هذا -الخَلْط- بين -الجاذبية- و-التسارُع-!

جواد البشيتي

الحوار المتمدن-العدد: 3508 - 2011 / 10 / 6 - 13:13
المحور: الطب , والعلوم
    

ثمَّة "تسارُع (Acceleration)"؛ وثمَّة "جاذبية ((Gravitation"؛ فـ "التسارُع" شيء، و"الجاذبية" شيء آخر؛ لكنَّ تمييز (وضرورة تمييز) كليهما من الآخر لا يعني، ويجب ألاَّ يعني، أنَّ كليهما يختلف، في "تأثيره"، عن الآخر؛ فإنَّه لضَرْبٌ من المستحيل أنْ نرى اختلافاً، أو فَرْقاً، بين "قوى"، أيْ "تأثيرات"، "التسارُع" و"الجاذبية".

كان ينبغي لي قول هذا الذي قُلْت؛ لأنَّ هناك مَنْ فَهِم مبدأ "التكافؤ (أو التماثُل)"، في "النسبية العامة" لآينشتاين، والذي يَخُصُّ "التسارُع" و"الجاذبية"، بما جَعَلَهُ، أو كاد يَجْعَلَهُ، يَسْتَنْتِج أنَّ "التسارُع" هو عينه "الجاذبية"، وأنَّ "الجاذبية" هي عينها "التسارُع"؛ مع أنَّ آينشتاين، وفي المبدأ نفسه، أوْضَح بما لا يَدَع مجالاً لسوء الفهم أنَّ الشيئين ("التسارُع" و"الجاذبية") متماثلان في "تأثيراتهما (أو قواهما، أو نتائجهما)" فحسب؛ فـ "التسارُع" و"الجاذبية" شيئان مختلفان؛ لكنَّ "تأثيراتهما" متماثلة.

ومِنْ هذا الخَلْط (بين "التسارُع" و"الجاذبية") يتفرَّع خَلْطٌ بين "التسارُع" و"السرعة"، لجهة تأثير كليهما في "تمدُّد الزمن" و"انحناء الفضاء"، وخَلْطٌ بين "التسارُع" المتأتِّي من "قوى (خارجية)" و"التسارع" المتأتِّي من "حقل الجاذبية".

ولجلاء الأمر، وإزالة سوء الفهم، سأبدأ من حيث يجب أنْ أبدأ، أي من "المُخْتَبَر المثالي"، والذي هو (تخيُّلاً، وافْتِراضاً) حجرة صغيرة الحجم، ضئيلة الكتلة، شفَّافة؛ لكن يمكن جَعْلها "مُغلَّفة"، أو "مُغْلَقة"، أيْ لا نوافذ لها تَصِل المراقب الموجود في داخلها بالعالم الخارجي؛ وهذه الحجرة تَعُوم في "الفضاء المثالي"، أيْ الفضاء المستوي المنبسط، البعيد كل البُعْد عن مصادِر ومنابع وحقول الجاذبية، والذي يخلو تماماً من "المادة"، أيْ من النجوم والكواكب.

الحجرة (في مثالنا الافتراضي والتخيُّلي هذا) إنَّما هي "إطار مرجعي (غير متسارِع)"؛ وهذا "الإطار" هو "زمكان (Spacetime)" خاصٌّ بمراقبنا هذا؛ ومِنْ "زمكانه" هذا، وبما يوافِق درجة انحنائه، أو انبساطه، يرى مراقِبنا، ويقيس، كل شيء، إنْ في داخل عالمه هذا، أو في خارجه.

وحتى نسمع نيوتن يقول "أُنْظروا، هذه هي الحركة الطبيعية (للحجرة)"، لا بدَّ من جَعْل هذا الفضاء (المخصوص) خالياً (وحُرَّاً) أيضاً من "القوى (الخارجية)"؛ فالحجرة يجب أنْ تكون حُرَّة من كلِّ "يَدٍ (كناية عن "القوَّة الخارجية)" تَدْفعها، أو تسحبها، أو تُخْرجها عن "الاستقامة" في خطِّ سَيْرها، إذا ما كانت تسير.

وإجابةً عن سؤالٍ، سمعته الآن (تَخَيُّلاً) من أحد، أو من بعض، القُرَّاء، وهو "أين يمكن أنْ يُوْجَد مثل هذا الفضاء؟"، أقول إنَّه يُوْجَد بين "زُمَر (أو مجموعات) المجرَّات"، أو حيث تبسط "الطاقة الداكنة (أو المُظْلِمة)"، والتي تشبه "الثابت الكوزمولوجي" لآينشتاين، سيادتها شبه المُطْلَقَة، وتتسبَّب، من ثمَّ، بتمدُّد، وتسارُع تمدُّد، الفضاء.

أوَّل شيء سيُدْرِكه مراقِبنا هو أنْ لا فَرْق بين أنْ تكون حجرته "ساكنة" وبين أنْ تكون في "حركة طبيعية (منتظَمة)"، أيْ تسير في الاتِّجاه نفسه (أيْ في مسارٍ مستقيم) بسرعة ثابتة؛ فـ "الحركة الطبيعية" لا تختلف، لجهة نتائجها التي يراها مراقبنا في داخل حجرته، عن "حالة السكون"؛ فإنَّ "السكون"، في تعريفه الذي نَقِف عليه في "النسبية الخاصة" لآينشتاين، هو السَّير (في هذا الفضاء المثالي) في خطٍّ مستقيم، وبسرعة ثابتة (بصرف النظر عن مقدارها).

مراقِبنا المخصوص هذا، أي الموجود في داخل هذا "الإطار المرجعي" غير المتسارِع، والذي يعوم (أي يسير بسرعة ثابتة، وفي الاتِّجاه نفسه) في هذا الفضاء المخصوص، أي الحُرُّ من الجاذبية، ومن "القوى الخارجية"، إنَّما هو جسم "عديم الوزن".

لا يرى (مراقِبنا هذا) في داخل حجرته شيئاً من ظاهرة "السقوط الحر" للأجسام؛ فلو دَفَع جسماً ما أُفقياً فسوف يراه يسير في مسارٍ مستقيم، وبسرعة ثابتة؛ فلا وجود في داخل حجرته لأيِّ مسارٍ (أُفقي) منحنٍ، أَسار فيه جسم أم ضوء.

أمَّا "الزمن" عنده، ومن وجهة نظر "مراقِب خارجي (متسارِع، أو موجود ضمن أحد حقول الجاذبية)"، فـ "متقلِّص (لا متمدِّد)"، "منبسط (لا منحنٍ)"، "سريع (لا بطيء)".

الحجرة نفسها ظلَّت في هذا الفضاء المخصوص؛ لكنَّ "يَدَاً (كناية عن "قوَّة خارجية" ما)" جاءت ودَفَعَتْها، وظلَّت تَدْفعها، بما جعلها (ومن غير أنْ تَخْرُج عن الاستقامة في خطِّ سَيْرها) تسير بسرعة متزايدة، أي بسرعة تزداد كل ثانية (وهذا هو أحد معاني أو أوجه "التسارُع" بمفهومه الفيزيائي).

سأفْتَرِض أنَّ سرعتها تزداد كل ثانية بما يجعل هذا "التسارع" مماثِلاً لـ "تسارُع" جسم يسقط سقوطاً حُرَّاً نحو سطح الأرض، ومن نقطة (في الجوِّ) قريبة من هذا السطح؛ وهذا إنَّما يعني أنَّ تلك "اليد" تَدْفَع، وتظل تَدْفَع، الحجرة بما يجعل سرعتها تزداد، كل ثانية، 9.8 م (متر).

مراقِبنا هذا سيرى الآن من الظواهر في داخل حجرته ما يجعله يَعْتَقِد (على افتراض أنَّه لا يَعْلَم السبب، ولا يرى شيئاً من العالم الخارجي) أنَّ حجرته واقِفَة على سطح الأرض، أي ضمن الجاذبية السطحية لكوكب الأرض.

لقد اكتسب، على ما يرى، وزناً مماثِلاً لوزنه على سطح الأرض، وأصبح للحجرة "أرضية" يلتصق بها، أو يقف عليها؛ وإذا أفْلَت من يده جسماً ما فإنَّ هذا الجسم يسقط سقوطاً حُرَّاً إلى تلك "الأرضية"؛ أمَّا الجسم الذي سيَّره أُفقياً (والضوء أيضاً) فينحني مساره (نحو "الأرضية").

في داخل تلك الحجرة، الموجودة في فضاء لا وجود فيه للجاذبية، وفي داخلها فحسب، تولَّدت جاذبية، مماثِلة في ظواهرها للجاذبية عند سطح الأرض؛ وهذه الظواهر إنَّما هي ما يترتَّب حتماً على التسارُع من نتائج وعواقب.

الحجرة تسارَعَت (هذا التسارُع) وهي موجودة في الفضاء الحُر من الجاذبية، وإذْ دَفَعَتْها، وظلَّت تَدْفَعها، "قوَّة خارجية".

إنَّها، أيْ الحجرة، ولكونها تملك خاصية "القصور الذاتي"، قاوَمت، وظلَّت تقاوِم، تأثير "القوَّة الخارجية" فيها، والذي هو على شكل تغيير (في "المقدار" لا في "الاتِّجاه") تُحْدِثه هذه "القوَّة" في حركتها، فترتَّب على هذه المقاوَمة من الظواهر في داخل هذه الحجرة ما يجعل تمييزها من ظواهر الجاذبية عند سطح الأرض ضَرْباً من المستحيل؛ ولو نظر مراقِب خارجي غير متسارِع، وموجود في الفضاء نفسه، إلى "الساعة" في تلك الحجرة (التي تسارَعت) لَتَبيَّن له أنَّ "الزمن" فيها قد تباطأ، أو تمدَّد.

هذه هي "تأثيرات" التسارُع (المتأتِّي من "قوَّة خارجية") في داخل حجرة موجودة في فضاءٍ حُر من الجاذبية؛ فهلْ مِنْ فَرْق يُذْكَر بينها وبين "تأثيرات" الجاذبية عند سطح الأرض؟!

"تأثيرات الجاذبية" و"تأثيرات التسارُع" تتماثَل؛ لكن هذا لا يعني، ويجب ألاَّ يعني، أنَّ "الجاذبية" و"التسارُع" شيءٌ واحِدٌ.

"الجاذبية"، بظواهرها كافَّة، إنَّما هي "ما يَنْتُج عن انحناء الفضاء (أو عن انحناء "الزمكان")"؛ فـ "كتلة" كوكب الأرض، مثلاً، لا تُنْتِج بنفسها، أو مباشَرَةً، جاذبية؛ إنَّها تُنْتِج، فحسب، انحناءً للفضاء المحيط بها، والأقرب إليها؛ وإلى هذا "الانحناء"، وإليه فحسب، تُنْسَب الجاذبية (الأرضية) بظواهرها كافَّة.

أمَّا في أمْر الخَلْط بين "التسارُع" و"السرعة" لجهة تأثيرهما في "انحناء الزمكان"، فأقول إنَّ "التسارُع" لا "السرعة" هو الذي فيه يَكْمُن تفسير "انحناء الزمكان"؛ فكلَّما زاد تسارُع الحجرة (في ذلك الفضاء) اشتدَّ انحناء "الزمكان" الخاص بها؛ لكنَّ "الزمان"، مثلاً، لا ينحني (لا يتمدَّد، لا يتباطأ) في داخل الحجرة (الموجودة في الفضاء المستوي المنبسط) إذا ما كانت سرعتها "الثابتة" 100 كم/ث، أو 250 ألف كم/ث، على أنْ تظل تسير في مسارٍ مستقيم.

إنَّ "التسارُع"، في معناه الفيزيائي، هو كل تغيير في حركة الجسم، أكان هذا التغيير في "المقدار" أم في "الاتِّجاه"؛ فالجسم متسارِع إذا زادت، أو نقصت، سرعته، أو إذا خَرَج عن الاستقامة في خطِّ سيره، كأنْ ينعطف إلى اليمين أو إلى اليسار، أو ينحني مساره (كأنْ يسير في مسارٍ دائري).

لقد بَسَطْنا تأثيرات التسارع المتأتِّي من قوى خارجية؛ فهل نرى التأثيرات نفسها لتسارُعٍ متأتٍّ من الجاذبية؟

مُراقِبُنا الآن انتقل مع حجرته إلى فضاءٍ منحنٍ هو، على سبيل المثال، الفضاء المحيط بكتلة كوكب الأرض، والأقرب إليها.

وسأفْتَرِض أنَّ حجرته تسقط سقوطاً حُرَّاً نحو سطح الأرض من نقطة تَرْتَفِع قليلاً عن هذا السطح؛ ففي هذه الحال تزداد سرعتها، كل ثانية، 9.8 م (متر).

هذه الحجرة هي الآن ضمن فضاءٍ منحنٍ، أي ضمن حقل الجاذبية الأرضية؛ وهي تتسارَع في سقوطها الحر نحو سطح الأرض؛ فسرعتها تزداد، كل ثانية، 9.8 م (متر). لكنَّ مراقبنا لا يرى في داخل حجرته إلاَّ ما يَدُلُّ على انعدام الجاذبية؛ فهو عديم الوزن، وإذا أفْلَت جسماً من يده لا يسقط سقوطاً حُرَّاً؛ بل يظل ساكناً حيث أفْلَتَهُ، وإذا دَفَعَ جسما في اتِّجاه أُفقي يظل يسير في مسارٍ مستقيم، وبسرعة ثابتة (والضوء أيضاً يسير في داخل هذه الحجرة في مسارٍ مستقيم).

لو كانت الحجرة "مُغْلَقَة"، في أثناء سقوطها الحر نحو سطح الأرض، لَظنَّ مُراقِبنا أنَّ حجرته تعوم في الفضاء الحر من الجاذبية، ومن القوى الخارجية؛ فكل شيء في داخل حجرته يؤيِّد ظَنه هذا.

ولو دار مُراقِبنا مع حجرته في مدارٍ ثابت حول كوكب الأرض، أي ضمن فضائه المنحني، أو ضمن حقل جاذبيته، لرأى في داخل حجرته ظواهر انعدام الجاذبية التي يراها في أثناء السقوط الحر لحجرته؛ فهذه الحجرة هي الآن في تسارُعٍ متأتٍّ من الجاذبية الأرضية؛ لأنَّها تدور؛ فالدوران، ولو كان بسرعة ثابتة، يُعْتَبَر تسارُعاً؛ لأنَّه يمثِّل تغييراً (مستمراً) في "الاتِّجاه".

لكن، هل هذه الحجرة (التي تدور في مدارٍ ثابتٍ حول كتلة كوكب الأرض) في حركة متغيِّرة الاتِّجاه (دائماً) من وجهة نظر مُراقِبنا؟

كلاَّ، ليست في هذه الحال من الحركة؛ لأنَّ هذه الحجرة، ومن وجهة نظر مُراقِبنا، تسير دائماً في مسارٍ مستقيم؛ كيف لا وهو يرى أنَّها تَقْطَع دائماً "المسافة الأقصر بين نقطتين"؟!

تخيَّل أنَّ كوكب الأرض شفَّاف، وأنَّ السائر على سطحه يستطيع، من ثمَّ، أنْ يرى مركز أو باطن الكرة الأرضية؛ فإذا سِرْتَ في مسارٍ مستقيمٍ في موازاة خطِّ الاستواء (قاطعاً، كل ثانية، مسافةً هي الأقصر بين نقطتين) فإنَّكَ في هذه الحال كمُراقبنا الذي يدور مع حجرته في مدارٍ ثابتٍ حول كوكب الأرض.

في الحالتين، أيْ في حالة السقوط الحر وفي حالة الدوران، رأيْنا الحجرة تتسارَع مع أنَّ الجاذبية ليست بـ "قوَّة (خارجية)"، ومع أنَّ الفضاء (الذي تتسارَع فيه) يخلو من "القوى (الخارجية)"، أي من قوى الدَّفْع والسَّحب، ومع أنَّ هذه الحجرة "قاصِرة ذاتياً"، بمعنى أنَّها لا تستطيع من تلقاء نفسها أنْ تزيد سرعتها (في حالة السقوط الحر) أو أنْ تُغيِّر اتِّجاه حركتها (في حالة الدوران في مدارٍ ثابِتٍ حول كوكب الأرض).

"انعدام الجاذبية" رأيْناه في الفضاء البعيد عن كل مَصَادِ (منابِع، حقول) الجاذبية؛ ورأيْناه في داخل حجرة صغيرة تَقِف، أو تعوم، في هذا الفضاء؛ ورأيْناه في داخل حجرة صغيرة تسقط سقوطاً حُرَّاً نحو سطح الأرض، مثلاً، أو تدور في مدارٍ ثابِتٍ حول كوكب الأرض، مثلاً.

إنَّها، أيْ الجاذبية، تنعدم "عالمياً (أيْ كونياً)"، أو "محلِّياً (أيْ موضعياً)" ضِمْن حقول الجاذبية؛ وإنَّها تُوْجَد "عالمياً"، حيث تُوْجَد الكُتَل الضخمة كالنجوم والكواكب، وتُوْجَد "محلِّياً"، في الفضاء الحر من الجاذبية، من طريق "القوى الخارجية".

حيث تنعدم "عالمياً" يمكن توليدها "محلِّياً" من طريق "قوى خارجية"؛ وحيث تُوْجَد "عالمياً" يمكن إلغاؤها "محلِّياً"؛ لكن ليس بـ "قوى خارجية".

تخيَّل الآن أنَّكَ في داخل حجرة صغيرة معزولة عن العالم الخارجي، أي لا نوافذ لها؛ وأنَّ حجرتك تسير الآن في الفضاء الحُرِّ من الجاذبية.

إنَّها تسير بسرعة ثابتة، في مسارٍ مستقيم؛ وأنتَ في داخلها عديم الوزن، تعوم عوماً حُرَّاً، لا تعرف (في داخلها) شيئاً من نتائج التسارع المتأتِّي من قوى خارجية، ولا من ظواهر الجاذبية التي تَعْرِف.

فجأةً، ظهر كوكب، معترِضاً سبيلك.

أنتَ لم تَرَه؛ لأنَّ حجرتك معزولة عن العالم الخارجي.

ولقد شرعت حجرتكَ تسقط سقوطاً حُرَّاً (متسارِعاً) في المحيط الفضائي للكوكب، والذي هو على هيئة "حُفْرة".

إنَّكَ لن ترى أيَّ فَرْق، وكأنَّ حجرتك ما زالت على حالها في ذاك الفضاء؛ ولن تشعر بتزايد سرعتها.

حجرتكَ توقَّفت عن السقوط الحر، لتشرع تدور في مدارٍ (ثابت) حول هذا الكوكب.

وفي حالها الثالثة هذه، لن ترى أيضاً أي فَرْق.

الفَرْق لن يحدث، ولن تراه وتشعر به، إلاَّ إذا اتَّصَلت والتصَقَت حجرتكَ (في طريقة ما) بـ "سطح" هذا الكوكب.

عندئذٍ، تكتسب أنت (وهي وكل ما فيها من أجسام) وزناً، ويصبح لحجرتكَ "أرضية"، ويصبح ممكناً أنْ تُسْقِط شيئاً إلى أرضيتها، وأنْ تقذف شيئاً نحو سقفها ليسقط إلى أرضيتها سقوطاً متزايد السرعة بعد ارتفاعه ارتفاعاً متضائل السرعة، وأنْ ترى انحناء المسارات في داخلها.
وهذا الفَرْق، بأوجهه كافة، تراه وتشعر به أيضاً إذا ما تسارعت حجرتكَ في الفضاء الحُرِّ من الجاذبية تسارعاً متأتياً من قوى خارجية.

بحسب مبدأ "التكافؤ" لآينشتاين، والخاص بالصلة بين "التسارُع" و"الجاذبية"، يتَّضِح لنا، ويتأكَّد، أنَّ لكليهما، أيْ لـ "التسارُع" ولـ "الجاذبية"، "التأثيرات" نفسها؛ ولقد اتَّضَح لنا، وتأكَّد، أيضاً، الفَرْق (أو الفروق) بين تأثيرات التسارُع المتأتِّي من قوَّة خارجية وتأثيرات التسارع المتأتِّي من الجاذبية، التي ليست بـ "قوَّة"، بحسب نظرية "النسبية العامة" لآينشتاين.

وبما يوافِق هذه النظرية، التي تَنْسِب "الجاذبية"، بظواهرها كافة، إلى انحناء الفضاء، ولتوضيح أنَّ مبدأ "التكافؤ" ذاك لا يعني، ويجب ألاَّ يعني، أنَّ "التسارُع" و"الجاذبية" هما شيء واحد، دَعُونا نتخيَّل كتلة ضخمة، تَعْدِل كتلة كوكب الأرض، تسير، في فضاءٍ حُرٍّ من الجاذبية، ومن القوى الخارجية، بسرعة ثابتة، وفي خطٍّ مستقيم، فلا تدور حول محور لها، كما لا تدور حول كتلة أضخم "كالشمس".

لِنَتَخَيَّل هذا، وَلْنَسْأل السؤال الآتي: هل تَعْرِف هذه الكتلة (غير المتسارعة) ظواهر الجاذبية؟

بحسب الفكرة الجوهرية لنظرية "النسبية العامة"، أو لنظرية آينشتاين في الجاذبية، لا بدَّ لهذه الكتلة من أنْ تَعْرِف ظواهر الجاذبية كافة؛ فهذه الكتلة تتسبَّب بانحناء الفضاء المحيط بها، والأقرب إليها؛ أمَّا "كيف" تتسبَّب بذلك فهذا أمْرٌ لم يتَّضِح بعد؛ وإنْ كان اتِّضاحه يمكن أنْ يتأتَّى من مدِّ جسورٍ بين "النسبية العامة" وبين النظرية "الموجية"، أيْ نظرية انتقال تأثير الجاذبية في الفضاء على شكل موجات، والنظرية "الجسيمية"، أيْ النظرية التي تَنْسِب تأثير الجاذبية إلى جسيم ( افتراضي حامِل أو ناقل لها) يسمَّى "غرافيتون" Graviton.

إنَّكَ لو وقَفْتَ على سطح تلك الكتلة (التخيُّلية) لاكْتَسَبْت وزناً؛ ولو أجْرَيْت بعض التجارب لتأكَّد لك من خلالها أنَّ ثمَّة "سرعة إفلات" من جاذبيتها، وأنَّ الأجسام تسقط سقوطاً حُرَّاً إلى سطحها، وأنَّ المسار الأفقي للجسم أو الضوء ينحني (نحو الداخل، أو في اتِّجاه سطحها) ضمن حقل جاذبيتها، أو ضمن منحناها الفضائي، وأنَّ جسماً قَذّفْته إلى أعلى بقوَّة شديدة قد شرع يدور في مدارٍ ثابتٍ حولها.

#جواد_البشيتي (هاشتاغ)      

---

اشترك في قناة ‫«الحوار المتمدن» على اليوتيوب
حوار مع الكاتب البحريني هشام عقيل حول الفكر الماركسي والتحديات التي يواجهها اليوم، اجرت الحوار: سوزان امين	حوار مع الكاتبة السودانية شادية عبد المنعم حول الصراع المسلح في السودان وتاثيراته على حياة الجماهير، اجرت الحوار: بيان بدل

كيف تدعم-ين الحوار المتمدن واليسار والعلمانية على الانترنت؟

تابعونا على:

الفيسبوك

التويتر

اليوتيوب

RSS

الانستغرام

لينكدإن

تيلكرام

بنترست

تمبلر

بلوكر

فليبورد

الموبايل

كيفية إشراك-إيصال مواضيعكم أو مواضيع تهمكم  إلى اكبر عدد ممكن من القراء والقارئات