الزمن كبعد رابع في الفضاء : آينشتاين ونظريته النسبية في الميزان

تثار في بريطانيا هذه الأيام أفكار جديدة حول نظرية النسبية لآينشتاين ومدى أهميتها وتأثيرها في العلوم خلال القرن الفائت. وكنا نشرنا قبل فترة مقالاً عن آينشتاين وموقفه المتحفظ من انشاء الكيان الاسرائىلي على أرض فلسطين، والمقال التالي يركز على آينشتاين عالماً وعلى نظريته النسبية في مستوياتها المختلفة
هناك طرفة تروى عن العالم الفلكي البريطاني آرثر ادنغتون، الذي يُزعم انه كان في عشرينات القرن العشرين وثلاثيناته سيد العارفين في العالم بنظرية النسبية لآينشتاين، مفادها انه طُلب من ادنغتون ذات يوم ان يعلق حول الاشاعة، القائلة إن هناك ثلاثة اشخاص فقط في العالم اثنان منهم هما ادنغتون وآينشتاين نفسه يفهمون النظرية بصورة تامة. وبعد إطراقة طويلة اجاب ادنغتون ببطء: "انني اتساءل عمن يكون الثالث"!
لا شك في ان هذه الاشاعة موضوعة، شأن شقيقاتها من الاشاعات الاخريات عن النسبية. وقد يُشبع فضولنا ان نعلم من هي الجهة التي روجت لهذه الاشاعات. لكننا نملك ان نقول إن هذه الاشاعة إن دلت على شيء، فإنما تدل على امرين، الى جانب الدعاية لآينشتاين. أولهما، انها استخفت بعلماء جهابذة آخرين ليسوا اقل شأناً من ادنغتون وحتى آينشتاين نفسه، إن لم يكن بعضهم من وزن الاخير او حتى اثقل منه وزناً. نذكر من بينهم: هندريك لورنتس، وأرنست رذرفورد، ومدام كوري، وماكس بلانك، ونيلز بور، وفيرنر هايزنبرغ، ويول ديراك، واروين شرودنغر، والأمير لوي دي بروي، وماكس بورن، وفولفغانغ باولي، الخ. وهؤلاء كلهم من حملة جائزة نوبل. بل ان العالم المعروف ماكس بورن ألف كتابه نظرية النسبية لآينشتاين في عام 1924، وهو كتاب يعالج تأريخ النسبية منذ غاليليو ونيوتن حتى آينشتاين، مستعرضاً تأريخ الفيزياء كله تقريباً، وكل من مهد لنظرية النسبية، التي لا ينبغي ربطها باسم معين او بتاريخ معين، كما يقول. اذاً، فإن اشاعة كهذه كانت تنطوي على استخفاف بالعلم وبالعلماء بمقدار ما هي ثقيلة، اما الامر الثاني الذي قد تنطوي عليه هذه الاشاعة، فقد لا يكون في مصلحة نظرية النسبية، لأنه ليس من المعقول ان يعجز جهابذة في الفيزياء عن فهم هذه النظرية ويبقى امرها او سرها مقصوراً على واضعها فقط الى جانب العالم الفلكي البريطاني آرثر ادنغتون، الذي انتدب في العام 1919 للتحقق من صحة النظرية عندما حدث الكسوف الشمسي التام في ذلك العام، وثبت في ما بعد ان ادعاءه بصحة النظرية كان مبنياً على قياسات خاطئة، اي ان الضجة التي اثيرت في تلك السنة عن صحة النظرية كانت في غير محلها، كما سنرى. فهل كان ادنغتون متواطئاً في هذا السيناريو؟
وقال احد كتبة سيرة حياة آينشتاين ابراهام بايس: "كان اكتشاف آينشتاين بعثاً لأسطورة. لقد ظهر رجل جديد على حين فجأة، الدكتور آينشتاين الذي برزت شهرته بين عشية وضحاها. انه يحمل رسالة لنظام جديد في العالم... إن لغته الرياضية مقدسة... البعد الرابع، الضوء له وزن، الفضاء منحنٍ. لقد لبى حاجتين بعيدتي الغور لدى الانسان، الحاجة للمعرفة والحاجة ليس للمعرفة بل للايمان... لقد اصبح الرجل المقدس للقرن العشرين".
ونجد حتى علماء ذوي نزعات نقدية، مثل آريك ليرنر، يقدمون تبريراً وتفسيراً لهذه الاسطورة او الظاهرة: "لعل الازمة الكبيرة التي سببتها الحرب العالمية الاولى كان لها دور في إضفاء هالة من الابهام على نظرية النسبية التي روج لها علماء بارزون. كان هناك شيء من الحقيقة في ذلك. لقد كانت الرياضيات التي تفسر انحناء الفضاء معقدة. وبالفعل، لم يحسن فهمها سوى عشرة باحثين او نحوهم..." كتابه: الانفجار الكبير لم يحدث. هذا ولا بد من الاشارة الى اننا سنبقى حيارى امام مقولة "انحناء الفضاء"، التي باتت تعتبر الآن "حقيقة" مفروغاً منها، في حين يراها بعض العلماء وكل الذين لا يزالون يحتكمون الى الفطرة السليمة، اشبه ببدلة الامبراطور.
كنت اتساءل دائماً، في دخيلتي، عن سر هذه الهالة التي تحيط باسم آينشتاين، والسحر الذي اكتسبته نظرية او نظريتا النسبية، حتى لقد اصبحتا اسطورتان من اساطير القرن العشرين كما رأينا. وفي المناسبة، اذكر انني قرأت مرة ان بن غوريون قال: هل لدى العرب، وهل يستطيع العرب ان ينجبوا رجلاً كآينشتاين؟.
وصار اسم آينشتاين، او اي شيء يذكّر به، بمثابة رُقية يتبارك بها الآخرون، وخيمة يستظلون بفيئها. وسأكتفي بالاشارة الى مثال العالم الفيزيائي البريطاني المعاصر ستيفن هوكنغ، صاحب الكتاب الشهير موجز تأريخ الزمن. عندما كان هذا العالم يؤلف كتابه هذا، طلب منه الناشر ألا يتطرق الى ذكر اي معادلة في الكتاب لأنه يخاطب القراء الاعتياديين، لئلا يهبط عدد مبيعات الكتاب. بيد ان ستيفن هوكنغ استأذنه بأن يستثني معادلة واحدة، هي معادلة آينشتاين E=mc2 الطاقة تساوي حاصل ضرب الكتلة في مربع سرعة الضوء، فوافق الناشر على ذلك. وللعلم، ان هذا الكتاب هو بمثابة امتداد لنظرية آينشتاين، وقد لقي رواجاً كبيراً، وكان من اكثر الكتب مبيعاً، وترجم الى زهاء اربعين لغة، وصرح احدهم بأن هوكنغ باع كتباً عن الفيزياء اكثر مما باعت مادونا عن الجنس.
قيل انه لو لم يكتشف آينشتاين نظرية النسبية، فان احداً غيره كان سيفعل ذلك في غضون بضعة اعوام. لقد اكتشف العالم الرياضي الفرنسي هنري بوانكاريه كثيراً من الافكار التي ترتبط بالنسبية لكن ليس E=mc2 بصورة مستقلة عن آينشتاين. وكان عالم الفيزياء الهولندي هندريك لورنتس من الأهمية حيث ان إشارات الى اقترانه مع آينشتاين كانت تُذكر دائماً عند الحديث عن نظرية النسبية، كأن يقال نظرية النسبية لاينشتاين - لورنتس، وذلك في السنوات التي تلت ظهور نسبية آينشتاين. وكان كل من بوانكاريه ولورنتس معاصراً لآينشتاين، لكنهما اكبر منه سناً. والى ان ظهر آينشتاين كان لورنتس يعتبر ابرز عالم فيزياء نظري في الساحة. وكان زملاؤه يدعونه أحياناً بلورنتس العظيم. ولعل اكثر إنجازات لورانتس أهمية في الفيزياء، أبحاثه عن الظاهرتين الكهربائية والضوئية في وسط متحرّك، التي مهدت بصورة مباشرة الى نسبية آينشتاين. اما تحويلات لورنتس الرياضية اي التحويلات من إحداثيات هندسية معينة ذات اطار مرجعي معين الى إحداثيات اخرى، والحديث هنا عن الأبعاد الهندسية، اي الطول، والعرض، والارتفاع التي تقدم بها في 1903 لمعالجة المعادلات الكهرومغناطيسية، فقد اصبحت حجر الزاوية في نظرية النسبية. ومن المعروف ان كلاً من لورنتس 1853-1928 وجورج فتزجيرالد 1851-1901 افترض ان الاجسام تتقلص في حركتها السريعة جداً، وذلك قبل ان يرد ذلك في النسبية الخاصة لاينشتاين. وحتى معادلة آينشتاين الشهيرة E=mc2، الطاقة تساوي حاصل ضرب الكتلة في مربع سرعة الضوء، لم تأتِ من العدم، أو من مخيلة آينشتاين وحدها، بل كانت خطوة الى الأمام ضمن المعالجات الرياضية لسرعة الاجسام، وهي امتداد لمعادلة الطاقة الأصلية في الفيزياء الكلاسيكية، القائلة إن الطاقة تساوي نصف حاصل ضرب الكتلة في مربع السرعة سرعة الجسم هنا. وكان لورنتس اول من عالج مسألة العلاقة بين مربع سرعة الجسم ومربع سرعة الضوء، ليقفز منها آينشتاين الى معادلته التي عُرفت باسمه، ونعني بها E=mc2.
ليس الغرض من هذا الكلام النيل من منزلة آينشتاين العلمية، بل رد الاعتبار الى علماء كبار آخرين، والى دورهم في التوصل الى نظرية النسبية، ونخص بالذكر منهم العالم الهولندي الكبير هندريك لورنتس. هذا الى جانب علماء آخرين كبار كان لهم دور لا يستهان به ايضاً في هذا الانجاز، كالعالم الفرنسي الشهير هنري بوانكاريه. وما دمنا قد استطردنا هنا، فلا بأس من الاشارة ايضاً الى العالم الرياضي الألماني من اصل بلطيكي، هيرمان منكوفسكي الذي أكد في 1907-1908 على ان نظرية النسبية يمكن اعتبارها هندسة للفضاء - الزمن، وهو ما تبناه آينشتاين في ما بعد.
نشر آينشتاين نظرية النسبية الخاصة في 1905، وهي تفسر سلوك الاجسام التي تتحرك في سرعات ثابتة. وتجدر الاشارة الى ان معادلة آينشتاين الشهيرة، القائلة إن الطاقة تساوي حاصل ضرب الكتلة في مربع سرعة الضوء E=mc2 هي من استنتاجات النسبية الخاصة. اما نظرية النسبية العامة، التي ظهرت في 1915، فتتعامل مع التسارعات Accژleration وهذا هو سبب كونها عامة" لكنها نظرية عن الجاذبية أيضاً. من هنا ان احدى خواص النسبية العامة انها مبدأ للتكافؤ، لأنها تؤكد على ان التسارع والجاذبية متكافئان تماماً. وكان آينشتاين مديناً أيضاً الى العالم الهنغاري، البارون رولان فون إيوتفوش 1848-1919 بهذا القانون، وهو ما بات يُعرف بأن كتلة الجاذبية وكتلة القصور الذاتي هما الشيء نفسه. فقد كان هذا العالم هو الذي اكتشف هذا القانون، ثم صار ينسب - لا ندري لماذا - الى آينشتاين.
وكان بيركلي 1685-1753، الفيلسوف البريطاني المثالي المعروف، اعتبر كل انواع الحركة، بما في ذلك التسارع والدوران، نسبية بالقياس الى النجوم "الثابتة"، وليس بالقياس الى الفضاء نفسه. ثم جاء العالم النمسوي إرنست ماخ 1838-1916، الذي كان لفلاديمير لينين صولات معه في كتابه المادية والنقد التجريدي، ليؤكد، مثل بيركلي، على ان الحركة المنتظمة وغير المنتظمة نسبيتان. وطرح ماخ مبدأه، الذي عرف في ما بعد بمبدأ ماخ، القائل إن القصور الذاتي لأي قطعة مادية يُعزى الى التفاعل بين هذه القطعة المادية وبقية الكون. وأن الجسم المعزول سيكون قصوره الذاتي صفراً. من وجهة نظر المشاهد المتحرك حركة دائرية مثلاً، سيشعر بالقوة الطاردة عن المركز طالما ان النجوم موجودة وتدور في افلاكها. وهذا يعني، بمقتضى ماخ، ان النجوم تسبب هذه القوة. اي ان القوة الطاردة عن المركز - وبصورة أعم، القصور الذاتي للجسم - لا تعود، أو يعود، الى فضاء مطلق غامض يحيط بالجسم، بل الى الأجسام الأجرام المادية في اصقاع الكون البعيدة. وهذا ما عُرف بفرضية ماخ، التي طرحها هذا العالم النمسوي أرنست ماخ في السبعينات من القرن التاسع عشر، وقد افاد منها آينشتاين في نظرية النسبية العامة التي تعالج موضوع الجاذبية. وقد اعترف آينشتاين بأن كتاب ماخ علم الميكانيكا كان له تأثير كبير عليه في وضع نظريته عن الجاذبية، التي عُرفت بنظرية النسبية العامة. وما يدعو الى السخرية ان ماخ عارض نظرية النسبية العامة لآينشتاين، التي صدرت في 1915، وقرر تأليف كتاب للرد عليها، لكن الموت لم يمهله ليحقق مشروعه.
ومبدأ ماخ، الذي اخذه عن بيركلي وتوسع فيه، يذهب الى ان اي حركة لقطعة مادية في الكون، في اي مكان، تعتبر مرتبطة بكل المادة في الكون، وكأن المجرات والنجوم "على علم" بحركتها. ونحن نقول ان هذا من عجائب الفيزيائيين، اكثر منه من عجائب الفيزياء!
ويتحدث آينشتاين عن الجاذبية بكل وضوح وبساطة في قوله: "إذا امسكنا حجراً ثم تركناه، لماذا يسقط على الأرض؟" إن الجواب المألوف لهذا السؤال هو: "لأنه منجذب الى الأرض". اما الفيزياء الحديثة فتقدم الجواب بصورة مختلفة، وذلك للسبب الآتي. بعد دراسة دقيقة للظاهرة الكهرومغناطيسية، توصلنا الى اعتبار الفعل عن مسافة مستحيلاً من دون تدخل وسيط ما. فإذا اجتذب مغناطيس قطعة حديد، فإننا لا نكتفي بالقول إن ذلك يعني ان المغناطيس يؤثر مباشرة على الحديد من خلال الفضاء الفارغ المباشر، بل يتعين علينا ان نتصور - على طريقة فاراداي - ان المغناطيس يُحدث في الفضاء المحيط به شيئاً ندعوه "مجالاً مغناطيسياً". وبدوره، يمارس هذا المجال المغناطيسي فعلاً على القطعة الجديد، حيث ان هذه الأخيرة تجهد للتحرك نحو المغناطيس... وكذلك نرى ان فعل الأرض على الحجر يحصل بصورة غير مباشرة. فالأرض تصنع في محيطها مجالاً جاذباً. وهذا المجال يفعل فعله على الحجر ويسبب حركة سقوطه على الأرض. وكما علمتنا التجربة، إن شدة الفعل المصلتة على الجسم تتناقص كلما ابتعدنا عن الأرض.
ويؤكد آينشتاين على انه على خلاف المجالات الكهربائية والمغناطيسية، يتسم مجال الجاذبية بخاصية مختلفة، هي ان الأجسام التي تتحرك تحت تأثير مجال الجاذبية وحده تكتسب تسارعاً، لا يتوقف بأي شكل من الأشكال على مادة الجسم او حاله الطبيعية. على سبيل المثال، ان قطعة من رصاص وقطعة من خشب تسقطان بالصورة نفسها في مجال الجاذبية عندما تبدآن بالسقوط من حال السكون أو إذا سقطتا بالسرعة الأولية نفسها. وهذا سيعني ان التسارع مكافئ للجاذبية.
لكن آينشتاين لا يكتفي بهذا التفسير للجاذبية، الذي ربما لا يختلف عن تفسير اسحق نيوتن سوى بإضافة عامل المجال. فهو يقول: "الجاذبية ليست قوة مثل بقية القوى، بل نتيجة لكون الفضاء - الزمن ليس مسطحاً مستوياً، كما كان يُفترض سابقاً، بل هو "منحنٍ" أو "منبعج" بفعل توزع الكتلة والطاقة فيه". ويشبّه آينشتاين والنسبيون الآخرون الفضاء بمشمع، إذا وضعت عليه كرة ثقيلة فإنها ستسبب انبعاجاً في هذا المشمع. وإذا رمينا كرة زجاجية صغيرة كالتي يلعب بها الأطفال على المشمع، فإنها ستدور حول الانبعاج الدائري الذي احدثته الكرة الكبيرة. على هذا النحو "تبعج" الشمس الفضاء، وتدور الأرض حول هذا الانبعاج الذي احدثته الشمس. وهذا يسري ايضاً على الأجرام السماوية كافة. وعلى غرار ذلك يفسر ستيفن هوكنغ الجاذبية. ففي سياق شرحه للشكل الذي تغطس فيه كرات في نسيج الفضاء - الزمن، يقول: "تفسر نظرية النسبية العامة الجاذبية على انها انبعاج في الفضاء - الزمن بوجود الكتلة والطاقة فيه. وتحاول الأجسام التحرك في خطوط مستقيمة بيد ان المسالك تبدو منحنية لأن الفضاء - الزمن منحنٍ". كتابة: موجز تأريخ الزمن بمعنى ان هندسة الفضاء - الزمن هي التي تقوم بعملية الجاذبية.
وهكذا استنتج آينشتاين أنه إذا كانت الجاذبية والتسارع متساويين بالضبط، فلا بد ان تحني الجاذبية الضوء القادم من النجمة والمار بالشمس، بالمقدار نفسه الذي يمكن حسابه. ولم تكن هذه الفكرة جديدة بكل معنى الكلمة، فنظرية نيوتن، القائلة إن الضوء عبارة عن تيار من جسيمات دقيقة، ترى ايضاً ان شعاع الضوء يمكن ان ينحرف بفعل الجاذبية. بيد ان انحراف الضوء، بحسب نظرية آينشتاين، يُتوقع ان يكون ضعف ما هو عليه بالاستناد الى نظرية نيوتن. وعندما قيس انحناء ضوء النجوم بسبب جاذبية الشمس في اثناء كسوف شمسي في 1919، و"اكتُشف" انه يعزز تنبؤ آينشتاين وليس نيوتن، اعتبرت نظرية النسبية العامة نصراً علمياً. هذا ما كانت تؤكد عليه كل الكتب والمصادر العلمية وغير العلمية. بيد ان الحقيقة لم تكن هكذا بالضبط. فقد قرأت في Collier's Encyclopedia تحت موضوع النسبية: إن النتائج لم تكن مضبوطة، ولم تتحسن هذه الحال على مدى نصف القرن الذي تلا ذلك، لأن الأرصاد لم تضبط تقنياً.
فلماذا اثيرت الضجة في حينها؟ ألا يعني هذا ان الفريقين البريطانيين اللذين أرسلا لهذه المهمة كانا سيؤكدان على "صحة" النظرية، بصرف النظر عن النتائج؟ اي طبقاً لمبدأ "انصر اخاك ظالماً أو مظلوماً"؟ فأي رُقْية كان يحمل آينشتاين؟ ثم ألا يأتي هذا دليلاً على ان العلم ليس منزهاً من الانحياز اللاعلمي في بعض الأحيان؟ والغريب ان تلك "القياسات" التي تمت في عام 1919 كانت ممهورة بقلم واحد من اكبر علماء الفلك في تاريخ بريطانيا، هو ادنغتون.
على ان الوضع تغير كلياً منذ حوالى عام 1970، كما تقول الانسيكلوبيديا المشار إليها، وذلك بفضل تحسن صناعة المدخال interferometer، وهو مقياس التداخل أداة تستخدم ظواهر التداخل الضوئي لتحديد طول الموجة ومُعامل الانكسار، الخ. وقد رصدت هذه الظاهرة باستعمال التلسكوبات الراديوية في عدد من القارات، تبعد عن بعضها آلاف الكيلومترات، ومرتبطة إلكترونياً. وهذا يمكن القيام به في اي وقت وليس اثناء الكسوف فقط. وتقول هذه الانسيكلوبيديا إن نتائج الرصد عززت تنبوءات آينشتاين، وكانت اكثر دقة بمئة مرة من النتائج التي حققت عند قياس انحراف ضوء النجم اثناء الكسوف. فهل نطمئن الى هذه القياسات، ام نعلق حكمنا وقناعتنا، فما أدرانا، لعل هذه القياسات ستجد من يكذبها ايضاً يوماً ما؟... لكننا نفضل ان نكون حسني الظن بتقدم التكنولوجيا العلمية، وبالتالي بهذه النتيجة. فإذا كان الأمر كذلك، فلماذا يكون انحراف ضوء النجمة المار بالشمس بحسب نظرية آينشتاين، ضعف ما هو عليه طبقاً لنظرية نيوتن؟
الظاهر ان آينشتاين، هنا، لا يكتفي بتأثير مجال الجاذبية جاذبية الشمس في هذه الحال، بل يضيف الى ذلك، العامل الهندسي، بمعنى ان هندسة الفضاء - الزمن هي التي تقوم بعمل الجاذبية. او كما جاء في كتاب لنكولن بارنيت عالم الدكتور آينشتاين: "مثلما تُحرك السمكة العائمة في البحر الماء حولها، كذلك تشوّه نجمة، أو مذنّب، او مجرة هندسة الفضاء الزمن الذي تتحرك فيه". لكن هذا يبدو من عجائب الأمور، إذا اخذنا في الحسبان ان الفضاء كيان لا مادي، فكيف نتعامل معه كشيء مادي، كالمشمع؟ فنحن نقرأ في معجم اكسفورد العلمي ان الفضاء تعريفاً: "هو خاصية في الكون تمكّن الظواهر الفيزيائية من التمدد في اتجاهات ثلاثة متعامدة على بعضها. في فيزياء نيوتن، يُعتبر الفضاء، والزمن، والمادة كيانات منفصلة. اما في فيزياء آينشتاين، فإن الفضاء والزمن مندمجان في متصل ذي ابعاد أربعة". وفي كلتا الحالين، لا نشعر ان هذا التعريف يعتبر الفضاء كياناً مادياً وإلا لماذا تخلى آينشتاين نفسه عن فكرة "الأثير" الذي قيل إنه يملأ الكون... ومهما يكن من امر فحتى لو كان الفراغ مشغولاً ببضع ذرات او جزيئات مادية، فإن هذا لا يعني ان الفضاء بحد ذاته كيان مادي. وسيكون من حقنا ان نعلق على حكاية لنكولن بارنيت التي شبّه فيها اثر النجمة في الفضاء كأثر السمكة في الماء، كما علق غيرهارد كراوس في قوله: "على اي حال، ان الواقع الفيزيائي يؤكد على ان لا أشعة الضوء، ولا أي قوة اخرى، بما في ذلك الجاذبية، بوسعها ان تؤثر على الفضاء الكوني، لأنه ليس سوى فراغ افتراضي ويفتقر الى اي وجود مادي، ولا يمكن ان يتأثر بالحوادث الفيزيائية من اي نوع. والبرهان على ذلك هو وجود الكون كما نراه اليوم، من دون ان يقع في شراك اكروباتيات الفضاء والزمن والانحناء الفضائي" كتابه: هل اخطأ هوكنغ؟، ص 139 - 140.
فكيف ينبعج الفضاء ويتشوه، وهو كيان لا مادي؟ هذا الى جانب انحناء "سطحه". فنظرية الانفجار الكبير، التي تعتبر امتداداً لنظرية النسبية تقول ان الكون كان بحجم الهباءة قبل زهاء 15 بليون سنة. وكانت طاقة هذه الهباءة ودرجة حرارتها وكثافتها لا نهائية. وبانفجارها نشأ الكون، هباءة، فحبة بازلاء، فكرة صغيرة، الى ان اصبح كما هو عليه الآن. وتقول هذه النظرية: مع نشوء الكون، نشأ الفضاء، والزمن، وأن الفضاء والحال هذه اشبه بمنطاد يكبر على مر الأيام. فهو منحنٍ والحال هذه، وكأن له حدوداً. اما ماذا وراء هذا الفضاء، فلا تقول نظرية الانفجار الكبير Big Bong عن ذلك شيئاً! وهذه النظرية هي المعتمدة حالياً عن اصل الكون.
ومن بين اسس نظرية النسبية انها تتعامل مع الزمن كبعد رابع يضاف الى أبعاد الفضاء الثلاثة. وهذا شيء أخذه آينشتاين عن أستاذه هيرمان منكوفسكي 1864- 1909، الذي كان يدرّسه الرياضيات في الجمنازيوم الثانوية. ففي 1908 قال منكوفسكي: "من الآن فصاعداً، ينبغي ان يدخل الفضاء في حد ذاته والزمن في حد ذاته عالم الحكايات وأن شكلاً من اشكال الجمع بينهما سوية سيتخذ طابعاً استقلالياً فقط". فماذا كان منكوفسكي يعني بذلك؟ كان يروم التأكيد على شيئين. اولهما، ان الفاصلة الزمنية والأطوال الفضائية نسبية، وتتوقف على اختيار الإطار المرجعي reference frame. وثانيهما، وهذا هو الجانب الأكثر اهمية في كلامه، ان الفضاء والزمن مترابطان ولا يفصل بينهما شيء. إنهما في الواقع وجهان لكينونة موحدة: زمكان ذو ابعاد أربعة يراجع: ايغور نوفيكوف: نهر الزمن، 82- 83. لكن منكوفسكي، هو الآخر، ربما لم يكن مجترح فكرة الأبعاد الأربعة بعد إضافة البعد الزمني الى أبعاد الفضاء الثلاثة. فمنذ عام 1895، اي قبل صدور النسبية الخاصة لآينشتاين بعشر سنوات، وقبل تصريح منكوفسكي المشار إليه أعلاه بأكثر من ذلك، ظهر هذا التعبير بتفاصيل واضحة في رواية ه. ج. ويلز العلمية الخيالية القصيرة ماكنة الزمن.
وعلى اي حال، منذ نظرية النسبية، وربما قبلها اضيف الزمن كبعد رابع للفضاء، مع انه لا يزال موضع أو موضوع تساؤل وشك لدى بعض العلماء. فكثير من العلماء يرون ان الفرق بين الفضاء والزمن نوعي لا يتيح لنا ان نماهي او نوحّد بينهما. فأنت تستطيع ان تتحرك في الفضاء في كل الاتجاهات. اما في الزمن فليس بوسعك سوى التحرك في اتجاه واحد. ولا ننسى ايضاً ان حركتنا في الزمن سلبية وليست فاعلة، كما هي في الفضاء، ثم ان الفضاء يقاس بالمسافات الطولية، والزمن بالأمد duration.
وعن حكاية الزمكان وتعذر هضمها يمكن الإشارة، على نحو خاص، الى العالم البريطاني الشهير بول ديراك 1902 - 1984، الذي قال بصدد البعد الرابع: "هذه النتيجة دعتني الى الشك في أصالة الدعوى القائلة بالأبعاد الأربعة في الفيزياء".
وبول ديراك يعد من أعمدة علم الفيزياء في القرن العشرين، فهو أول من قال بوجود المادة المضادة، عندما تنبأ بوجود الالكترون المضاد. ومن الطريف والغريب ان جوليان باربور يعقب في كتابه نهاية الزمن على كلام ديراك، قائلاً: "بمعنى آخر، كان ديراك يشك في أكثر ابداعات فيزياء القرن العشرين روعة: انصهار الفضاء والزمن في الزمكان" ص2، وهذا يأتي دليلاً آخر على الحصانة المذهلة التي يتمتع بها آينشتاين، في الوقت الذي يفتقر آخرون لا يقلون عنه عبقرية الى مثل هذه الحصانة!
بهذا الصدد، أعني البعد الرابع، يقول غيرهارد كراوس في كتابه هل أخطأ هوكنغ؟: "... في حين أن من المستحيل البرهنة رياضياً، حتى على الورق، على أن المثلث يمكن أن يكون له أكثر من ثلاث أضلاع، فإن نظرته النسبية تدّعي انها برهنت رياضياً طبعاً على الورق فقط، على وجود تواصل فضائي - زمني ذي أبعاد أربعة، بما يعني أن الأشياء المادية، التي تتسم بالطبيعة الثلاثية الأبعاد، يمكن ان يكون لها أكثر من ثلاثة أبعاد فضائية. ان هذه الفرضية تخل بواحد من أكثر قوانين الطبيعة أساسية، مما يأتي مصداقاً أيضاً على أن هناك حالات يمكن أن تفقد فيها الرياضيات تجانسها مع الحقيقة الفيزيائية".
ويقول: مع ذلك كان آينشتاين اعترف سهواً بهذه الحقيقة عندما كتب: "لما كان الزمن كمية غير محسوس بها، فليس في الإمكان ان نرسم صورة أو نبني نموذجاً ذا أبعاد أربعة فضائية - زمنية متصلة. بيد انه يمكن تصورها ويمكن طرحها رياضياً".
من جهة أخرى أكد ستيفن هوكنغ أيضاً، العالم الفيزيائي البريطاني من خلال كتابه الصادر في 1988: "من المستحيل تصور فضاء ذي أبعاد أربعة يُدعى فضاء - زمناً. أنا شخصياً أجد صعوبة في تصور فضاء ذي أبعاد ثلاثة". هذا مع العلم أن ما جاء في كتابه من أمثلة تطبيقية يخالف هذا الكلام. ففي هذه الأمثلة يتحدث هوكنغ عن الفضاء - الزمن ذي الأبعاد الأربعة - كشيء مسلّم به. ثم ان مفهوم الزمكان بات أشبه بالحقيقة المفروغ منها في عالم الفيزياء. وبهذا الصدد يقول غيرهارد كراوس في مقدمة كتابه هل أخطأ هوكنغ؟، الذي كرسه لمناقشة هذه الفكرة والرد عليها: "إن مفهوم الفضاء - الزمن متجذر، الآن بعمق في الفيزياء النظرية. وان هدف هذا الكتاب هو وضع صدقية هذه الفكرة على المحك. ولما كانت فكرة الفضاء - الزمن نقطة حيوية في نظرية النسبية الخاصة لآينشتاين متجاوزة إياها الى النسبية العامة أيضاً، فإن فكرة آينشتاين عن النسبية برمتها تصبح موضوع شك". هو رأي لا يشاركه فيه الأكثرية من أبناء الجالية الفيزيائية.
وفي كافة الأحوال، وعلى رغم كل ما قيل ضد نظرية النسبية، فإنها تبقى انجازاً فيزيائياً مهماً في القرن العشرين، الى جانب ميكانيك الكم. ومن بين مبادئها الأساسية: انه كلما ازدادت السرعة، فإن كتلة الجسم تزداد أيضاً، وهذا بمثابة قياس للقصور الذاتي، أي "لمقاومة" الجسم للقوة المسلطة عليه. وهذه الزيادة في الكتلة هي نتيجة لاكتشاف آينشتاين الشهير لتعادل الكتلة والطاقة. فكلما ازدادت السرعة، وهذا يعني ازدياد الطاقة الحركية، فإن الكتلة تزداد أيضاً. بيد أنه إذا ازدادت الكتلة، فإن التسارع الذي ينجم عن القوة يتباطأ لا محالة. وإذا اقتربت السرعة من سرعة الضوء، فإن الكتلة تصل الى ما لا نهاية ولن يكون بمستطاع أي قوة حمل الجسم على تجاوز حدود سرعة الضوء. ان سرعة الضوء تضع حداً لاتساع أي مجال، وعموماً، لنقلِ أي معلومات.
ومن بين دعامات نظرية النسبية بالمناسبة: نظرية النسبية، وليس النظرية النسبية تباطؤ الزمن: ان الزمن يتباطأ كلما ازدادت سرعة الشيء علماً أن السرعة القصوى هي سرعة الضوء، وتبلغ زهاء ثلاثمئة ألف كيلومتر في الثانية. يزعم آينشتاين ان الزمن سيساوي صفراً عندما نسير بسرعة الضوء. أي أننا إذا تصورنا أنفسنا نحمل ساعة وسرنا بسرعة الضوء، فإن الساعة ستتوقف ولن تسجل أي تقدم في الزمن. وليس ذلك فحسب، بل ان الجسم سينكمش، أو يتقلص، كلما اقتربت سرعته من سرعة الضوء، الى حد التلاشي عند بلوغ سرعة الضوء. وقد تطرق ستيفن هوكنغ في موجز تأريخ الزمن الى المحاولات الكثيرة التي جرت بين عامي 1887-1905 في تفسير النتائج التي يمكن التوصل اليها من تجربة مايكلسون ومورلي لقياس سرعة الضوء. وكان أبرز العلماء الذين تصدوا الى هذا الموضوع، العالم الهولندي هندريك لورنتس، الذي حاول تفسير نتائج التجربة بدلالة تقلص الأشياء وتباطؤ الساعات عند تحركها. ويقال ان ما أضافه آينشتاين هنا هو الغاء الأثير، والتوكيد على عدم وجوده.
* كاتب عراقي مقيم في لندن.