اهميت نسبيت عام در زندگى روزمره
آيا نسبيت عام در زندگى روزمره ما اهميت دارد؟ بستگى دارد توقع مان از زندگى چه باشد. دو مثال زير موضوع را روشن مى كند.
امروز مردم توقع دارند كه بتوان زمين لرزه را پيش بينى كرد تا از فاجعه هايى كه پيشتر طبيعى يا آسمان ناميده مى شد جلوگيرى شود. اين كار نيازمند آن است كه شبكه اى از ايستگاه هاى لرزه نگارى در سطح زمين ايجاد شود. هر ايستگاه لرزه نگارى در واقع سه ابزار بسيار مهم دارد: يكى لرزه نگار كه وسيله اى است كه لرزش هاى زمين را ثبت مى كند، يك ساعت دقيق كه بايد زمان را ثبت كند و يك فرستنده كه بايد اطلاعات را به ايستگاه هاى مركزى بفرستد. نقش ساعت در اينجا بسيار مهم است. وقتى در يك جاى زمين لرزه اى روى مى دهد موجى در سطح و عمق زمين راه مى افتد و به ايستگاه هاى مختلف مى رسد. هر ايستگاه موجى را كه به آن رسيده ثبت مى كند. براى آنكه كانون زمين لرزه و ساختار زمين شناختى مسير آن معلوم شود، بايد دانست كه دقيقاً موجى كى به كدام ايستگاه رسيده است. بدون چنين اطلاعى آنچه لرزه نگارها ثبت مى كنند بسيار كم ارزش است. بنابراين بايد ساعت هايى كه در ايستگاه هاى لرزه شناسى هست با دقت كار كنند و علاوه بر آن با دقت با هم همزمان شده باشند. اين كار بايد با دقت بسيار زيادى انجام شده باشد و در اينجا است كه نسبيت عام وارد مى شود. فيزيك پيشه ها سال ها است كه تصحيح هاى نسبيت عامى را در اين همزمان كردن و تنظيم كردن ساعت ها رعايت مى كنند.7 پس اگر دوست داريم سيستم لرزه نگارى جهانى بتواند اطلاعات درستى از زمين لرزه ها ثبت كند تا زمين فيزيك پيشه ها به كمك آنها بتوانند شناخت كامل ترى از زمين لرزه پيدا كنند، تا بتوان زمين لرزه ها را پيش بينى كرد و از فاجعه ها جلوگيرى كرد، آن وقت مى بينيم در زندگى روزمره هم به نسبيت عام نيازمنديم. توقع ديگرى كه امروز مردم دارند اين است كه وسيله اى داشته باشند كه در هر جا كه هستند موقعيت شان را نشان بدهد. چنين فناورى اى اكنون هست. آمريكا ماهواره هايى مى سازد و آنها را در مدار هايى به دور زمين قرار مى دهد. اين ماهواره ها به همراه چند ايستگاه زمين سيستمى را مى سازند كه جى پى اس نام دارد.8 هر يك از اين ماهواره ها در واقع يك ساعت اتمى بسيار دقيق و يك فرستنده است. فرستنده در هر لحظه اطلاعاتى را به زمين مى فرستد. يكى از مهم ترين اطلاعات زمانى است كه ساعت توى ماهواره نشان مى دهد. اين اطلاعات چنانند كه اگر در نقطه اى روى زمين بتوانيم همزمان اطلاعاتى را كه چهار ماهواره مى فرستند بگيريم، مى توانيم با محاسباتى مكان خود را تعيين كنيم. براى آنكه بتوانيم با دقت بهترى از چند صد متر مكان يابى كنيم، بايد تصحيح هاى نسبت عامى را هم وارد كنيم. پس اگر دوست داريم سيستم مكان يابى ما بتواند بين كوچه هاى مختلف يك خيابان فرق بگذارد، مى بينيم كه در زندگى روزمره هم به نسبيت عام نيازمنديم.
*گروه فيزيك، دانشگاه الزهرا
پى نوشت ها
1- خود اينشتين اين كشف را شادترين رويداد، زندگى اش ناميد.
2- اتاقك را از هر جايى كه ول كنيم و با هر سرعت اوليه اى كه ول كنيم اين حرف درست است. از جمله اگر اتاقك را از ارتفاع چند هزار كيلومترى و با چنان سرعتى رها كنيم كه به دور زمين بگردد! ماهواره هايى كه به دور زمين مى گردند دقيقاً چنين اتاقك هايى هستند و آنچه مشاهده مى شود اين است كه در اين سفينه ها هيچ چيز وزن ندارد!
3- ريمان كه مى خواست در دانشگاه گتنيگن استخدام شود، مى بايست به رسم آن روز سه مطلب به هيات داوران پيشنهاد كند و درباره يكى از آنها به انتخاب هيات داوران سخنرانى كند. گاوس جزء داوران بود و يكى از عناوينى كه ريمان انتخاب كرده بود براى گاوس بسيار جذاب بود: درباره فرض هايى كه اساس هندسه اند. گاوس اين موضوع را انتخاب كرد و ريمان در يك سخنرانى اساس چيزى را بيان كرد كه امروزه هندسه ريمانى نام دارد.
4- در واقع پس از اين دوره اينشتين يكى از هندسه پيشه هاى بزرگ بود؛ هم تراز هندسه پيشه هايى مثل الى كارتان و هرمان وايل.
5- نسبيت عام در 1915 يعنى درست وسط جنگ جهانى اول تكميل شد. شوارتس شيلد در اين موقع افسر بود و در سال 1916 بر اثر بيمارى درگذشت. يك نفر وسط جنگ نظريه اى ساخته كه گرانش و نسبيت خاص را آشتى بدهد، يكى ديگر وسط همين جنگ به فكر حل كردن اين معادله هاى جديد افتاده و تازه يكى از دانش پيشه هاى كشور دشمن به اين فكر افتاده كه برويم وسط دريا از خورشيدگرفتگى عكس بگيريم، ببينيم اين حرف ها درست است يا نه!
6- هر وقت از مدل استاندارد چيزى نام برده مى شود، منظور اين است كه اين مدل آنقدر موفق است كه تقريباً همه فيزيك پيشه هاى آن رشته به درست بودن آن اعتقاد پيدا كرده اند و آن را مبناى كار هاى بعدى گذاشته اند. البته اگر فيزيك پيشه هايى بتوانند نشان بدهند كه يك «مدل استاندارد»ى درست نيست، كار بزرگى كرده اند.
7- اگر نكنند نتيجه غلط مى شود. در واقع اگر امروز با صرف هزينه بسيار يك ساعت اتمى فوق دقيق بخريد و به خانه بياوريد، بايد ارتفاع خانه تان از سطح دريا را با دقت تعيين كنيد و آن را به كامپيوتر ساعت بدهيد. ساعت بر مبناى معادله هاى نسبيت عامى براى شما زمان سنجى مى كند. تازه در اين وضعيت ساعت شما در واقع يك كرونومتر است. براى آنكه آن را با ساعت رسمى (ut يا Gmt) به دقت همزمان كنيد بايد باز هم تصحيح هاى نسبيت عامى را محاسبه و اعمال كنيد!
8- روس ها هم سيستم مشابهى دارند به نام Glonass.
بزرگ ترين اشتباه اينشتين
بعد از تكميل نسبيت عام اينشتين به اين مسئله پرداخت كه معادله هايى كه نوشته چه چيزى براى كل جهان يا كيهان پيش بينى مى كنند. فرض هايى بسيار معقول و كلى براى كل كيهان كرد. مثلاً اينكه كيهان در مقياس هاى بزرگ نه مركز مرجحى دارد نه امتداد. مرجحى معادله ها را حل كرد و در كمال تعجب ديد كه حل ايستا ندارند: يا جهان در حال بزرگ شدن است يا در حال كوچك شدن، در گذشته اى متناهى از يك نقطه آغاز شده و ممكن است در آينده اى متناهى به يك نقطه بينجامد! از اين حل خوشش نيامد. دستى در معادله هايش برد. جمله اى به آنها افزود. در اين جمله ثابتى ظاهر مى شود كه آن را ثابت كيهان شناختى نامگذارى كرد. اگر اين ثابت كه آن را با ؟ نشان مى دهند، صفر باشد، معادله ها مى شوند همان معادله هاى قبلى اگر لاندا مثبت باشد، جلوى انبساط عالم گرفته مى شود و اگر لاندا منفى باشد، جهان به نحو فزاينده اى منبسط مى شود. چند سال بعد ادوين هابل منجم آمريكايى انبساط جهان را كشف كرد! پس از آن اينشتين گفت اين افزودن جمله كيهان شناختى به معادله هايش بزرگ ترين اشتباه زندگى اش بوده. امروز يك نظريه بسيار موفق براى كيهان شناخت داريم موسوم به مدل استاندارد كيهان شناخت.6 يكى از سنگ هاى اصلى اين بناى بسيار عظيم و زيبا نسبيت عام است
سه قدرتى كه در جهان حكومت مى كنند
«2 راه براى زندگى است:
يكى از اين تفكر كه هيچ چيز يك معجزه نيست. ديگر اين تفكر كه همه چيز يك معجزه است»
آلبرت اينشتين (1955-1897)
بيشتر اوقات ساكت و خاموش بود و هرگز بازى هاى كودكان را دوست نداشت. آن روزها وقتى سربازان با غرش طلب ها در خيابان هاى مونيخ به حركت درمى آمدند، پنجره هاى عمارت ها براى ديدن آنها باز مى شد اما هنگامى كه آلبرت كوچك با پدر و مادرش با چنين صحنه هايى برخورد مى كردند برخلاف كودكان ديگر به گريه و زارى مى پرداخت. از همان دوران كودكى از «اجبار» جمعى توسط عده اى ديگر تنفر داشت. سرانجام پسر بچه يهودى ما به مدرسه كاتوليك ها رفت و هيچ وقت دروغ نمى گفت. شاگردان مدرسه نام او را «شرافتمند» گذاشته بودند و همه او را شاگردى خيالباف و دوست داشتنى مى دانستند. پدر و مادرش گرچه از ديرفهمى او نگران بودند اما اين قضيه را پنهان مى كردند. مادرش يك روز گفت «شايد روزى او استاد بزرگى شود» در مواقعى كه فاميل و آشنايان دسته جمعى به تپه هاى سرسبز اطراف مى رفتند و همه بچه ها دسته جمعى دنبال بالا رفتن از تپه و بازى هاى خاص كودكان بودند ولى آلبرت به گوشه اى مى رفت و ساعت ها به برگ درختان و حركت موج گونه درختان موقع وزش باد يا حركت مورچه ها يا ملخ ها خيره مى شد و متفكرانه غرق در طبيعت مى شد. در يكى از روزهاى ماه ژوئن 1905 مردى جوان با موهاى ژوليده خسته و وامانده به اداره پست شهر «برن» آمد و بسته نسبتاً بزرگى را كه روكش آن از زرورق هاى سيگار بود به دست كارمند داد.
آدرس: «مجله عملى آنالن در رشته فيزيك در لايپزيك آلمان» وقتى كه مرد برمى گشت آرامش فكرى نداشت. نتيجه سال ها كوشش شديد فكرى و زحمت بسيار فشرده مغز او بود كه پست شد. مرد آنقدر خسته بود كه چند روز بر سر كار خود در اداره ثبت اختراعات برن حاضر نشد. سال 1905 در مجله آنالن فيزيك، 5 مقاله از او درج شد. مقاله اى تحت عنوان «سنجش ابعاد مولكول از يك راه نو» كه در دانشگاه را براى اين كارمند ناشناس گشود.
مقاله اى تحت عنوان «درباره نظريه مربوط به توليد و تبديل نور» كه بعدها نام «فتوالكتريك» گرفت براى او جايزه نوبل را به ارمغان آورد. اين كشف او بر اعتبار فيزيك كوانتوم افزود و به كارهاى طيف نگارى كمك كرد. سومين مقاله مربوط به «حركت كوچكترين ذره شناور در يك مايع» است كه زمانى موضوع تحقيقات رابرت براون گياه شناس معروف انگليسى بود. چهارمين مقاله «الكتروديناميك اجسام متحرك» بود. اين مقاله عجيب و غريبى بود! چرا كه هيچ زيرنويس و منبع و ماخذى نداشت و نويسنده به هيچ دانشمند قبلى استناد نكرده است. اين مقاله در نمايش خطوط كلى نظريه نسبيت نوشته شده بود.
و مقاله پنجم «آيا سختى يك جسم به انرژى محتوى آن بستگى دارد؟» كه يك جورهايى به قصد بيان نظريه نسبيت از وجود نيرويى شگرف و بى سابقه خبر داد. آلبرت آنقدر معروف شده بود كه ديگر همه او را در دنيا مى شناختند. از كشورهاى ديگر دعوتنامه دريافت كرد كه براى سخنرانى يا زندگى به آنجا برود. او به انگليس، فرانسه و ژاپن رفت و سرانجام به آمريكا و پرينستون. روزى 2 دانشجوى آمريكايى بر سر شهرت اينشتين شرط بندى مى كنند. لذا نامه اى به نام و نشانى كوتاه و مختصر «پروفسور اينشتين، اروپا» پست كردند كه اين نامه بدون تاخير به مقصد رسيد. دخترى از اهالى پرينستون غالب روزها منزل خود را ترك مى كرد و به منزل اينشتين مى رفت. مادر او از اين موضوع متعجب شده و از دخترك توضيح خواست و دخترك گفت، مسئله رياضى مدرسه را نمى توانستم در منزل حل كنم و مردم مى گفتند كه در خانه شماره 112 رياضيدان بزرگى زندگى مى كند كه درعين حال مرد بسيار خوبى است، به خانه او رفتم و از او خواهش كردم كه در حل مسئله به من كمك كند، وى با كمال ميل قبول كرد و مسئله را بسيار خوب براى من توضيح داد و وقتى كه او شرح مى داد مسئله خيلى ساده تر از آن بود كه معلم مدرسه براى بچه ها بيان مى كرد. و در آخر هم به من گفت، هر وقت مسئله و مشكلى داشتى كه نتوانستى آن را حل كنى پيش من بيا. مادر از اين كار دختر خود ناراحت شد و از اينشتين عذرخواهى كرد. اما اينشتين پاسخ داد: هيچ گونه عذرخواهى لازم نيست، قطعاً من ضمن صحبت با اين كودك خيلى بيشتر از او آموختم تا او از من. پروفسور آلبرت اينشتين روز دوشنبه 28 فروردين سال 1334 مصادف با 28 آوريل 1955 جهان پرآشوب را وداع گفت.
بنابر وصيت اينشتين هيچ گونه تشييع جنازه اى از او به عمل نيامد.
دانشگاه تهران نيز تلگراف تسليتى به مناسبت درگذشت آلبرت اينشتين مخابره كرد و مجلس يادبودى برپا ساخت. جواهر لعل نهرو نخست وزير هند بحق در مورد وى گفته است «وى دانشمند بزرگ اين عصر و به واقع يكى از جويندگان عدالت و راستى بود كه هرگز با ناراستى و ظلم مصالحه نكرد». اينشتين درباره تدريس فيزيك به كودكان تفكر بسيار كرده بود. و نظرهاى جالب توجهى داشت و بر خلاف اغلب دانشمندان كه از تدريس مطالب مقدماتى عار دارند، همواره اظهار تاسف مى كرد كه هيچ وقت فرصت تدريس در مدرسه متوسطه نداشته است!
