تناقضان بارزان

ما زال تطبيق نظريّة النسبيّة الخاصة يثير حيرة علماء كثيرين، خصوصاً في ما يتّصل ب «معادلات لورنز» حول تقلّص الأبعاد وتمدّد المدد (الزمن)، بالنسبة إلى من يرصدها، إذا كان يتحرّك بسرعة قريبة من سرعة الضوء.
ومن أشهر التناقضات المعروفة في الأوساط العلميّة اثنان: الأول «تناقض التوأمين» («التوأم المتناقض عند لانجفان» Langevin Twin Paradox، نسبة للعالم الفرنسي الذي طبّق معادلات النسبيّة الخاصة على توأمين بشريّين مفترضين)، فيما يسمّى الثاني «تناقض إيرنفست» Ehrenfest Paradox.
فكّر لانجفان في توأمين بشريّين مفترضين، يسافر أحدهما في سفينة فضائية نحو نجم بعيد بسرعة قريبة من سرعة الضوء، فيما يبقى الآخر على كوكب الأرض. وبعد عشر سنوات على تلك الرحلة، تفترض «معادلات لورنز» للنسبيّة أن من بقي على الأرض يهرم أسرع من أخيه بعشرين سنة أو أكثر، وفق سرعة مسافر الفضاء. وفي المقابل، لأن المسافر كان يبتعد بتلك السرعة، فإن من بقي على الأرض يبتعد عنه بالسرعة نفسها، مع بقاء مسافر الفضاء ثابتاً في مركبته.
بقول آخر، يتطاول الوقت بالنسبة إلى مسافر الفضاء ومن يبقى على الأرض، سواءً بسواء، وذلك بتطبيق معادلات لورنز عن النسبيّة العامة عليهما سويّة.
ومن الواضح أن ذلك التناقض يتحدّى المنطق العلمي السليم، وهو ناتج من أن آينشتاين اعتبر سرعة الضوء ثابتة في الاتجاهات كلها، بمعنى عدم وجود زمن مرجعي مطلق.
وعلى نحو مماثل، يتعلّق «تناقض إيرنفست» بالنقاش عن جسم أسطواني صلب يدور بسرعة كبيرة حول محوره. ولأن الشعاع الهندسي للأسطوانة يكون عموديّاً بالنسبة إلى الحركة الدورانية يبقى ذلك البعد ثابتاً نظريّاً، فلا يصيبه تقلص الأبعاد الناتج من التحرك بسرعة قريبة من الضوء، وفق «معادلات لورنز» عن النسبيّة الخاصة.
في المقابل، إذا جرت مراقبة النقطة عند آخر الشعاع (على سطح الأسطوانة) فإنها تتحرك طوليّاً بسرعة كبيرة، ما يعني أن محيط الأسطوانة لا بد من أن يتقلّص وفق «معادلات لورنز» ذاتها. وبذا، يكون الشعاع ثابتاً ومتقلصّاً وفق المعادلات ذاتها، ما يتنافى مع الحس السليم.