أن سلوك الزمان والمكان في سرعات قريبة من الضوء هو بالفعل مدهش. وعلى كل حال، إن ذلك لا يجب أن يكون مفاجئاً لأحد. وبالإضافة إلى ذلك، تفيد تجربة يومنا بأن الفترة الزمنية لشخص ما هي الفترة الزمنية لشخص آخر، والفترة المكانية لشخص ما هي نفسها لشخص آخر. واعتقادنا بكلا الشيئين هو بالحقيقة استناداً إلى فرضية غير ثابتة جداً.

خذ الوقت. تستطيع ان تصرف عمر الزمن كمحاولة عقيمة لتعريفه أدرك اينشتاين أن التعريف المقيد الوحيد هو الشيء الخاص. فنحن نقيس مرور الزمن بالساعات الجدارية واليدوية. لذلك قال اينشتاين: "الزمن هو ما نقيسه بالساعة. (وفي بعض الأحيان، تحتاج لعبقري ليوضح ما هو بديهي!).

فإذا ذهب كل شخص ليقيس نفس الفترة الزمنية بين حدثين، فإن ذلك يكافئ القول بأن ساعاتهم تتحرك بنفس المعدل. لكن وكما يعرف كل شخص، هذا لا يحدث تماماً. فساعة المنبه ربما تتحرك ببطء قليلاً، وساعتك اليدوية ربما تتحرك بشكل أسرع قليلاً. وتغلبنا على هذه المسائل – الآن وفيما بعد – بمزامنتها مثلاً: نسأل أياً كان عن الزمن الصحيح، وعندما يخبرنا، نصحح ساعتنا اليدوية طبقاً لذلك. أو نصغي لإشارة الزمن الدقات على قناة البي بي سي. لكن باستعمال هذه الدقات فإننا نوجد فرضية مخفية. والفرضية هي أن الاعلانات الراديوية لا تحتاج إلى وقت على الإطلاق لتنتقل إلى مذياعنا وبالنتيجة عندما نسمع المذيع يقول انها الساعة 6 صباحاً، فإنها الساعة 6 صباحاً.

الإشارة لا تأخذ وقتاً لانتقالها بسرعة لا نهائية. والعبارتان متكافئتان تماماً. لكن كما نعرف سرعة الأمواج الراديوية هي شكل من اشكال الموجات غير مرئية للعين المجردة، وهي ضخمة جداً مقارنة مع كل المسافات البشرية التي لا يلاحظ أي تأخير في انتقالها إلينا من المرسل. إن افتراضنا ان الأمواج الراديوية تنتقل بسرعة لا نهائية – على الرغم من أنه خاطئ – ليس سيئاً. لكن ماذا يحدث إذا كانت المسافة من المرسل هي كبيرة جداً في الواقع؟ كما لو كان المرسل على المريخ.

عندما يكون المريخ قريباً، فالإشارة تحتاج لخمس دقائق لتطير عبر الفضاء إلى الأرض. فإذا سمعنا المذيع على المريخ يقول انها الساعة 6 صباحاً، ووضعنا ساعتنا على 6 صباحاً، فسوف نضعها على الوقت الخطأ. والطريقة هي بأن تأخذ بالحساب خمس دقائق تأخير زمني. وعندما نسمع 6 صباحاً، نضع الساعة على 6:05 صباحاً. فكل شيء بالتأكيد يتوقف على معرفة الزمن الذي تحتاج إليه الإشارة للانتقال من الأرض إلى المريخ وعملياً يعمل هذا بانحناء إشارة الراديو من الأرض إلى المريخ والتقاط الإشارة العائدة. فإذا كانت الإشارة لرحلة العودة تستغرق 10 دقائق، فيجب أن تستغرق 5 دقائق للانتقال من سفينة الفضاء إلى الأرض.

ان نقص السرعة اللانهائية يعني عدم ارسال اشارات، لذلك فالمشكلة بحد ذاتها تتزامن مع ساعات أي شخص. وما يزال بالإمكان انجازها بارتداد اشارات الضوء للخلف وقدماً نحو الأمام، مع الأخذ بالحسبان تأخير الزمن. والمشكلة هي أن ذلك لا يعمل بشكل أفضل إلا إذا كان كل شخص واقفاً نسبة لشخص آخر. وفي الحقيقة، كل شخص بالكون يتحرك نسبة إلى شخص آخر. والدقيقة التي تبدأ عندها ارتداد اشارات الضوء بين المراقبين المتحركين هي وصفة الثبات المدهشة لسرعة الضوء التي تبدأ لتحدث فوضى مع الحس المشترك.

ولنقل ان هناك سفينة فضاء تنتقل بين الأرض والمريخ، وانها تتحرك بسرعة جداً، بحيث تظهر الأرض والمريخ متوقفين. تخيل – كما حدث من قبل – انك ترسل إشارة راديو إلى المريخ، فترتد عن الكوكب وبعدئذ تلتقطها عند عودتها إلى الأرض. ان رحلة العودة تستغرق 10 دقائق، لذا نستنتج ان الإشارة وصلت إلى المريخ بعد حوالي 5 دقائق. ومرة أخرى، إذا التقطت إشارة من المريخ، ولنقل انها 6 صباحاً، فستستنتج من تأخر الزمن انها بالحقيقة 6:05 صباحاً. والآن خذ بالاعتبار سفينة فضاء افترض انه في اللحظة التي ترسل اشارتك الراديوية إلى المريخ فإنها تنطلق بأقصى سرعتها إليه. ففي أي وقت يستطيع المراقب على سفينة الفضاء أن يرى إشارة الراديو تصل إلى المريخ؟ فمن وجهة نظر المراقب، فالمريخ ممكن الاقتراب منه لذا فإشارة الراديو لها مسافة قصيرة للانتقال. ولكن سرعة الإشارة هي نفسها بالنسبة لك وللمراقب على سفينة الفضاء. تلك هي الغرابة المركزية للضوء، انها بالضبط نفس السرعة لكل شخص. وتذكر أن السرعة هي المسافة التي ينتقل فيها الشيء في زمن محدد. لذا إذا كان المراقب على سفينة الفضاء يرى الإشارة الراديوية تنتقل بمسافة اقصر، وبنفس السرعة، إذاً يجب عليه أن يقيس زمناً أقصر أيضاً. وبكلمات أخرى، يستنتج المراقب ان إشارة الراديو تنتقل إلى المريخ قبل أن تتوصل أنت إلى استنتاجك. وبالنسبة للمراقب، فالساعات على المريخ تدق ببطء أكبر. إذا التقط المراقب إشارة وقت من المريخ ولنقل عند الساعة 6 صباحاً، عندئذ سيصحح المراقب ذلك مستعملاً تأخيراً زمنياً أقصر ويستنتج ذلك، ولنقل عند 6:03 وليس 6:05 صباحاً التي استنتجتها.

الخلاصة هي ان المراقبين المتحركين نسبة لبعضهما البعض لا يحددان نفس الزمن لمسافة الحدث. فساعتاهما تكونان دائماً في سرعتين مختلفتين. وهذا الفرق هو بالتأكيد اساسي. فلا كمية ابداع في تزامن الساعات تستطيع ديمومة ذلك.

مواضيع ذات صلة

التفسيرات الهندسية والديناميكية لتمدد الزمن

الزمكان في تصور منكوفسكي

اصطلاح التزامن

نشر الزمن عبر الفضاء

اتساق تمدد الزمن

تمدد الزمن ومفارقة التوأم

ازدهار النسبية

مشاكل مبدأ النسبية: الضوء بصفته موجة

القصور الذاتي والجاذبية

هل يوفّر الزمكان تفسيرًا؟

مفهوم الزمكان

الأطر المرجعية القصورية