گرانش، از نیوتن تا اینشتین- بخش ششم

متأسفانه جامعه‌ی دانشمندان علم فیزیک به طور کامل، از محاسبات اینشتین راضی نبودند. اساساً استقرار و بقای یک نظریه‌ی علمی با احتیاط و محافظه‌کارانه صورت می‌پذیرد. بعضا،ً هم به لحاظ علمی و هم به لحاظ دلایل احساسی. اگر نظریه‌ی جدید بر نظریه‌ی قبلی چیره گردد، نظریه‌ی پیشین می‌بایست فراموش گردد و آن‌ چه از یک ساختار علمی بر جای می‌ماند، باید با تئوری جدید سازگاری پیدا کند. تنها اگر ثابت شود که نظریه‌ی جدید مؤثر بوده و کارایی دارد، چنین تحولی توجیه‌کننده است.

فشار و سنگینی روند اثبات یک نظریه، همیشه بر دوش طرفداران آن نظریه‌ی جدید وارد می‌آید. موانع عاطفی نیز برای پذیرش نظریه‌ی جدید نیز به همین نسبت بالا است. دانشمندان کم‌ رتبه‌ای که در تمام دوره‌ی زندگی‌شان به نظریه‌ی نیوتن معتقد بودند، نمی‌خواستند آن‌چه را که درک می‌کردند، رها کرده و به نظریه‌ی جدید دیگری اعتماد نمایند. مارک تواین (Mark Twain) نویسنده مشهور‌ در این مورد چنین گفته است:

««  یک دانشمند هرگز به نظریه‌‌ای که خودش آن را شروع نکرده است، توجه نمی‌کند.»

تعجبی نیست که به هر حال آن نظریه‌ی علمی مبنی بر این که فرمول نیوتون درست است و منجمین زود یا دیر درمی‌یافتند که یک شی‌ء جدید در پیچش مداری سیاره‌ی مریخ دخالت دارد، ادامه داشت و در باورها استقرار یافته بود، اما هنگامی که مشاهده‌ی دقیق‌تری به عمل آمد، نشانه‌ای از خرده ستاره یا ماه و یا سیاره‌ای مشاهده نشد و منجمین راه حل جدیدی برای این که نظریه‌ی ضعیف و لرزان نیوتن را درباره‌ی جاذبه تقویت نمایند، ارائه نمودند و این راه حل یک تغییر جزئی در معادله نیوتن بود. یعنی تغییر (r  به توان ۲) به (r  به توان ۲٫۰۰۰۰۰۰۱۶).

با این راه حل آنها می‌توانستند با روش قدیمی، نیروی جاذبه را در مدار سیاره‌ی عطارد به دست آورند.

اما به هر حال این روش یک حقه‌ی ریاضی بود که در علم فیزیک توجیه‌پذیر نبود. اما این روش آخرین کوشش برای نجات نظریه‌ی نیروی جاذبه‌ی نیوتن بود. در حقیقت یک چنین حقه‌ی سر هم‌ بندی‌ شده‌ی علمی‌ای، نشانه‌ای از آن نوع منطق و استدلال کورکورانه بوده که در گذشته هم سبب شده بود تا “پتالمی”، دایره های بیشتری را به نظریه‌ی دایره‌های نجومی‌اش در مورد جهان زمین‌محوری بیافزاید.

اگر اینشتین می‌خواست به چنین محافظه‌کاری‌ای غلبه یابد و بر منتقدانش پیروز شود و نظریه‌ی نیوتن را کامل کند، او مجبور بود تا دلیل دیگری را در حمایت و اثبات از نظریه‌اش پیدا کند. او می‌بایست پدیده‌ی دیگری که می‌توانست با تئوری خود او و نه تئوری نیوتن به اثبات برسد، پیدا کند. این پدیده باید چیز فوق‌العاده‌ی می‌بود که دلیل غالب و بدون بحثی را در حمایت از نظریه‌ی اصل نسبیت عام و فضای چهاربعدی در بر داشته باشد.

همکاری نهایی :

اگر قرار باشد یک نظریه‌ی علمی جدید، جدی به شمار آید، باید دو آزمایش منتقدانه را با موفقیت بگذراند. نخست، آن نظریه باید بتواند نتایج تئوری‌ای را حاصل نماید که با همه‌ی مشاهدات موجود یک واقعیت، منطبق باشد. تئوری نیروی جاذبه ی اینشتین این آزمایش را گذارنده بود. زیرا در میان چیزهای دیگر مورد آزمایش، این نظریه دقیقاً مقدار صحیح پیچ‌خوردگی مدار سیاره‌ عطارد را مشخص کرده بود. آزمایش دوم که حتی دقیق‌تر می‌باشد، این است که یک نظریه باید نتایجی را برای مشاهداتی پیش‌گویی کند که هنوز انجام نگرفته‌اند. اگر دانشمندان بتوانند مشاهداتی را انجام دهند که با پیش‌گویی‌ها منطبق باشند، دلیل قاطعی است بر اینکه نظریه از هر نظر درست و معتبر است.

وقتی کپلر و گالیله اظهار داشتند که زمین به دور خورشید می‌چرخد، آنها خیلی زود توانستند نخستین آزمایش و بررسی را که طی آن قرار بود نتایج نظری به دست آمده با حرکات شناخته‌ شده‌ی سیارات مطابقت داشته باشد، با موفقیت انجام دهند، اما دومین آزمایش زمانی انجام گرفت که مشاهده‌ی گالیله از منظره‌های سیاره زهره با پیش‌گویی نظری که دهه‌ها پیش توسط کوپرنیک به عمل آمده بود، مطابقت و هماهنگی داشت.

دلیل این‌که چرا نوع اول آزمایش به تنهایی برای اطمینان افراد مردد کافی نیست، ترس از این احتمال است که برای دستیابی به نتیجه‌ی درست، ممکن است آن تئوری به گونه‌ای با حیله و نیرنگ و حقه‌بازی سر هم‌بندی شده باشد. اما به هر حال، ساخت یک نظریه به نحوی که بتواند با نتیجه‌ی یک مشاهده‌ی انجام نشده هماهنگی داشته باشد، غیر ممکن است.

بنابراین اگر اینشتین می‌خواست ثابت کند که نظریه‌اش درست است و نظریه‌ی نیوتن ناکامل، او مجبور بود با استفاده از نظریه‌اش پیش‌گویی غالبی در مورد یک پدیده مشاهده‌ شده به عمل آورد. البته این پدیده می‌بایست در یک محیط که دارای نیروی جاذبه شدید است صورت می‌گرفت. وگرنه پیش‌گویی‌های نیوتن و اینشتین یکی می‌بود و در این حال پیروزی یا برتری یک نظریه‌ بر نظریه‌ی دیگر وجود نمی‌داشت.

سرانجام قرار بر این شد که ساخت آزمون و یا قطع آن پدیده‌ای باشد که با عملکرد و رفتار نور در ارتباط باشد. حتی پیش از این‌که اینشتین نظریه‌اش را در مورد سیاره‌ی عطارد به کار برد (یعنی در حقیقت پیش از این‌که تئوری نسبیت عام را به تکامل برساند)، او کشف تأثیر متقابل واقعی بین نور و نیروی جاذبه را آغاز کرده بود. با توحه به فرمول‌ نیروی جاذبه فضای چهاربعدی او، هر پرتوی نوری که از کنار یک ستاره و یا از کنار هر سیاره متراکم عبور می‌کرد، توسط نیروی جاذبه به سوی آن ستاره و یا آن سیاره کشیده می‌شد و نور تا اندازه‌ای از مسیر اصلی‌اش منحرف می‌گشت. چه این‌که این خمیدگی و انحراف کم و یا بسیار کم می‌بود، این مورد را تعیین می‌کرد که نظریه‌ی چه کسی کامل بوده است. نظریه‌ی اینشتین یا نظریه‌ی نیوتن؟

در سال ۱۹۱۲، اینشتین در مورد این‌که چگونه برای انحراف نور اندازه‌گیری دقیقی را به عمل آورد، با اروین فراند لیخ (Erwin Freundlich) شروع به همکاری نمود.

در حالی‌که اینشتین یک دانشمند در علم فیزیک نظری بود، فراندلیخ یک منجم چیره و فاضل بود و بنابراین در وضعیت بهتری بود تا بگوید چگونه ممکن است کسی مشاهداتی را از نقطه‌ نظر انحراف نوری با توجه به اصل نسبیت عام،‌ پیش‌گویی کند.

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