مرگ فضازمان - پايان نسبيت

[فلفل نمك]

پس از ايجاد حركت، باگذشت زمان در ميزان نيروي لازم براي ساكن شدن دو جسم نسبت به هم وقرار گرفتن در يك دستگاه تغييري رخ نخواهد داد. ناظر قرار گرفته برهر يك از اين اجسام خودرا نسبت به چارچوب مختصاتي خويش ساكن مي‌بيند ومي‌تواند در همة جهات محورهاي دستگاه خود تا بينهايت اجسامي را تصور كند كه نسبت به او ساكنند. در عين حال همة اين اجسام با مراجعه به دستگاه ديگر در حركتند. اما چنانكه ذكر شد نقطه يا مكاني وجود ندارد كه سكون يك دستگاه نسبت به آن وجابجايي دستگاه ديگر نيز نسبت به آن معناي فيزيكي وقابل اندازه‌گيري پيدا كند. آنچه كه با اعمال نيرو ميان اين دو جسم ايجاد شده است وما آن را حركت نسبي مي‌ناميم، به مفهوم جابجايي يكي نسبت به ديگري يا جابجايي هر دو نسبت به يك نقطه سوم نيست بلكه نيروي اعمال شده اين دو جسم را در دو سطح يا دو پله يا دو تراز مختلف قرار داده است. آنچه ايجاد شده است، قابل تقسيم بين دو جسم نيست و نمي‌توان آن را بصورت يك طرفه به يك جسم نسبت داد. پس از قطع نيرو هيچ متغيري تابع زمان وجودندارد كه يك ناظر به دستگاه ديگر نسبت دهد واندازه گيري كند. به عبارت ديگر مفهوم سرعت كه به معناي ميزان تغيير مكان است وفقط به يك جسم نسبت داده مي‌شود، درست نيست. ماناچاريم در رابطه با حركت از مفاهيمي دو جانبه استفاده كنيم.

[فلفل نمك]

بطور كلي حركت نسبي اجسام لخت به مفهوم انتقال هريك نسبت به ديگري ويا نسبت به نقاط محيطي فرضي كه فضا مي‌ناميم نيست بلكه حركت نسبي بين هر دو جسم رابطه‌اي دو طرفه وغير قابل تركيب است.
نتايج اين بحث را مي‌توان در چند مورد خلاصه كرد:
1- نتيجه اول تصحيحي است كه بايد در قانون اول حركت صورت گيرد. به اين معنا كه قانون جبر يا لختي را نمي‌توان به مفهوم انتقال جسم درون ساختاري كه فضا مي‌ناميم تلقي كرد. اتلاق عمل رفتن در يك خط مستقيم ما رابه مسيري اشتباه مي‌برد. جسم لخت جسمي فارغ از نيروست وچنانكه در بحث گرانش خواهيم ديد، يك جسم لخت از ديد ناظر يك دستگاه شتابدار حركتي منحني الخط دارد درعين حال همين جسم را ناظرين لخت در حركتي مستقيم الخط مي‌بينند وناظر همراه جسم آن را در حال سكون خواهيد ديد وقانون حاكم بر جسم كه فراغت از نيروست را نمي‌توان باآنچه ناظرين مي بينند مساوي دانست.
2- نتيجه دوم در رابطه با انرژي حركتي جسم لخت است.

[فلفل نمك]

- نتيجه مهم ديگر در رابطه با نحوة رجوع دادن پديدة موردبررسي به دو يا چند دستگاه مراجعه وتبديلات مكاني زماني حادثه از يك دستگاه به دستگاه ديگر است. روشن است كه پديده‌هاي شناخته شدة فيزيكي از اجسام ناشي مي‌شوند. اين نكته نيز بديهي است كه براي هر جسم هميشه دستگاه مختصات مراجعه‌اي مي‌توان تصور كرد كه جسم نسبت به آن در حال سكون باشد ودر عين حال به تعداد زياد دستگاه مراجعه نيز قابل تصور است كه همين جسم نسبت به آنها در حال حركت باشد. مختصات مكاني يك حادثه كه از يك جسم يا جرم نشئت مي‌گيرد فقط براي دستگاه مختصات مراجعه‌اي كه جسم منشأ حادثه نسبت به آن ساكن است اعتبار دارد ويك نقطه ومكان مشخص وثابت رابراي ناظر دستگاه تداعي مي‌كند. همچنين براي تمام ناظريني كه در نقاط مختلف اين دستگاه قرار دارند وهمه نسبت به هم ونسبت به اين دستگاه ساكنند مكان حادثه داراي اعتبار است وهمه بر نقطة وقوع حادثه توافق دارند. حال اگر مختصات نقطة وقوع يك حادثه در دستگاه K(x,y,z) باشد وبر هر نقطه از محور x ها دستگاه مختصاتي به مركزيت همان نقطه به همراه ناظر بنا كنيم، بيشمار دستگاه مراجعة ساكن نسبت به هم خواهيم داشت كه ناظر هريك از آنها مي‌تواند با يك جسم صلب ساكن خودرا به نقطة وقوع حادثه وصل كند. مختصة نقطة وقوع حادثه براي هريك از اين ناظرين ثابت واز يك دستگاه به دستگاه ديگر متغير خواهد بود. اكنون اگر ناظر دستگاه مراجعهK' كه نسبت به دستگاه K وجسم منشأ حادثه به موازات محورx ها در حركت نسبي است، با استفاده از تبديلات مكانيك اقدام به تعيين مختصات حادثه در دستگاه خود كند در هر لحظة اندازه گيري نقش يكي از ناظريني را خواهد داشت كه دستگاه مختصات خود را بر محور x ها در دستگاه بنا كرده‌اند. به عبارت ديگر با وجود حركت نسبي دستگاه K'وجسم منشأ حادثه به هنگام تعيين لحظه‌اي مختصات حادثه نسبت به اين دستگاه لزوماً جسم منشأ حادثه با دستگاه ساكن فرض مي‌شود. به معناي ديگر شرط معنا دار بودن مكان حادثه نسبت به دستگاهKيعني سكون جسم منشأ حادثه نسبت به K به دستگاه K'نيز تعميم داده مي شود. مفهوم كلي مطلب اين خواهد بود كه مابراي تعيين لحظه‌اي مختصا ت مكاني يك حادثه نسبت به دو دستگاه، كه نسبت به هم در حركتند، از حركت نسبي ونيروي موجود آن واختلاف سطح وتراز ايجاد شده چشم پوشي مي‌كنيم. در مثال فوق حادثه هم سطح وهمتراز دستگاه K است وبا وجود اختلاف سطحي كه نيرو در دستگاه K' ايجاد كرده است، در لحظة تعيين مختصات، مكان حادثه هم سطح دستگاهK' نيز قرار مي گيرد.

[فلفل نمك]

بدين ترتيب راه حل تناقضي كه باعث ارائه نظريه نسبيت خاص شد، برخلاف آنچه كه اين نظريه عنوان مي‌كند خصوصي كردن واحدهاي معادلة حركت براي هر دستگاه وتغيير در نحوة تبديل از يك دستگاه به دستگاه ديگر نيست. بلكه چيزي از جنس ميزان يا اندازة انتقال كه بتوان آن را فقط به يك جسم نسبت داد براي جمع وكسر وتبديل از يك دستگاه به دستگاه ديگر وجود ندارد. مشكل اين بود كه در مكانيك كلاسيك شاخصهاي حركت يك جسم با اندازه‌گيري ناظرين دستگاههاي مختلف نسبي ومتفاوت است. اين وضعيت در مورد نور صادق نيست. اما درحقيقت راه حل معما در مفهوم حركت نهفته است. حركت نمي‌تواند نسبي باشد ودر عين حال به مفهوم انتقال وجابجايي تلقي واندازه‌گيري شود. حركت يك جسم با قضاوت ناظرين دستگاههاي مختلف نسبي است به اين دليل كه اين دستگاهها خود در تراز ها وسطوح مختلفي كه نيرو ايجاد كرده است قرار دارند وتلقي حركت اين جسم به معناي جابجايي آن منجر به سكون همة اين دستگاهها نسبت به هم وناديده گرفتن نقش نيرو وترازهايي ايجاد شده خواهد شد. بنابراين اگر دودستگاه مختصاتk وk' نسبت به هم در حال حركت باشند ودر دستگاه k گلوله‌هايي همزمان به همه جهات پرتاب شوند، يا درصورت وجود هوا امواج مكانيكي توليد ودر همة جهات نشر شوند ويا امواج الكترومغناطيسي انتشار داده شوند، ناظردستگاk' نمي‌تواند حركت دستگاه k را نسبت به دستگاه خود وگلوله هاوامواج را نسبت بهk به مفهوم جابجايي وانتقال تلقي وبا محاسبة اندازه‌ها به جمع وكسر آنها بپردازد. اصل نسبيت در تمام دستگاههاي لخت صادق است ونحوة وقوع پديده هاي مذكور وقوانين حاكم بر آنها در تمام دستگاهها يكسان است. به طور كلي دستگاهها واجسام لخت در حال انتقال نسبت به هم درون ساختار آفريدة ذهن ما موسوم به پيوسته يا هندسة فضا زمان نيستند بلكه در سطوح وترازهاي مختلف انرژي كه نيرو عامل ايجاد آن است قرار دارند وهمة اين سطوح براي فرمولبندي وبيان قوانين حاكم بر پديده ها هم ارزند.

[فلفل نمك]

بنابراين آنچنانكه عنوان شده است مي‌توان گفت كه با وجود حركت تند شونده وشتابدار اتاقك يا هر دستگاه شتابدار نسبت به فضاي گاليله‌اي مي‌توان آن را ساكن دانست به اين شرط كه يك ميدان جاذبه بران حاكم باشد. در نتيجه اگر فرض كنيمk دستگاه لختي در محيط وفضاي گاليله‌اي باشد و k'دستگاهي باشد كه نسبت به k داراي شتاب ثابت است، رفتار نقاط مادي واجسام درk'چنان است كه مي‌توان آن را دستگاهي لخت دانست كه در آن يك ميدان گرانش وجود دارد. پس اگر بتوان يك دستگاه شتابدار را تحت چنين شرايطي همانند يك دستگاه لخت حساب كرد انحصار وامتياز خاصي كه دستگاههاي لخت براي فرمول بندي وبيان قوانين طبيعت دارند سلب وهمة دستگاههاي مختصات مراجعه باهر حالت حركت دلخواه براي فرمولبندي وبيان قوانين طبيعت هم ارز خواهندبود. قدم بعدي توضيح قوانين حاكم بر موقعيت مكاني وزماني اجسام ونقاط مادي قرار گرفته درون ميدان وچگونگي تغيير آن است. اما به دليل انقباض طول وانبساط زمان منتجه از نظريه نسبيت خاص، قوانين هندسة اقليدسي كه در مكانيك كلاسيك ونسبيت خاص بر موقعيت اجسام حاكم بود در اينجا صادق نيست. ونمي‌توان از دستگاه مختصات دكارتي بعنوان چارچوبي براي تعيين موقعيت نقاط واجسام استفاده كرد. بنابراين لازم است متناسب با شرايط هندسي ميدان از دستگاه مختصات منحني گوس استفاده كنيم با اين شرط كه رفتار هندسي واحد طول براي تعيين مسافت نقاط بسيار نزديك به هم بايد مطابق با همان قواعد هندسة اقليدسي باشد. به هر نقطه از نقاط حوزة ميدان كه معادل با يك حادثه است چهار مختصه نسبت داده مي‌شود كه متغير هاي معادلات توصيف فضا زماني آن نقطه يا حادثه هستند وبا هم يك دستگاه مختصات گوسي تشكيل مي‌دهند. با عبور از يك دستگاه گوسي به دستگاه گوسي ديگر توسط تبديلات شكل معادلات توصيف كنندة يك حادثه حفظ مي‌شود وهمة اين دستگاههاي گوسي براي فرمولبندي قوانين طبيعت هم ارز مي‌باشند