فصل اول: فضا، زمان و حرکت
مرکز جهان و F=ma
قسمت ۱)
فضا، زمان، حرکت، سرعت و شتاب کمیت های فیزیکی اصلی مورد بحث در تئوری نسبیت میباشند. در بین این کمیتها، درک سرعت و شتاب، و تعریف آنها نسبتا ساده و سر راست است ولی فضا، زمان و حرکت مفاهیمی هستند که تا امروز ناشناخته باقی مانده اند. در بین این سه کمیت هم ظاهرا با فضا مشکل چندانی نداریم چون به کمک بینایی و جابهجایی آن را درک میکنیم. موقعیت هر موجودی در فضا را به ازای طول، عرض و ارتفاع نسبت به یک مبداء (که خودمان انتخاب میکنیم) مشخص مینماییم. لیکن، مشکل درک ماهیت زمان هنوز باقیست و هنوز ناشناختهترین کمیت فیزیکی طبیعت ماست.
در مورد حرکت نیز مشکلاتی وجود دارد، دست کم به این دلیل که حرکت در زمان صورت می گیرد.
فردی را در داخل یک فضاپیمای کروی در فضای بین ستارگان تجسم کنید. برای وی، چپ-راست، بالا-پایین و جلو-عقب بیمعنی است. بعلاوه، اگر فضاپیما در حرکت با سرعت ثابت باشد تنها زمانی این فرد متوجه حرکت خواهد شد که مثلا از کنار یک سنگ آسمانی بگذرد. ولی در آن حالت هم نخواهد توانست تشخیص بدهد که آیا فضاپیما حرکت میکند یا آن سنگ آسمانی، و یا هر دو!
در فیزیک، اولین برخورد تئوریک با موضوع حرکت (و نیرو) به کمک تئوری نیوتن انجام گرفته است بدون آنکه اشارهای به ماهیت زمان داشته باشد. فضا نیز در این تئوری فقط یک زمینه و عرصه خنثی برای حرکت است (معادل صحنه تئاتر برای بازی بازیگرها) که از هر آنچه در آن رخ میدهد نه متاثر میشود و نه برآن اثر میگذارد. در این تئوری، حرکت عبارتست از جا به جایی موجودات تحت تاثیر نیروها. با ورود تئوری نسبیت است که ارتباطی تنگاتنگ بین فضا، زمان و نیز رخدادها برقرار میشود و مفهوم عمیقی از حرکت به دست میآید.
بر طبق اسناد تاریخی ثبت شده، اریستاکوس یونانی در حدود 2300 سال پیش، مصادف با دوران اشکانیان، خورشید را مرکز جهان میدانست و اینکه هر موجود آسمانی دیگر (از جمله زمین) به دور آن در گردش میباشد. لیکن، بعد از ظهور ادیان و بویژه مسیحیت، این مدل به فراموشی سپرده میشود چرا که براساس تعالیم آنها، هر آنچه در جهان است و از جمله زمین، به خاطر انسان آفریده شده است و بنابراین زمین باید مرکز جهان باشد. این برداشت با مشاهدات روزانه آن دوران کاملا همخوانی داشت چرا که ملاحظه میشد خورشید هر روز بعد از برخاستن از خاور، به حرکت در آسمان ادامه میدهد، و در باختر ناپدید میگردد. ایشان دلیل محکمی هم بر ساکن بودن زمین داشتند و آن اینکه اگر زمین در حرکت بود همه موجودات به آسمان پرتاب می شدند.
حدود 500 سال قبل، ریاضیدان و ستارهشناس شجاعی به نام کوپرنیک در لهستان، این برداشت را به چالش میکشد. بررسی حرکت سیارات شناخته شده تا آن زمان، وی را متوجه میکند که مسیر آنها منحنی است و در مواردی (مانند مریخ)، لوپ-گونه(حرکت به جلو و عقبگرد) میباشد. در تلاش برای توجیه چنین حرکت مرموزی، بعد از مدتها به این نتیجه میرسد که اگر قبول کنیم زمین هم مانند دیگر سیارات به دور خورشید گردش میکند، رفتار مریخ کاملا قابل توجیه خواهد بود. در حقیقت، حدود 18 قرن پیش از وی، این ایده توسط اریستاکوس یونانی پیشنهاد شده بود. دانش بشر 1800 سال به خاطر مسیحیت در جا زده بود و بیان آن توسط کوپرنیک در دوران قدرت کلیسا خالی از خطر نبود. خوشبختانه، بودن کوپرنیک در لهستان که هنوز تا حدی به دور از نفوذ سیاسی و مذهبی کلیسای رم بود جان وی را نجات داد.
در همان اوان، ستارهشناس دیگری از دانمارک به نام تیکو براهه بعد از با خبر شدن از نظریه کوپرنیک در صدد درستی آزمایی آن برمی آید. خود او مدل خاصی برای جهان داشت که در آن، همه سیارات به دور خورشید می گشتند ولی کل آن مجموعه به گرد زمین میگشت. پادشاه وقت دانمارک که علاقمند به نجوم بود درآمد مالیاتی یکی از جزایر پر درآمد دانمارک را بطور کامل در اختیار تیکوبراهه قرار میدهد تا او با تهیه ابزار و امکانات لازم، مسیرهای تمام سیارات شناخته شده تا آن دوران را بطور دقیق اندازهگیری کند. نتیجه کار تیکوبراهه، یک بانک اطلاعاتی بیمانند بود با اندازه گیریهایی که به روایتی صدها برابر دقیقتر از کارهای پیشینیان وی بود و شاید مبالغه نباشد که اگر گفته شود یکی از مهمترین بانکهای اطلاعاتی بشر تا امروز میباشد (بنا بر دلایلی که در ادامه خواهیم دید).
اولین دستآورد آن تایید نظریه کوپرنیک بود که لرزه بر اندام مقامات کلیسا انداخت. خوشبختانه دانمارک نیز هنوز به دور از نفوذ سیاسی کلیسای رم بود و نظر به موقعیتی هم که تیکوبراهه در دربار کسب کرده بود، خطری جان وی را تهدید نکرد. متاسفانه زندگی وی چندان به طول نکشید و یک شب در ضیافت شام پادشاه (به این خاطر که هیچکس حق ترک میز قبل از پادشاه را نداشت) به علت پاره شدن مثانه درگذشت.
....ادامه دارد.
Natphys.net
@natphys
11
4
1December 17, 2025 777 10
