"الكون ثابت لا يتمدد"، هذا كان افتراض العالم ألبرت آينشتاين الذي بنى عليه معادلاته العشر، والتي وصف فيها الجاذبية بناءً على ما استقاه من مفاهيم الكتلة والزمكان (مصطلح يدمج بين الزمان والمكان)، وتشترك المعادلات بأن "ثابت آينشتاين" يرتبط بـ "ثابت الجهد والطاقة"، ذلك أوجد حلولًا غير دقيقة لها وافتراضات لا نهائية، مما يعني أن معادلات آينشتاين ليست كافية لفهم تطور نظام الجاذبية.
حلول معادلات آينشتاين للحقل الجاذبي وترتيبها
جاءت عدة حلول مقترحة لمعادلات حقل آينشتاين، وتتدرج بناء على ما يلي:
- حل فريدمان، اقترح العالم السوفييتي، ألكسندر فريدمان، أن الكون من الممكن أن يكون ثابتًا أو أن يتوسع أو حتى أن يكون قابلًا للتقلص، وبنى العالم الروسي اقتراحه على أن الكون متجانس ويتوزع بالتساوي في جميع الاتجاهات، فهو بذلك يصف فضاءً كونيًا متجانسًا موحد الخواص آخذ بالتوسع أو الانقباض.
- حل شوارزشيلد، وتفترض بأن الشحنة الكهربائية والزخم الزاوي، إضافة للثابت الكوني تساوي صفرًا، وتُعد مصفوفة شوارزشيلد الأكثر شمولية للأجسام المتماثلة كرويًا، بحسب بيركتشوف.
- حل رايسنر ونوردستروم، يرتبط هذا الحل بالثقوب السوداء المشحونة كهربائيًا، وتعتبر حلًا ثابتًا (ساكنًا) لمعادلات حقل آينشتاين وماكسويل، والتي تتطابق مع مجال جاذبية جسم ذو كتلة معينة، ليس مشحونًا ومتناظر كرويًا.
- حل ميلن، يفترض هذا النموذج للعالم آرثر ميلن، بأن كثافة الطاقة صفرية، أي أن الكون فارغ، ويخضع النموذج للمبدأ الكوني الفيزيائي.
- حل النسبية العامة للفراغ، بخلاف التفسير الفيزيائي، فإن حل النسبية العامة للفراغ تمثّل الحلول الرياضية، حيث أن "ثابت آينشتاين" يساوي صفرًا، وعليه، فإن "ثابت الجهد والطاقة" سيكون كذلك بلا قيمة، ماذا يعني ذلك؟ أي أنه بدون كتلة لن يكون هناك حقل جاذبي.
ماذا أحدثت معادلات آينشتاين؟
لقد أحدثت نظرية آينشتاين تغييرًا جذريًا في مفاهيم الكون والطاقة والزمن والكون، وقد فتحت بابًا جديدًا للبحث في آفاق الأكوان، وقد ساهم في نقل الفيزياء النظرية وعلم الفلك إلى مراتب جديدة، وتعديل الأسس التي كانت قائمة عليها النظرية الميكانيكية لإسحاق نيوتن، والتي استمرت لأكثر من 200 عام؛ وذلك من خلال جعل مفهوم الزمن يتوقف على سرعة الأجسام وشدة الجاذبية التي يتحرك فيها الجسم، فضلًا عن أن تقلص وتمدد الزمن أصبح مفهومًا أساسيًا لفهم الكون، وبذلك تغيرت كل الفيزياء الكلاسيكية حسب مفهوم نيوتن.
من جهة أخرى، عملت النظرية النسبية على تقديم وصف موحد للجاذبية باعتبارها مفهومًا هندسيًا للعلاقة بين الزمان والمكان؛ وذلك لأن تجاوب الزمان المكاني مرتبط بشكل أساسي بمفهومي الطاقة والزخم، دون النظر إلى المادة أو الإشعاع، بحيث يتم تحديد العلاقة فيما بينها بواسطة معادلات آينشتاين.
كما تغير مفهوم الزمن من كونه مطلقًا، إلى أن يكون نسبيًا وجعله بعدًا رابعًا، فهي جعلت الزمان والمكان شيئً موحدًا بعد أن تم معاملاتهما باعتبارهما منفصلين عن بعضهما البعض، ومن الناحية التطبيقية، أدت مفاهيم النظرية النسبية إلى ظهور علوم جديدة نقلتنا لعوالم جديدة ومنها الفيزياء الفلكية وعلم الكون، أيضًا، فقد تم استخدامها في نظام تحديد المواقع GPS.
15 مشاهدة
