق بين عُمْريهما سيظلُّ ثابتاً لا يتغيَّر.
التوأم الثاني اجتاز بقطاره الرصيف بَعْدَ 15 دقيقة (من انطلاقه) بحسب ساعة التوأم الأوَّل الواقف على الرصيف، وبَعْدَ 13 دقيقة بحسب ساعته هو. لقد أصبح التوأم الأوَّل أكبر من التوأم الثاني بدقيقتين. التوأم الأوَّل هو الآن الأكبر، والتوأم الثالث هو الأصغر، ويتوسَّطهما عُمْراً التوأم الثاني.
الآن، دعونا نتخيَّل المسافة (الفضائية) بين كوكب الأرض والشمس على أنَّها “رصيف” لمحطَّة قطارات، طرفه الأوَّل في الأرض، وطرفه الآخر في الشمس. لقد انطلقت مركبة فضائية بسرعة تقارِب سرعة الضوء من الأرض نحو الشمس. المسافة بين الأرض والشمس، على ما يحسبها ويقيسها سكَّان الأرض، تبلغ 150 مليون كيلومتر. المسافِر على متن تلك المركبة سيقول بَعْد وصوله إلى الشمس إنَّ المسافة الفضائية التي اجتازتها مركبته وصولاً إلى الشمس تبلغ 75 مليون كيلومتر، فهذه المسافة هي بالنسبة إليه كـ “رصيف المحطَّة” الذي يراه المسافِر في القطار يتقلَّص طولاً في اتِّجاه حركته (النسبية).