گرانش، از نیوتن تا اینشتین- بخش اول

نظریه‌ی نسبیت خاص، فقط برای وضعیت‌هایی خاص کاربرد دارد، یعنی وضعیت‌هایی که در آن‌ها همه‌ی اجسام با سرعت ثابت در حرکت هستند. به سخن دیگر، این نظریه‌ برای جسمی که دارای شتاب باشد، کاربردی ندارد. در نتیجه، اینشتین سعی کرد تا نظریه‌اش را دوباره بازسازی کند، به‌گونه‌ای که نظریه‌ی جدید با وضعیت‌هایی که با افزایش یا کاهش سرعت همراه‌اند، نیز مطابقت داشته باشد. این تکامل بزرگ در تئوری نسبیت خاص، خیلی زود با عنوان اصل نسبیت عام شناخته شد. زیرا این نظریه‌ی جدید برای وضعیت‌های کلی‌تر و عمومی‌تر کاربرد داشت.

هنگامی‌که اینشتین نخستین پیروزی را برای ابداع نظریه‌ی نسبیت عام در سال ۱۹۰۷ به دست آورد، وی از این موقعیت چنین نام برد:
" موفق‌ترین و خوشحال ‌کننده‌ترین اندیشه‌ی من در طول زندگی".
اما آنچه که پس از آن پیش آمد، یک دوره‌ی هشت‌ساله‌ی همراه با آزار و ناراحتی بود.
او درباره‌ی رنج و دردسری که در راه کوشش خود برای ابداع تئوری اصل نسبیت عام متحمل گردیده بود، گفت که آن نظریه وی را مجبور می‌ساخت نسبت به جوانب دیگر زندگی شخصی‌اش بی‌توجه باشد و آن را نادیده بگیرد. او چنین اظهار داشت:
"" من نمی‌توانم حتی زمانی را برای نوشتن بیابم، زیرا درگیر افکار اصلی و مهمی هستم. تمامی روز و شب به مغزم فشار می‌آورم تا درباره‌ی چیزهایی که به تدریج در طی دو سال گذشته پی برده‌ام، بیاندیشم و پیشرفتی ناگهانی را در مسائل اساسی و بنیادی به دست آورم".
منظور اینشتین از بیان چیزهای واقعاً بزرگ و مهم و مسائل اساسی و بنیادی، اشاره‌ای به این حقیقت بود که به نظر می‌رسید تئوری نسبیت عام، او را به سوی نظریه‌ی جدید درباره‌ی نیروی جاذبه هدایت نموده است. اگر اینشتین در این مورد، درست می‌گفت، بنابراین دانشمندان علم فیزیک مجبور می‌شدند تا نظریه‌ی اسحاق نیوتون را که یکی از خدایان علم فیزیک بود،‌ مورد تردید و سوال قرار دهند.

از دیر باز دست کم از زمان یونانیان، همواره دو مسئله مورد توجه بود:

تمایل اجسام به سقوط به طرف زمین هنگام رها شدن.
حرکات سیارات ، از جمله خورشید و ماه که در آن زمان سیاره محسوب می‌شدند.

در گذشته این دو موضوع را جدا از هم می‌دانستند. یکی از دستاوردهای بزرگ جناب آقای آیزاک نیوتن این بود که نتیجه گرفت: این دو موضوع در واقع امر واحدی هستند و از قوانین یکسانی پیروی می‌کنند. در سال ۱۶۶۵ ، پس از تعطیلی مدرسه بخاطر شیوع طاعون ، نیوتن که در آن زمان ۲۳ سال داشت، از کمبریج به لینکلن شایر رفت. او در حدود پنجاه سال بعد نوشت:

« در همان سال (۱۶۶۵) این فکر به نظرم آمد که نیروی لازم برای نگه داشتن ماه در مدارش و نیروی گرانش در سطح زمین با تقریب خوبی باهم مشابهند».
وویلیام استوکلی ، یکی از دوستان جوان اسحاق نیوتن می‌نویسد، وقتی با آیزاک نیوتن زیر درختان سیب یک باغ مشغول صرف چای بوده است آیزاک نیوتن به او گفته که ایده گرانش در یک چنین جایی به ذهنش خطور کرده است. استوکس می‌نویسد:
« او در حالی که نشسته و در فکر فرو رفته بود، سقوط یک سیب توجهش را جلب می‌کند و به مفهوم گرانش پی می‌برد. پس از آن به تدریج خاصیت گرانش را در مورد حرکت زمین و اجسام سماوی بکار می‌برد و … ." البته باید گفت: اینکه سیب مذکور به سر نیوتن خورده است یا خیر معلوم نیست!»

آیزاک نیوتن تا سال ۱۶۷۸ ، یعنی تقریبا تا ۲۲ سال پس از درک مفهوم اساسی گرانش نتایج محاسبات خود را بطور کامل منتشر نکرد. در این سال دستاوردهایش را در کتاب مشهور اصول که از آثار بزرگ اوست منتشر کرد. از دلایلی که باعث می‌شد او نتایج خود را انتشار ندهد، می‌توان به دو دلیل اشاره کرد: یکی شعاع زمین ، که برای انجام محاسبات لازم بود و اسحاق نیوتن آن را نمی‌دانست و دیگری ، نیوتن بطور کلی از انتشار نتایج کار خود ابا داشت. زیرا مردی کمرو و درونگرا بود و از بحث و جدل نفرت داشت.
راسل در مورد او می‌گوید:
 اگر او با مخالفتهایی که گالیله با آنها مواجه بود روبرو می‌شد، شاید هرگز حتی یک سطر هم منتشر نمی‌کرد. در واقع ، ادموند هالی (که ستاره دنباله‌دار هالی به نام اوست) باعث شد نیوتن کتاب اصول را منتشر کند. اسحاق نیوتن در کتاب اصول از حد مسائل سیب – زمین فراتر می‌رود و قانون گرانش خود را به تمام اجسام تعمیم می‌دهد.

نفل از Physics -Bigbangpages

گرانش، از نیوتن تا اینشتین: بخش اول، بخش دوم، بخش سوم، بخش چهارم، بخش پنجم، بخش ششم، بخش هفتم، بخش هشتم، بخش نهم، بخش دهم

عطف به عتف - نگاهی به پژوهش و ISI در ایران

امید عمومی - نامه به ریاست جمهوری

مرز بین ایمان و تجربه  

نامه سرگشاده به حضرت آیت الله هاشمی رفسنجانی

آخرین مقالات