|
اینشتین به عنوان اصل پذیرفته بود که: نمی توان در
عالم جسمی را به عنوان ساکن مشخص کرد. اما اینکه تنوع حرکات، موجب
پیدایش اجسام متنوع و مختلف است، حرفی نیست که اختصاص به او داشته
باشد؛ دیگران در گذشته قبل از اینشتین آنرا متذکر شده اند. او
میگوید: امتداد زمانی از امتداد مکانی انفکاک ندارد، و حجم عالم
طبیعت از چهار بعد بوجود آمده است: سه بعد معروف (طول و عرض و
ارتفاع) و بعد چهارم زمان است.
نیوتن زمان را به سیالی تشبیه کرد که بطور یکنواخت جریان دارد،
بدون آنکه رابطه ای با اشیاء خارجی داشته باشد. از دیدگاه او لحظات
این زمان مطلق رشته ای شبیه نقاط یک خط مستقیم تشکیل میدهند. و آن
اساسی که این لحظات دنبال یکدیگر می آیند مستقل از تمام حوادث است؛
اما حوادث، هر یک برخی از این لحظات را اشغال میکنند. این عقیدۀ
نیوتن که زمان مطلق، مستقل از آنچه در جهان رخ میدهد وجود دارد،
حتی مورد انتقاد معاصرین او از جمله لایب نیتس قرار گرفت. لایب
نیتس معتقد بود که حوادث اساسی ترند، و لحظات مفاهیم انتزاعی هستند،
یعنی مجموعه هائی از حوادث همزمان. ما زمان را از حوادث انتزاع
میکنیم، و زمان در حقیقت معرف ترتیبی است که حوادث رخ میدهند.
أینشتین فرض وجود زمان مطلق را رد کرد، و نقطه شروع تحقیقاتش این
بود که میخواست نظریه الکترومغناطیسی ماکسول را با بقیه قضایای
فیزیکی که مبتنی بر مکانیک نیوتن بود آشتی دهد.
نیوتن در کتاب اصولش گفته است که: حرکات اجسام در یک فضای معین یکی
است، خواه این فضا ساکن باشد خواه در حرکت یکنواخت. یعنی آزمایشهای
مکانیکی محض باید همواره یک نتیجه بدهند، چه در آزمایشگاهی ساکن
روی زمین انجام شوند و چه در یک کشتی که حرکت یکنواخت دارد؛ مثلا
سنگی که از دست رها میشود در هر دو دستگاه یک شتاب دارد. این مطلب
که یکی از اصول نسبیت است با تئوری ماکسول سازگار نبود؛ چه طبق
نظریه ماکسول بوسیله یک آزمایش الکتریکی یا نوری میتوان بین این دو
نوع تمایز قائل شد. فلهذا أینشتین گفت: نه تنها قوانین مکانیک بلکه
حتی قوانین الکترو مغناطیسی (که حاکم بر پدیده های نوری و الکتریکی
هستند) هم باید برای تمام ناظرهائی که نسبت به هم حرکت یکنواخت
دارند یکی باشد؛ و از جمله سرعت نور باید برای تمامی این ناظرها
برابر باشد.
أینشتین در تحلیلی که از حرکت کرد به این نتیجه رسید که: اندازه
گیری زمان بستگی به مفهوم همزمانی دارد. و به نظر او تمام قضایائی
که در آنها زمان سهمی دارد همواره قضایائی دربارۀ حوادث همزمان
هستند؛ مثلا وقتی میگوئیم قطار در ساعت 6 به اینجا میرسد منظور ما
اینستکه رسیدن عقربه کوچک ساعت در مقابل شمارۀ 6 و رسیدن قطار به
ایستگاه، همزمان هستند. فعلیهذا همزمانی امری است نسبی.
أینشتین به این نتیجه رسید که: اگر فاصله یک شیء خارجی تا ناظر
معلوم باشد، و سرعت علامتی که آن شیء را با ناظر مربوط میکند (صورت
و یا نور و یا امواج الکترومغناطیسی) نیز معلوم باشد، در اینصورت
میتوان زمان وقوع یک حادثه را حساب کرد؛ اما محاسبه برای هر ناظری
یگانه خواهد بود و برای ناظرهای مختلف، متفاوت است.
قبلا چنین فکر میشد که اگر از روی مشاهدۀ یک حادثه، زمان وقوع آنرا
حساب کنیم، تمامی حوادث را میتوان بصورت یک رشته زمانی واحد مرتب
کرد، و بالنتیجه تمام ناظرها برای زمان وقوع هر حادثه یک نتیجۀ
عددی واحد بدست می آورند؛ او این مطلب را رد کرد و گفت: چنانچه بین
حوادث خارجی و ناظر هیچ ارتباط آنی وجود نداشته باشد سریعترین
وسیله ارتباط که امواج الکترو مغناطیسی (نوری) است، این امواج
سرعتشان نسبت به تمام ناظرهائی که حرکت یکنواخت دارند یکی است. و
اما ناظرهائی که نسبت به هم در حرکت می باشند به زمان وقوع حوادث،
اعداد مختلفی را نسبت میدهند.
و چند قضیه استنتاج کرد:
اول: اینکه یک ساعت که نسبت به یک ناظر در حرکت است، نسبت به ساعتی
مشابه که برای آن ناظر ساکن است کندتر کار میکند. (این قضیه به
اتساع زمان موسوم شده است.) از نظر او اتساع زمان پدیده ایست ناشی
از عمل اندازه گیری.
دوم: آنکه قوانین نیوتنی حرکت که قبلا بعنوان پایه های فیزیک تلقی
میشدند، باید تغییر کنند. از جمله جرم یک جسم که قبلا به نظر می
آمد مستقل از حرکتش باشد باید با حرکتش زیاد شود؛ و در نتیجه یک
نیروی معین، وقتیکه سرعت جسم افزایش می یابد، تأثیر کمتری در تغییر
سرعت آن می گذارد، و در نتیجه هیچ ذره ای نمی تواند سرعت نور را
کسب کند؛ و اگر ساعتی می توانست با سرعت نور حرکت کند همواره یک
زمان را نشان میداد.
سوم: آنکه طولها در جهت حرکت کوتاه میشوند. یعنی اگر ما نسبت به یک
خط کش در حرکت باشیم، طولی که توسط اندازه گیری برای آن بدست می
آوریم کوتاهتر است از طولی که در صورت سکون خط کش بدست می آوریم.
این کوتاه شدن طولها نیز ناشی از عمل اندازه گیری است.
در زمان حاضر شواهد تجربی برای پدیده های اتساع زمان و کوتاه شدن
طول ها وجود دارد. در نسبیت خاص، برای هر ناظر یک زمان مخصوص تعریف
میکنند. زمان مخصوص هر ناظر زمانی است که ساعت همراه او نشان
میدهد. ضمنا هر ناظر به هر حادثه ای که در جای دیگر اتفاق افتد، یک
زمان مختص به او نسبت میدهد که میتواند آنرا از روی اطلاعاتی که
دربارۀ محل وقوع حادثه دارد و سرعت علامتی که او را با آن حادثه
مربوط میکند حساب نماید. برای حوادث محلی زمان مختص به آنها با
زمان مخصوص به ناظر یکی است. از دیدگاه یک ناظر، تمام حوادثی که یک
زمان مختص به آنها دارد، یک حالت لحظه ای جهان را مشخص میکند. پس
در حالیکه برای نیوتن زمان مستقل از جهان بود، برای أینشتین جنبه
ای از رابطه بین این جهان و ناظر است.
از دیدگاه نسبیت خاص، نه تنها فاصله زمانی بین دو حادثه بستگی به
ناظر دارد بلکه حتی ترتیب زمانی آنها (از لحاظ تقدم و تأخر) نیز
بستگی به ناظر دارد. اما در اینجا نیز نشان میدهند که برای حوادثی
که رابطه علت و معلولی دارند، ترتیب وقوع آنها بهم نمی خورد.
محمد نظری
دانستنی های فیزیک
مرز بین ایمان و تجربه
نامه سرگشاده به
حضرت آیت الله هاشمی رفسنجانی
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25
26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40
آخرین
مقالات |
