الخط المباشر هو أقصر مسافة بين نقطتين. هذا صحيح بالتأكيد على ورقة مستوية من الورق. لكن ماذا عن السطح المنحني مثل سطح الارض؟ فكر في طائرة تطير أقصر مسافة بين لندن ونيويورك. ما هو المسار الذي تتبعه؟ يبدو للبعض انها تنخفض في الفضاء، من الواضح مسار منحن. فكر في مسافر يشق طريقه بين نقطتين في أرض ذات تلال. فما المسار الذي يتبعه المسافر؟ يبدو للبعض الذين ينظرون نحو الأسفل من نقطة عالية جداً ان موجة الطبيعة لا ترى، وأن مسار المسافر يتموج نحو الخلف والأمام في أسلوب معظمه متعرج. وخلافاً للتوقعات، أقصر مسافة بين نقطتين هي لیست دائماً الخط المباشر. وفي الحقيقة انها فقط خط مباشر في نوع خاص من السطح المستوي. وعلى سطح منحن شبيه بالأرض، فإن أقصر طريق بين نقطتين دائماً هو منحن. وفي ضوء هذه النقطة، وسع الرياضيون مفهوم الخط المباشر ليحوي سطوحاً منحنية. وقد عرفوا الخط الجيوديسي بانه أقصر مسار بين نقطتين على أي سطح، وليس فقط على السطح المستوي.

وماذا بإمكان كل هذا أن يعمل مع الجاذبية؟ فيما يبدو انه الضوء. إنها صفة مميّزة للضوء بأنه يأخذ دائماً الطريق الأقصر بين نقطتين. مثلاً، إنه يأخذ أقصر مسار من هذه الكلمات التي تقرأها إلى عينيك. الآن عُد بذاكرتك إلى ما سبق؛ إلى الفلكي الفاقد الذاكرة في تسارعه بسفينة الفضاء المعتمة. منزعجا من تجربته مع المطرقة والريشة، لذا يخرج ليزر ويضعه على رف في الجدار الأيسر لغرفة القيادة، وعلى ارتفاع 1.5م. ثمّ يعبر إلى الجدار الأيمن لذات الغرفة، ومع قلم حبر عريض، يرسم خطاً أحمر على ارتفاع 1.5 م. أخيراً يشغل الفلكي جهاز الليزر فيصل شعاعه أفقياً عبر غرفة القيادة. يضرب شعاع الليزر الجدار الأيمن؟ يعتمد ذلك على المنطق، فبما أن الفلكي أطلق الشعاع افقياً، فسوف يضرب الجدار بالضبط على الضوء الاحمر. اليس كذلك؟ الجواب هو لا!

بينما ينتقل الضوء عبر غرفة القيادة، فإن أرض سفينة الفضاء تشمل كل ما يلزم الوقت المضخم بمحركات الصاروخ والنتيجة الأرض تتحرك بثبات باتجاه الأعلى لتلتقي الشعاع. وكلما اقترب الضوء أقرب وأقرب إلى الجدار الايمن أصبحت الأرض أقرب وأقرب للضوء، أو من وجهة نظر الفلكي الضوء أقرب وأقرب للأرض. وبوضوح عندما يضرب الشعاع الجدار الأيمن، فإنه يضربه تحت الخط الاحمر. ويرى الفلكي شعاع الضوء ينحني بثبات باتجاه الاسفل عند عبوره غرفة القيادة.

ولا تنس ان الضوء يأخذ دائماً أقصر مسافة بين نقطتين. وأقصر مسافة على جسم مستو هي خط مباشر، بينما أقصر مسافة على جسم منحن هي خط منحن. ماذا بعدئذ؟ هل نصنع نحن الحقيقة بأن شعاع الضوء يتبع مساراً منحنياً عبر غرفة قيادة سفينة الفضاء؟ هناك احتمال واحد مفسر: وهو أن الفضاء داخل غرفة سفينة الفضاء هو في بعض الأحيان منحن. والآن أنت تجادل ان هذا خدعة متسببة بتسريع سفينة الفضاء. والنقطة الحاسمة على كل حال ان ذلك الفلكي لا طريقة لديه لمعرفة انه في سفينة فضاء متسارعة. إنه فقط يختبر الجاذبية في غرفة على سطح الأرض. لذا كان التسارع والجاذبية غير قابلين للتمييز. هذا هو مبدأ التكافؤ. وما توضحه تجربة شعاع الليزر – بهذا يظهر القدرة الهائلة لمبدأ التكافؤ – هو أن ذلك الضوء في وجود الجاذبية يتبع مساراً منحنياً أو بكلمات أخرى الجاذبية تلوي مسار الضوء.

ان الجاذبية تلوي مسار الضوء لأن الفراغ – بوجود الجاذبية – منحن بعض الشيء. وبالحقيقة تتحول الجاذبية لتكون فضاء منحنياً. وماذا بالضبط نعني بالفضاء المنحني؟ انه من السهل ان نرى سطحاً منحنياً شبيهاً بسطح الأرض. لكن سبب ذلك هو انها تملك فقط اتجاهين، أو بعدين شمال – جنوب، وشرق – غرب. والفضاء معقد أكثر بقليل من ذلك. فبالإضافة للابعاد الثلاثة الفراغية، شمال – جنوب، شرق – غرب، فوق – تحت فهناك بعد زمني واحد، ماض – مستقبل. وكما بيّن اينشتاين إن المكان والزمان مظهران للشيء نفسه، لذا فإنه من الدقة أكثر أن نفكر بهما كأربعة أبعاد "مكان – زمان".

البعد الرابع للزمان – المكان من المستحيل بالنسبة لنا رؤيته منذ ان عشنا في عالم ثلاثي الأبعاد. وهذا يعني بأن الانحناء أو الالتفاف للبعد الرابع زمان – مكان تستحيل رؤيته. لكن هذا ما تقصده الجاذبية بانها: الالتفاف للبعد الرابع زمان – مكان.

ولحسن الحظ، نستطيع الحصول على بعض الأفكار لما يعنيه هذا. تصور سباقاً للنمل، حيث يسرع النمل على سطح ذي بعدين على منصة بهلوانية. فالنمل يرى فقط ماذا يحدث على السطح، ولا يملك مفهوم ما فوق الفضاء وتحت المنصة كالبعد الثالث والآن تصور – أن تكون جزءاً من البعد الثالث – وضع كرة مدفع على المنصة. فالنمل يكتشف أنه عندما يقترب من كرة المدفع، فإن مساره سوف يتغير عن اتجاه الكرة. ومن المعقول تماماً أن يشرح النمل حركته بالقول: ان كرة المدفع هي جهد قوة جذب عليه، وربما يسميها قوة الجاذبية. على كل حال، فالنعم الالهية لأفضلية البعد الثالث، اوضحت ان النمل مخطئ. فلا توجد قوة تجذبه نحو كرة المدفع. وبدلاً من ذلك، فإن كرة المدفع أشبه بالوادي في منصة البهلوان، وهذا سبب تغير اتجاه مسارات النمل نحو المنصة.

أدركت عبقرية اينشتاين اننا في موضع مشابه للنمل على منصة البهلوان ومسار الأرض ينتقل عبر الفضاء ملتوياً باتجاه الشمس، كأكثر الكواكب في مدار دائري. ويجدر بنا أن نشرح هذه الحركة بالقول إن الشمس تبذل جهد قوة الجاذبية على الأرض. وعلى كل حال، فنحن مخطئون. إذا استطعنا رؤية الأشياء من منظور الأبعاد الأربعة – وهو شيء من المستحيل أن نقوم به مثلما هو الأمر بالنسبة للنمل، لنرى الأشياء من البعد الثالث – فسوف نرى أنه لا يوجد هناك بديل مثل القوة. وبدلاً من ذلك صنعت الشمس انخفاضاً أشبه بالوادي في الابعاد الأربعة الزمان المكان في الفراغ، والسبب ان الأرض تتبع مساراً قريباً من المسار الدائري حول الشمس لكونه أقصر مسار عبر الفضاء الملتوي.

ولا يوجد هناك قوة جاذبية. فالأرض تتبع الخط المباشر عبر مكان – زمان وبسبب وجود الزمان – المكان قرب الشمس فإنها تلوي ذلك الخط، أو أن الخط الجيوديسي يحدث لكونه قرب المدار الدائري. وطبقاً للفيزيائيين ريموند شیاو واشيل سبيليوتوبوس: "في النسبية العامة، لا يوجد قوة جاذبية ". فما نربطه بشكل طبيعي بقوة الجاذبية على جسيمة ليس بقوة على الإطلاق: "فإن الجسيمة تنتقل ببساطة عبر المسار الممكن الأكثر مباشرة في زمان – مكان منحن".

يسافر الجسم عبر المسار الممكن الأكثر مباشرة عبر زمان – مكان في سقوط حر وحيث انه في سقوط حر، فإنه يجرب حالة عدم الجاذبية. والأرض في سقوط حر حول الشمس. وبالنتيجة، لا نشعر بجاذبية الشمس على الأرض. والفلكيون في المحطة الدولية الفضائية هم أيضاً في سقوط حر حول الأرض. وبالنتيجة لا يشعرون بجاذبية الأرض ⁽³⁾.

تبرز الجاذبية فقط عندما يمنع الجسم من متابعة حركته الطبيعية. فحركتنا الطبيعية هي سقوط حر باتجاه مركز الأرض. والأرض تقاومنا وتجعلنا نشعر بقوتها على اجسامنا والتي نفسرها بالجاذبية. إن قوة الطرد المركزية هي فقط ما نشعر به عندما تمنعنا السيارة من الحركة الطبيعية في خط مباشر، فقوة الجاذبية هي ما نشعر به عند المحيط الذي يمنعنا من متابعة حركتنا الطبيعية على طول الخط الجيوديسي.

ربما يبدو انه ليس من الضروري تعقيد رؤية الأجسام الضخمة تتحرك تحت تأثير قصورها الذاتي خلال الزمان – المكان المزيف بدلاً من الحركة البسيطة تحت تأثير القوة الكونية للجاذبية. على أي حال، إن الصورتين ليستا متماثلتين بالنسبة للنجمة فإن الشيء الذي زيف ليس مجرد مكان بل زمان – مكان للنسبية الخاصة والصورة لذلك تساهم آلياً في التفاعل الغريب بين الزمان والمكان الضروري للحفاظ على سرعة الضوء ثابتة فنظرة اينشتاين تتوقع أشياء عديدة.

فكر بالنمل على المنصة البهلوانية. فهناك أشياء كثيرة تستطيع ان تعملها مع المادة على المنصة بدلاً من ضغطها بكتلة ثقيلة أشبه بكرة المدفع. فمثلاً تستطيع هز زاوية واحدة صعوداً ونزولاً، وهذا سيسبب تموجاً في نسيج ينتشر خارجاً عبر المنصة أشبه بالموجات على سطح بركة. وبنفس الطريقة ان تذبذب الكتلة الكبيرة أشبه بثقب اسود في فضاء يولد تموجات في نسيج الزمان المكان. فمثل هذه الأمواج الجاذبية لم تكتشف مباشرة حتى الآن. لكن وجودها هو توقع وحيد لنظرية اينشتاين.

وحقيقة ان الأمواج تتأرجح خلال الزمان – المكان تعتبر المكان ليس فراغاً، بل هو وسط سلبي تخيله نيوتن. وبدلاً من ذلك، يمكن أن يكون وسطاً مع صفات حقيقة. فالمواد لا تجذب (تشد) بسهولة إلى مواد أخرى عبر فضاء فارغ؛ كما تخيل نيوتن. فالمادة تشوه الزمان – المكان، وان هذا الزمان – المكان المشوه بدوره يؤثر على مادة أخرى. وكما أوضح ذلك جون ويلير بقوله: "المادة تخبر الزمان – المكان كيف يزيف، والزمان – المكان المزيف يخبر الكتلة كيف تتحرك".

إن تزييف الزمان – المكان سببه جسم ضخم يحتاج إلى وقت لينتشر إلى كتلة أخرى، كما أن تشويه منصة البهلوان بكرة مدفع أخرى يحتاج إلى الوقت ليصل إلى زوايا المنصة. وبسبب هذا، فالجاذبية والزمان – المكان المزيف يعملان فقط بعد تأخير في توا مع حد السرعة الكونية الموجودة بسرعة الضوء.

هوامش

(3) معظم الناس يفترضون أن الفلكيين يدورون في فلك حول الأرض بدون وزن بسبب عدم وجود جاذبية في الفراغ على كل حال، بارتفاع 500 كيلومتر أو أكثر من محطة الفضاء الدولية، الجاذبية هي 15% أقل منها على سطح الأرض. والسبب الحقيقي لكون الفلكي بدون وزن هو أن المركبة الفضائية في حالة سقوط حر بما يشبه وجود شخص في المصعد عندما ينقطع الكابل. الفرق هو انهم لا يصطدمون بالأرض، لماذا؟ لأن الأرض كروية وبسرعة سقوطهم على سطح الأرض، فإن انحناء السطح يبدو مبتعداً عنهم. لذلك فسقوطهم يكون في دائرة.

مواضيع ذات صلة

خاتمة: النسبية العامة

More about four-vectors

Past, present, and future

Space-time intervals

The geometry of space-time

النظريات المنافسة للنظرية النسبية العامة

تناقض علمي واضح وتخبط العلماء في تفسير الثابتة الكونية لأينشتاين

الأرصاد الفلكية والأبحاث العلمية تثبت خطأ معادلات النسبية العامة

خطأ أينشتاين الفادح

البساطة والتناظر

الثقوب السوداء والكون

انحناء المكان