نظرية النسبية إلي عمالين يحطموها دي‫ ‫، هو فيه إيه‫؟

من أمتع النظريات الفيزيائية في دراستها وأكثرها إثارة للخيال هي نظرية النسبية لأينشتين بشقيها الخاص

Special theory of relativity

والعام

General theory of relativity

أنا الحقيقة ما بحبش أسميهم نظريتين ، لأنهم في رأيي نظرية واحدة ، وهي النظرية العامة ، والنظرية الخاصة تعد حالة خاصة لا غير ، ومن هنا تسميتها بهذا الإسم. تاريخياً أكتشفت الخاصة قبل العامة بعشرة سنوات ومن هنا جاء التقسيم ، لكنهم في الواقع جزء من نسيج واحد. ماعلينا ، نبقي نرجع للتفاصيل دي في مقال أخر.

لو إنت مهتم بالعلوم يبقي أكيد بتسمع عن النسبية كتير ، يمكن تكون سمعت عن ظواهر معينة بتنشأ منها زي مثلاً محدودية سرعة الضوء ، زي إن المسافات تتقلص وتتمدد بحسب السرعة ، والزمن يقل أو يزيد ، ربما سمعت عن حاجة إسمها "الزمكان" وإنه ممكن "ينحني" وينبسط. لكن في الغالب ، إن لم تكن متخصصاً ، فهذه الظواهر قد تشكل بالنسبة لك أزمة لأنها تبدو غير منطقية ، أو في أقصي التقديرات ظواهر غامضة تثير الخيال وتتوقف عندها ملكاتنا التصورية. 

ولو غلبك فضولك أكثر فمن الممكن تكون إشتريت كتاب أو إتنين بيشرح النظرية الخاصة وقريتهم. وهنا قد تكون وقعت في إشكال. معظم الكتب إلي بتشرح النظرية الخاصة بالذات بتخش علي طول في الظواهر المذكورة أعلاه من غير ما توضح جت منين وأصلها إيه ، والأكثر إشكالية من ذلك إن الكتب دي غالباً ما تستخدم رياضيات بسيطة جداً تعتمد علي الجبر إلي كلنا درسناه في الثانوية العامة مم يعطي الإيحاء للقاريء بعد الإنتهاء منها إنها كانت حاجة سهلة قوي وواضحة قوي ، وإنه كدة يبقي فهم الحدوتة بالتفصيل الممل ، بل ما يزيد الطين بلة أن بعض هؤلاء القراء ينخدعون إنهم فهموها إلي الدرجة التي تسمح لهم بتطويرها ، ويقعد الواحد منهم يمسك ورقة وقلم يطبق المعادلات البسيطة إلي قراها ويكتب ما يظنه بحثاً في النسبية ، ولو لقي حاجة مش فاهمها يفتكر إنه لقي غلطة في النظرية.

وهوپا يا معلم ، يكلم الجرايد والمجلات ويزعق بأعلي صوته إنه العبقري الذي هزم أينشتين وحطم النسبية (أمثلة مصرية في مقالي هذا وأمثلة أجنبية هنا).

الأخبار من دي كتير قوي ، في الغرب وفي الشرق. النسبية إتحطمت ولا ألف مرة ، وكله طبعاً كلام فارغ وعلم زائف.

طب إشمعني النسبية إلي مركزين عليها وما بيحطموش غيرها؟ الفيزياء مليانة نظريات ، لكن التركيز غالباً علي النسبية.

ما تسمعش أبداً عن حد هزم شرودينجر وحطم ميكانيكا الكم.

ماتسمعش عن حد هزم ماكسويل وحطم النظرية الكهرومغناطيسية.

ولا عمرك حتسمع عن حد هزم فاينمان وحطم النموذج المعياري للفيزياء.

لكن دايماً بتسمع عن من يحطمون النسبية.

إشمعني يعني؟ 

لأكتر من سبب.

أولاً الكتب السالف ذكرها بتشرح النسبية بصورة مبسطة تخدع القاريء وتحسسه إنه فهم. وخياله يتطور إنه مش بس فهم ، لأ ده إكتشف وطور وحطم وكسر. وهو مش واخد باله مطلقاً إن الكتب دي ليست إلا مدخل إلي النسبية ، ولا تقص عليك إلا جزء بسيط من القصة ، وليس القصة كلها. أما باقي العلوم المذكورة فكتبها أكثر تعقيداً من الناحية الرياضية وليس من السهل قراءتها.

أضف علي ذلك شهرة أينشتين مقارنة بالعلماء الأخرين السالف ذكرهم ، وكونه أصبح رمزاً للعبقرية الفذة (وهو يستحق ذلك ولاشك) مم يُطمع الكثيرين أن يتفوقوا عليه ليصبحوا هم أنفسهم ‫"‫أينشتينات‫"‫ جُدُد.

ده غير كمان إن النسبية الخاصة زي ما قلنا قبل كدة ليست إلا حالة خاصة من نظرية أوسع وأشمل وهي النسبية العامة ، وكتير من الأوقات بقرأ خبر عن واحد إكتشف خطأ في النسبية الخاصة ولكنه في الواقع ليس خطأ ، ولو كان كلف نفسه وذاكر شوية زيادة في النسبية العامة كان حيلاقي إجابة لسؤاله إلي هو تصور إنه خطأ أو ضعف في النظرية.

خلينا واضحين:

النظرية النسبية الخاصة نظرية ثابتة ومثبتة في الفيزياء رياضياً ومعملياً ، والتجارب المعملية التي تؤكدها من الكم والكيف بحيث يصبح من الصعب جداً أن يكون فيها أي خطأ من الأخطاء التي يدعونها. بل أضف إلي ذلك أن الفيزيائيين بنوا فوق أعمدة النسبية الخاصة نظريات أخري عديدة ، مثل النموذج المعياري أو القياسي للفيزياء ، التي أثبتت صحتها معملياً ولازالت إلي يومنا هذا. ولو كان في النسبية خطأ واحد من إلي بيكتشفوهم دول لإنهارت الفيزياء الحديثة تماماً.

أما النسبية العامة ، فهناك الكثير من التجارب والأرصدة الفلكية التي تؤكد صحتها ، وكل النظريات عن الكون وحركة الأجرام السماوية التي نستخدمها اليوم قائمة علي النسبية العامة ، ولو كان هناك خطأ أساسي في أصول النظرية لظهر بمنتهي الوضوح في هذه التجارب. بل أني أزيدك من الشعر بيتاً وأشير أن أجهزة التقصي الحديثة المساة بال‫"‫جي پي إس‫"‫

GPS

الموجودة في بعض السيارات وفي بعض التليفونات المحمولة وفي كل الطائرات والبواخر العملاقة وتعتمد عليها حركة المواصلات والتجارة العالمية ، تعمل بإستخدام معادلات النسبية العامة لأينشتين. يعني كل هذه الأجهزة تؤكد صحة النظرية كل يوم.

بإختصار كل هذه الأخبار عن "تحطيم" النسبية تتعارض مع علوم الفيزياء والفلك والكونيات والتكنولوجيا الحديثة تعارضاً مباشراً ، ويزيد من الطين بلة أن بعض الصحفيين يستغلون هذه الأخبار لإحداث فرقعات إعلامية لا أصل لها ولا فصل.

طيب يعني هو مستحيل فعلاً تعديل النظرية؟ يعني إحنا متأكدين منها بقي مية في المية وماحدش يقدر يقرب منها خالص؟

لأ مش للدرجادي ، لازم نبقي فاهمين إن العلم بيتطور وبيكبر ، وممكن في المستقبل حد ييجي مش يكتشف خطأ في النظرية الأصلية ، لأ ، لكن يكتشف حدود تطبيق النظرية الأصلية. كل نظرية في العلوم لها حدود تطبيق. يعني مثلاً ميكانيكا نيوتن (بتاعة الثانوية العامة دي) بتشتغل كويس جداً لما تكون الظواهر تحت الدراسة مش بتتحرك بسرعات عالية ، يعني حدود تطبيق النظرية هي السرعات البطيئة ، لما نزود السرعة ونخش في حاجات ماشية بسرعات عالية جداً زي مثلاً ربع أو نص سرعه الضوء او اكثر نكتشف إن ميكانيكا نيوتن ما بتديناش الإجابة الصحيحة ولازم نخش علي النسبية الخاصة. وكذلك النسبية الخاصة بتشتغل كويس في مجالات الجاذبية الضعيفة ، لكن لو نقلت التجربة مثلاً قريب من الشمس أو قريب من أي جرم سماوي ليه جاذبية قوية حتلاقيها بتديك النتائج الخطأ للتجربة ، ولازم ساعتها تطبق النسبية العامة. وكذلك النسبية العامة لها حدود ، يعني بتشتغل كويس علي الحاجات الكبيرة زي الكواكب والنجوم لكن لو حاولت تطبقها علي مستوي الذرة والإلكترون مثلاً حتديك نتائج خاطئة ولازم نستخدم حاجة إسمها نظرية الجاذبية الكمية إلي لسة مش معروفة لينا وجاري البحث عنها.

وهكذا وهلم جرة.

طب الجماعة إلي بيحطموا النسبية دول مش ممكن يعملوا هذا التطوير؟ مش يمكن حد فيهم عمل كدة فعلاً؟

ماظنش.

لأنك علشان تطور النسبية أو تعدلها لازم تكون أولاً ملم بكل النظريات الأساسية في الفيزياء علي مستويات البكالوريوس والماجستير والدكتوراه علي الأقل (أيوه علي الأقل) لأنهم كلهم متداخلين مع بعض ، وتكون ملم بكل محاولات التعديل والتطوير إلي تمت قبل منك (المحاولات إلي بجد مش كفتة) إلمام تفصيلي بحثي علمي معملي فذ. وتكون بالإضافة لده كله إشتغلت مع أساتذة علموك كيف تقوم بالبحث العلمي وأصول المنظومة العلمية البحثية. كل ده هو أقل القليل علشان تقدر تبتدي مجرد إنك تفكر تساهم في تطوير أو تعديل أي نظرية اساسية في الفيزياء. فلما تلاقي خبر في الجرايد بيقولك إن طالب عبقري في ثانوي ، أو باحث شاب في الكيمياء ، عدل وطور النسبية إعرف إنه خبر كاذب وعلم زائف ‫، لأنه مهما كان ذكاء هذا الشخص مافيش في عمره أو في دراسته سنوات كافية علشان يكون ألم بكل ما وصفته أعلاه من العلوم والخبرات.

طيب هل هناك أمثلة لمحاولات حقيقية وجادة لتعديل أو تطوير النظرية النسبية بشقيها؟ أه طبعاً فيه كتير جداً جداً جداً وبيزيدوا كل يوم. والمحك الحقيقي لتحديد أي منها صحيح هو التجربة المعملية أو الرصدية. وبيحصل كتير إنه بعد نشر أحد هذه المحاولات يروح عالم من العلماء واخدها ومطبقها في المعمل علشان يشوف إذا كانت بالفعل بتشتغل ولا لأ. وإلي يومنا هذا لا يوجد أي تعديل أساسي في النسبيتان تم قبوله قبولاً نهائياً ، ولازالنا نستخدم أفكار إينشتين الأصلية إلي يومنا هذا بتطويرات صغيرة لا ترقي مطلقاً إلي المستوي إلي بنتكلم عنه.

العلم رحلة ، محطاتها كتير جداً ، أغلبها محطات صغيرة القطار يادوب بيهدي فيها أو يقف لمدة ثانية وعادة ماحدش بينزل ، لكن من وقت للتاني هناك محطة كبيرة بننزل كلنا فيها ونقف شوية ونبص حوالينا ونتأمل وصلنا لفين ، ولازالت محطة أينشتين من مئة عام هي أخر محطة كبيرة وقفنا عندها. عايز تركب القطر وتشارك في الرحلة؟ أدخل الجامعة وإدرس وإتعلم وذاكر وما تستعجلش. السكة طويلة ولا نهاية لها ، لكن المناظر من الشباك أكثر من رائعة.