مرگ فضازمان - پايان نسبيت 2

[فلفل نمك]

حال با توجه به خصوصياتي كه فضا بايد داشته باشد تا نقش اول آن رابدرستي بازي كند از جمله اتصال وپيوستگي آن، مي‌توان بحث بالا را در مورد فضا نيز صادق دانست. به اين معنا كه تمام ناظريني كه ادعا مي‌كنند براجسامي قرار دارند كه نسبت به فضا ساكنند ويا از نقاطي از فضا در حال نظاره هستند، همه نسبت به هم ساكنند واز مكانهاي مختلف يك دستگاه در حال نظارت هستند.
اگر جسمي نسبت به يكي از اين ناظرين در حال حركت باشد نسبت به بقيه نيز در حركت واگر نسبت به يكي در حال سكون باشد نسبت به همه در حال سكون است.
آنچه ذكر شد زمينه‌اي بود براي اثبات وجود تناقضي بزرگ در توضيح مفهوم حركت وتدوين قوانين آن كه حل وفصل آن منجر به توضيحي زيبا ساده وبسيار منطقي از پديدة گرانش وتمام نمودهاي آن خواهد شد.

[فلفل نمك]

گرچه در مكانيك كلاسيك ونسبيت خاص منظور از جابجايي وانتقال جسم غالباً جابجايي وانتقال نسبت به يك دستگاه مراجعه بوده است وبه دليل عدم شناخت از ذات وساختار فضا به صراحت از انتقال جسم درون فضا صحبت نشده است اما چنانكه خواهيم ديد، تلقي حركت به مفهوم جابجايي وانتقال جسم حتي نسبت به يك دستگاه مراجعه نيز مشروط به وجود محيطي است كه جابجايي وانتقال از نقاط آن وسكون نيز نسبت به نقاط آن معناي مشخص وكاربرد فيزيكي پيدا مي‌كنند واين محيط بعنوان يك دستگاه مختصات در تدوين قوانين حركت نقش داشته است‌. اين نكته غير قابل انكار است كه اساس وپاية اندازه گيريها در حركت بر مفهوم مذكور صورت مي‌گيرد. اندازة سرعت يعني تعداد واحدهاي فاصلة پيموده شده در واحد زمان كه خود حكايت از انتقال جسم از يك نقطه به نقطة ديگر درون فضا دارد. از طرفي قانون اول نيوتن كه حركت جسم فارغ از نيرو را توصيف مي‌كند، بخوبي بيانگر اين مفهوم است: حركتي يكنواخت ومستقيم الخط در فضا.
اما نسبي بودن حركت به اين معنا كه شاخص‌هاي حركت يك جسم(سرعت، جهت ومسير) با اندازه گيري ناظرين دستگاههاي مختلف متفاوت است با مفهوم حركت به معناي جابجايي جسم نسبت به نقاط يك دستگاه مختصات مراجعه يا نقاط فضا سازگاري منطقي ندارد زيرا به اين سؤال منجر مي‌شود كه آيا يك جسم مي‌تواند در يك آن در همة جهات جابجا شود؟

[فلفل نمك]

آنچه در مكانيك رايج است در واقع چنين كاري است. يعني اندازه گيري مكان وزمان وقوع رويدادهاي مربوط به پديده يا جسم مورد سنجش از جمله حركت آن نسبت به يك دستگاه مراجعة خاص. نتيجة اندازه گيري در هر دستگاه مراجعه، خاص همان دستگاه است وبراي اعتبار يافتن اين اندازه ها براي دستگاههاي ديگر بايد از قالب تبديلات گاليله در مكانيك نيوتني يا تبديلات لورنتس درنسبيت خاص بگذرند.
اما تلقي حركت يك جسم به معناي انتقال وجابجايي آن نسبت يك دستگاه مختصات مراجعه به تناقض منجر مي‌شود.
قبل از بيان اين تناقض لازم است كه به سه نكتة مهم اشاره شود:
نكته اول اينكه بنا به اصل نسبيت همة اجسام لخت گاليله‌اي مي‌توانند به عنوان دستگاه مراجعه انتخاب شوند وصلاحيت همه به يك اندازه است.
نكته دوم اينكه جابجايي جسم نسبت به يك دستگاه مراجعه به شرطي معناي مشخص فيزيكي وقابل اندازه گيري دارد كه نقاطي كه جسم از آنها عبور مي‌كند نسبت به دستگاه مختصات ساكن باشند. به عبارت ديگر دستگاه مختصات خودبايد نسبت به نقاط مسیر جسم ساكن باشد تا تغيير مكان جسم معنا پيدا كند.

[فلفل نمك]

اكنون اگر مختصات نقطة متناظر با مكان يك حادثه در يك دستگاه مراجعه معلوم باشد، براي تعيين مكان همين حادثه در دستگاهي كه نسبت به دستگاه اول در حركت است ملاك ميزان انتقال دستگاه اخير نسبت به دستگاه اول خواهد بود. چون دستگاه اخير در لحظة تعيين مكان حادثه در يكي از نقاط مسيرش نسبت به دستگاه اول خواهد بود واين نقطه نسبت به دستگاه اول ساكن است، مفهوم كلي مطلب اين است كه در مكانيك سعي بر اين است كه مكان وقوع يك حادثه را از نقاط مختلف يك محيط متصل فرضي كه نقاط آن نسبت به هم ساكنند به نام فضا تعيين كنند.
از طرفي همة دستگاههاي لخت گاليله‌اي به هنگام توصيف وبررسي يك حادثه ويا حركت يك جسم رجوع داده شده به آنها، خودرا نسبت به نقاط اين محيط ساكن فرض مي‌كنند در نتيجه همة آنها نسبت به هم ساكن خواهند بود وحركت آنها نسبت به هم نقض مي شود.
ذيلاً طي يك آزمايش ذهني اين تناقض به صورت تجسمي تر توضيح داده مي‌شود:

[فلفل نمك]

ذيلاً طي يك آزمايش ذهني اين تناقض به صورت تجسمي تر توضيح داده مي‌شود:
دو جسم لخت گاليله‌اي به نامهاي K و K' كه نسبت به هم در حال حركتند مجسم مي‌كنيم. بر روي هر جسم ناظري كه مي‌تواند يك دستگاه مختصات دكارتي براي خود فرض كند قرار گرفته است. آنچنانكه مي‌دانيد هيچ راهي وجودندارد كه حركت را به طور مطلق به يكي وسكون را به ديگري نسبت داد. هر يك از اين ناظرين خودودستگاهش را ساكن مي بيند وديگري را در حال حركت يكنواخت.
در دستگاه K نقطه دلخواهي به مختصات(x,y,z) تصور مي‌كنيم. اين نقطه مي‌تواند توسط جسمA اشغال شود. در اين صورت جسم A در دستگاه K ساكن است ومكان فضايي آن با مراجعه به دستگاه K متناظر با نقطه (x,y,z) است. مكان جسم A را كه يك نقطه از پيوسته فضا است با P نشان مي دهيم. بديهي است كه سكون جسم A نسبت به دستگاه K منوط به ثبات (x,y,z) وسكون P نسبت به K است. با مراجعه به دستگاه K'جسمA در حال حركت يكنواخت است. ناظراين دستگاه خود ودستگاهK' را ساكن مي‌بيند ودستگاه K و جسمA را در حال حركت. مكان جسمA با مراجعه به دستگاه K' ديگر نظير يك نقطه نيست بلكه متناظر با مجموعه‌اي از نقاط است كه مسير حركت جسم A را تشكيل مي‌دهند. اين نقاط هر يك مختصات ثابتي در دستگاه K' دارند وهركدام نظير يك نقطه از نقاط پيوستة فضا است كه نسبت به دستگاه K' ساكن است. آنچنانكه حركت جسم به معناي انتقال از يك نقطه به نقطه ديگر از اين مجموعه نقاط فضا خواهد بود. مجموعة اين نقاط را با خط d1 نشان مي‌دهيم وبه جاي همة آنها جسم صلب وميله اي B را قرار مي‌دهيم كه نسبت به K'ساكن است. مي‌توانيم به تعداد دلخواه دستگاههاي ديگر ,K1 K2000 را تصور كنيم كه به همراه ناظرين قرار گرفته برآنها نسبت به دستگاه K ودر نتيجه جسم A در جهات مختلف در حال حركتند. با مراجعه به هريك از آنها جسمA در جهتي در حال حركت است و به ترتيبي كه در مورد دستگاه K' ذكر شد مسير حركت جسمA نسبت به هر دستگاه مجموعه نقاطي از فضا خواهد بود كه نسبت به هر دستگاه ساكن است. مجموعه اين نقاط براي هر دستگاه خطوطي تشكيل مي‌دهند كه آنها را d2 ,d1000 مي ناميم. به جاي اين خطوط نيز مي‌توانيم اجسام صلب B1وB2و000 را قرار دهيم كه هر يك نسبت به دستگاه خود در حال سكون است. اما همه خطوط d2 ,d1000 دست كم يك نقطه مشترك دارند.
زيرا همه از جسم A مي‌گذرند.( بعضي از اين خطوط مربوط به دو دستگاه كه نسبت بهA در دو جهت مخالف يك راستا در حال حركتند برهم منطبقند) اكنون اگر بر يك نقطة مشترك از اين خطوط يك دستگاه مختصات دكارتي بنا كنيم همة اين خطوط نقش محورها وخطهاي گذرنده از مبدا اين دستگاه را دارند وهمه نسبت به هم ساكنند وبالاخره دستگاههاي مراجعةK K' و000 نيز نسبت به هم ساكن خواهند بود.

[فلفل نمك]

اما هيچ راهي براي تعيين نقطه يا مكاني از اين محمل (فضازمان) براي برپاكردن يك دستگاه مختصات كه بدون دخالت در حركت اجسام حركات وحوادث را از طريق آن بسنجيم وجود ندارد و هرتلاش ذهني براي يافتن چنين مكاني بازهم از ديدگاه ناظري خواهد بود كه باديگر اجسام در حركت يا سكون نسبي است.
بناچار اجراي اين نقش به دستگاههاي گاليله‌اي سپرده شده است. به اين معنا كه تمام اجسامي كه داراي حركت يكنواخت هستند و از آنها به عنوان اجسام گاليله‌اي ياد مي‌كنيم اين صلاحيت را دارند كه بعنوان دستگاههاي مراجعه جهت توصيف فضا زمان وتدوين وفرمولبندي قوانين حركات وحوادثي كه در آن رخ مي‌دهد به كار گرفته شوند. خاصيت مشترك همه اين دستگاهها احساس سكوني است كه ناظرين آنها دارند. اما تفكر وجود محمل فضا زمان بعنوان گستره وزمينه‌اي كه ماده وميدان را در برمي گيرد وحوادث وحركات درون آن صورت مي‌پذيرد باعث شد تا احساس سكون ناظرين گاليله‌اي سكون نسبت به فضا تلقي شود. زيرا اولاً اثبات حركت يك دستگاه گاليله‌اي نسبت به فضا توسط ناظر همان دستگاه به دليل اصل نسبيت امكانپذير نيست. ثانياً نحوة رجوع دادن حوادث وحركات به يك دستگاه مراجعه به مفهوم حادث شدن در يك نقطة خاص از فضا وانتقال جسم از يك نقطه به نقطة ديگر فضا، دستگاه مراجعه را در موضع سكون نسبت به فضا قرار مي‌دهد وبالعكس سكون دستگاه مراجعه نسبت به فضا، به حركت جسم رجوع داده شده مفهوم انتقال در فضا مي‌دهد. به اين ترتيب هر ناظر اندازه گير در دستگاه مراجعة خود با تكيه برسكون دستگاه خويش حركت جسم رجوع داده شده به دستگاهش را به معناي جابجايي وانتقال آن تلقي مي‌كند وميزان انتقال جسم مبناي تمام اندازه گيريهايي است كه همه به صورت يك طرفه به جسم رجوع داده شده نسبت داده مي‌شود. شاخصهاي حركت جسم رجوع داده شده كه برپاية مفهوم انتقال اندازه گرفته مي‌شود فقط براي ناظر اندازه گير معتبر است وبراي اعتبار يافتن آنها براي دستگاههاي ديگر ملاك بازهم ميزان انتقال يك دستگاه نسبت به ديگري است. نتيجة كار اين خواهد بود كه براي يك جسم به تعداد دستگاههاي مراجعه كه حركت آن را بررسي مي كنند سرعت، جهت ومسير مختلف بدست مي‌آيد كه همه فقط به اين جسم نسبت داده مي‌شود.

[فلفل نمك]

سومين اشكال مربوط به اصل نسبيت است. آنچه كه اصل نسبيت در حوزة حركات لخت گاليله‌اي عنوان مي‌كند عبارت است از هم ارزي دستگاههاي مختلف ومتحرك گاليله‌اي براي تدوين وفرمولبندي قوانين طبيعت منجمله قوانين مكانيك.
چنانكه ذكر شد تلقي حركت يك جسم رجوع داده شده به يك دستگاه مختصات مرجع به معناي انتقال وجابجايي آن، دستگاه مرجع را در موضع سكون نسبت به نقاط مفروض محيط انتقال قرار مي دهد. به اين ترتيب هنگامي كه حركت يك جسم را به چندين دستگاه رجوع داده‌ايم همة دستگاهها در مواضعي ساكن نسبت به محيط انتقال قرار مي‌گيرند. اين درست به اين معناست كه حركت جسم رجوع داده شده از نقاط مختلف يك دستگاه مورد بررسي قرار گرفته است نه از دستگاههاي مختلف وهم ارز. روشن است كه با وضعيت موجود لازم است كه در بنيادي ترين ودر نظر اول بديهي ترين مفاهيم وضع شده براي توضيح حركت يعني فضا زمان وجابجايي تجديد نظر كنيم.
قبل از هر چيز بايد روشن شود كه آيا اين مفاهيم به ويژه مفهوم فضا بادركي كه ما بواسطة كشف دو خاصيت مهم حركت يعني نسبي بودن حركت واصل نسبيت از حركات اجسام بدست آورده‌ايم سازگاري منطقي دارند يا خير.

[فلفل نمك]

سكون همة دستگاههايي كه حركت يك جسم را اندازه گيري مي‌كنند نسبت به نقاط همين دستگاه سوم وجابجايي جسم از نظر هريك از ناظرين نيز از نقاط همين دستگاه خواهد بود.
بنابراين برخلاف آنچه كه اصل نسبيت عنوان مي‌كند، بررسي حركت جسم يا پديدة مورد نظر از مكانها يا نقاط مختلف يك دستگاه ( فضا) صورت مي‌گيرد.
نتيجه اينكه تلقي حركت جسم نسبت به دستگاه مختصات به مفهوم جابجايي جسم مشروط به وجود مفهوم فضا است وهر دو مفهوم با اصل نسبيت ناسازگارند.
از طرف ديگر خاصيت نسبي بودن حركت با اين تصور رايج در مكانيك كلاسيك ونسبيت خاص كه حوادث دريك نقطه يا مجموعه‌اي از نقاط فضا بعنوان محيط پيوسته‌اي كه همه اجسام وحوادث را دربر مي‌گيرد رخ مي‌دهند در تضاد است.
اگر دو جسم لخت گاليله‌اي با ناظر ودستگاه مختصات فرضي بر روي هر يك مجسم كنيم كه نسبت به هم در حال حركت باشند، ناظر هر دستگاه خود وجسمي را كه برآن قرار دارد نسبت به چارچوب مختصاتي خود ساكن مي‌بيند وبا هيچ آزمايشي نمي‌تواند اثري از حركت دستگاهش در هيچ جهتي بيابد. ناظر هر دستگاه جسم ودستگاه ديگر را درحال حركت مي‌بيند. هيچگونه دليل شهودي يا منطقي وجود ندارد كه براساس آن بتوان حركت مطلق را به يك جسم وسكون مطلق را به جسم ديگر نسبت داد. آنچنانكه هر دو ناظر برآن توافق داشته باشند به اين معنا كه ناظر دستگاه متحرك بتواند حركت دستگاه خودرا اندازه گيري كند ودر عين حال دستگاه ديگررا ساكن ببيند.

[فلفل نمك]

حركت پديده‌اي دوطرفه وغير قابل جمع وكسر است .
براي روشن شدن مطلب دو جسم لخت را به همراه ناظر ودستگاه مختصات فرضي مجسم مي‌كنيم كه نسبت به هم ساكنند. بديهي است كه براي ايجاد حركت نسبي اين دو جسم نسبت به هم كافي است كه به يكي از اين دو نيرويي تماسي وارد شود. بعد از ايجاد حركت وقطع نيرو دو جسم در حالت لختي وفارغ از نيرو قرار مي‌گيرند. پس از اين مرحله اندازه‌گيري هر ناظر با هدف بدست آوردن ميزان انتقال جسم ديگر ومبنا قرار دادن اندازة بدست آمده براي گذر از يك دستگاه به دستگاه ديگر اشتباه خواهد بود وبه تناقضات مذكور منجر مي‌شود. زيرا پارامتر متغيري وجود ندارد كه بتوان آن را به صورت يك طرفه فقط به يك جسم نسبت داد واندازه گرفت.

[فلفل نمك]

مثلاً به جاي استفاده از مفهوم سرعت حركت مفهوم شدت حركت را بكار ببريم آنچنانكه اگر يكي از دو جسم حذف شود اين مفهوم هيچ معنايي نداشته باشد. تنها عاملي كه قابل اندازه‌گيري است عامل ايجاد حركت وتغيير در آن يعني نيروي وارد شده است. آنچه كه شدت حركت نسبي دو جسم را تعيين كند نيروست وتنها راه تغيير در آن نيز اعمال نيروست. هنگامي كه به جسمي نيرو وارد مي‌شود، شدت حركت آن با همة اجسام ديگر تغيير مي‌كند آنچنانكه همة دستگاههاي مراجعه ميزان نيروي اعمال شده را يكسان اندازه مي‌گيرند.
اگر جسم سوم را كه نسبت به هريك از اين دو جسم در حال حركت است به جمع آنان اضافه كنيم واز ناظرين قرار گرفته براين دو جسم بخواهيم كه مطابق روش مكانيك كلاسيك حركت آن را اندازه‌گيري كنند، هريك از آنها حركت نسبي جسم يا دستگاه خود وجسم سوم را با تكيه برسكون خود به جسم سوم نسبت مي‌دهند وبا اين تلقي كه جسم سوم نسبت به دستگاه آنان جابجا مي‌شود، سرعت آن را اندازه‌گيري مي‌كنند. اندزة بدست آمده شاخص وعاملي است كه مختص جسم سوم است وبه صورت يك طرفه به اين جسم نسبت داده مي‌شود. به اين ترتيب ناظر هر دستگاه اندازه‌اي براي سرعت جسم سوم وجهت ومسيري براي حركت آن بدست مي‌آورد كه با اندازه هاي بدست آمده توسط ناظر ديگر متفاوت است. مي‌توانيم ناظريني اندازه‌گير بر روي اجسام چهارم وپنجم و000 تصور كنيم كه همگي نسبت به هم ونسبت به جسم سوم در حركتند. در اين صورت به همين تعداد اندازه‌هاي مختلف براي سرعت جهت ومسير حركت جسم سوم بدست مي‌آيد كه همه فقط به اين جسم نسبت داده مي‌شود. اين روش چنانكه قبلاً ذكر شد به اين تناقض منجر مي‌شود كه از يك طرف همه ناظرين اندازه‌گير ودستگاه مختصاتي آنها نسبت به نقاطي فرضي كه جابجايي جسم سوم از آنها صورت مي‌گيرد ساكن فرض شوند كه به معناي سكون همه اين دستگاهها نسبت به هم وناديده گرفتن حركت نسبي هر يك نسبت به ديگري ونيروي موجد اين حركات است. از طرف ديگر همة اندازه‌هاي بدست آمده مختص جسم سوم است وبه اين نتيجه منجر مي‌شود كه اين جسم علاوه بر تغيير مكان نسبت به هر دستگاه، بدون هيچ دليلي سرعت خودرا نيز نسبت به هر دستگاه اندازه گير به تنهايي تغيير دهد، به عبارت ديگر لازم است كه اين جسم بدون هيچگونه عامل فيزيكي مانند نيرو از نوعي شتاب برخوردار باشد. اما در توضيح مطلب بايد براين نكته تأكيد شود كه در حركت نسبي دو جسم عاملي متغير كه بتوان به يك جسم نسبت داد واندازه گرفت وجود ندارد. دستگاه هر ناظر اندازه گير با جسم سوم داراي اختلاف سطح وترازي است كه نيرو ايجاد كرده است. آنچه ايجاد شده است، نه قابل تقسيم است ونه مي‌توان آن رابه يك جسم نسبت داد. تلقي انتقال جسم سوم توسط هر ناظر اندازه‌گير واندازه‌گيري ميزان آن در حقيقت ناديده گرفتن سهم دستگاه خود ناظر در حركت نسبي است. با اين كار حركت نسبي كه رابطه اي دو طرفه واختلاف تراز وپتانسيلي مربوط به هر دو جسم است، فقط به يك جسم نسبت داده مي شود و موجب بروز اندازه هاي مختلف براي سرعت حركت يك جسم رجوع داده شده به چندين دستگاه مي‌شود. در حالي كه جسم رجوع داده شده با هر دستگاه اندازه‌گير يك رابطة دو طرفه دارد كه قبلاً توسط نيرو ايجاد شده است وهيچگونه تغييري در وضعيت آن متناسب با تغييراتي كه در اندازه‌ها حاصل شده است صورت نمي‌گيرد. ناظر قرار گرفته بر جسم رجوع داده شده تغيير در اندازه هاي نسبت داده شده به جسم او را به دليل تفاوتي واقعي در حركت نسبي هر يك از دستگاههاي اندازه‌گير مشاهده مي‌كند. اما ناظرين اين دستگاهها با احساس سكون خود وتلقي انتقال جسم رجوع داده شده، اين تفاوتها را ناديده گرفته وبصورت كاذب ودروغين به جسم رجوع داده شده نسبت مي‌دهند.