ما هي معادلة أينشتاين التي لم تحل

معادلة أينشتاين التي لم تحل

أينشتاين هو العبقري الذي ابتكر نظرية النسبية العامة ومفهوم “الزمان-المكان”، الذي يعبر -كما تعلمون جميعًا- عن أن الجاذبية ليست قوة خفية غامضة تنتقل عبر الفضاء، بل تأتي نتيجة لتشوه النسيج الفضائي ذاته بسبب وجود الطاقة بشكل الكتلة، وهذا هو الأكثر شيوعًا في الكون.

هل كان أينشتاين هو الشخص الذي اخترع E = mc2؟

لم يكن الفيزيائي العظيم أول من مقارن بين أشكال الكتلة والطاقة، ولم يؤكد العلاقة بشكل قاطع. لا توجد معادلة أشهر من E = mc2. في الواقع، تعتمد شهرة هذه المعادلة الخالدة إلى حد كبير على بساطتها المطلقة. فبموجبها، تتناسب الطاقة E للنظام بشكل مباشر مع كتلته m، مضروبة في سرعة الضوء c². رسالة المعادلة هي أن الكتلة للنظام تقيس محتواها من الطاقة، وعلى الرغم من ذلك، تعطينا E = mc² معلومة أساسية أكثر إذا فكرنا في قيمة c، سرعة الضوء كسنة ضوئية واحدة في السنة. في هذه الحالة، يكون عامل التحويل c² يساوي 1، وهذا يترك لنا E = m. الطاقة والكتلة هما متطابقتان.

وفقًا للفولكلور العلمي، صاغ ألبرت أينشتاين هذه المعادلة في عام 1905، وشرح كيف يمكن إطلاق الطاقة في النجوم والانفجارات النووية في ضربة واحدة. وهذا تبسيط واسع النطاق، حيث لم يكن أينشتاين أول شخص يفكر في تكافؤ الكتلة والطاقة، ولكنه لم يثبت ذلك بالفعل.

من هو أينشتاين

ألبرت أينشتاين ولد في 14 مارس 1879 في فورتمبيرغ، ألمانيا، وتوفي في 18 أبريل 1955 في نيو جيرسي، الولايات المتحدة الأمريكية. كان عالم فيزياء ألمانيا ومساهما في تطوير نظرية النسبية الخاصة والعامة. حصل على جائزة نوبل في الفيزياء في عام 1921 بسبب تفسيره للتأثير الكهروضوئي. يعتبر أينشتاين أحد أبرز الفيزيائيين في القرن العشرين.

كان والدا أينشتاين من اليهود العلمانيين من الطبقة الوسطى، كان والده هو هيرمان أينشتاين وكان في الأصل بائعًا ثم أدار لاحقًا مصنعًا كهروكيميائيًا بنجاح، وكانت والدته بولين كوخ تدير منزل العائلة، وكان لديه أخت واحدة تدعى ماريا التي ولدت بعد عامين من ألبرت، كتب أينشتاين أن “عجائب” أثرت بعمق في سنواته الأولى، وكان أول ابدعاته في سنة الخامسة وكانت خاصة بالبوصلة حيث. كان محتارًا من أن القوى غير المرئية يمكن أن تحرف الإبرة، جاءت الأعجوبة الثانية في سن الثانية عشرة عندما اكتشف كتابًا للهندسة ووصفه بأنه “كتاب الهندسة الصغير المقدس”.

لحسن الحظ، كان بإمكان أينشتاين التقدم مباشرة إلى المدرسة الفيدرالية السويسرية للفنون التطبيقية في عام 1911، بعد التوسع في عام 1909 إلى حالة الجامعة الكاملة التي تم تغيير اسمها فيما بعد إلى المعهد الفيدرالي السويسري للتكنولوجيا في زيورخ، وذلك دون الحاجة لشهادة الثانوية العامة إذا اجتاز امتحانات القبول الصارمة التي أظهرت أنه برع في الرياضيات والفيزياء، لكنه فشل في اللغة الفرنسية والكيمياء والأحياء

لأنه حصل على درجات استثنائية في الرياضيات، سمح له بدخول كلية الفنون التطبيقية، وشرط له الإنتهاء من التعليم الرسمي. لأول مرة، التحق بمدرسة ثانوية خاصة يديرها Jost Winteler في أراو سويسرا، وتخرج منها عام 1896. تخلى عن جنسيته الألمانية في ذلك الوقت وكان عديم الجنسية حتى عام 1901 حيث حصل على الجنسية السويسرية. أصبح صديقا مدى الحياة لعائلة وينتلر التي كان يقيم معها، وكانت ماري ابنة وينتلر الحب الأول لأينشتاين وفي النهاية تزوج أخت أينشتاين مايا من نجل وينتلر.

النظريات العلمية لألبرت أينشتاين

بعد تخرجه في عام 1900 واجه أينشتاين واحدة من أكبر الأزمات في حياته لأنه درس المواد المتقدمة بمفرده غالبًا ما كان يقطع الفصول الدراسية هذا أكسبه عداء بعض الأساتذة  وخاصة هاينريش ويبر، لسوء الحظ طلب أينشتاين من ويبر خطاب توصية تم رفض أينشتاين بعد ذلك عن كل منصب أكاديمي تقدم إليه.

جاءت نقطة التحول في وقت لاحق من عام 1902 عندما تمكن والد صديقه مارسيل غروسمان من ترشيحه لمنصب كاتب في مكتب براءات الاختراع السويسري في برن، في برن عامي 1904 و 1910 على التوالي بعد فوات الأوان كانت وظيفة أينشتاين في مكتب براءات الاختراع نعمة كان سينتهي سريعًا من تحليل طلبات براءات الاختراع، تاركًا له وقتًا ليحلم به حول الرؤية التي استحوذت عليه منذ أن كان عمره 16 عامًا، وكانت أول أفكاره ماذا سيحدث إذا تسابقت جنبًا إلى جنب مع شعاع ضوئي؟

أثناء وجوده في مدرسة الفنون التطبيقية، درس معادلات ماكسويل التي تصف طبيعة الضوء، واكتشف حقيقة غير معروفة لجيمس كليرك ماكسويل نفسه، وهي أن سرعة الضوء تظل كما هي بغض النظر عن السرعة التي يتحرك بها المرء وهذا ينتهك قوانين نيوتن للحركة لأنه لا توجد سرعة مطلقة في نظرية إسحاق نيوتن قادت هذه الرؤية أينشتاين إلى صياغة مبدأ النسبية “سرعة الضوء ثابتة في أي إطار بالقصور الذاتي (إطار متحرك باستمرار).

أينشتاين كتب أيضا ورقة بحثية في عام 1905 للحصول على درجة الدكتوراه، وكان بعض العلماء الآخرين، خاصة هنري بوانكاريه وهندريك لورنتز، قد وضعوا جزءا من نظرية النسبية الخاصة، ولكن أينشتاين كان أول من جمع النظرية بأكملها وأدرك أنها كانت قانونا عالميا للطبيعة، وليس مجرد نظرية غريبة عن حركة الأشياء في العالم .

النسبية العامة ومهنة التدريس لألبرت أينشتاين

في البداية، تجاهل المجتمع الفيزيائي أوراقأينشتاين في عام 1905، ولكن بدأت هذه النظرة تتغير بعد أن لفتت الانتباه الفيزيائي الكبير وحظيت باهتمام أكثر الفيزيائيين تأثيرًا في جيلها، مثل ماكس بلانك، مؤسس نظرية الكم.

بعد فترة وجيزة وبسبب تعليقات بلانك بالثناء والتجارب التي أكدت نظرياته تدريجيًا تمت دعوة أينشتاين لإلقاء محاضرات في اجتماعات دولية مثل مؤتمرات سولفاي وارتقى بسرعة في العالم الأكاديمي، عرض عليه سلسلة من المناصب في مؤسسات مرموقة بشكل متزايد بما في ذلك جامعة زيورخ وجامعة براغ والمعهد الفيدرالي السويسري للتكنولوجيا وأخيراً جامعة برلين، حيث شغل منصب مدير معهد القيصر فيلهلم للفيزياء من من عام 1913 إلى عام 1933على الرغم من تأجيل افتتاح المعهد حتى عام 1917

في نوفمبر 1915، أكمل أينشتاين أخيرا النظرية العامة للنسبية، والتي اعتبرها تحفته الفنية. في صيف عام 1915، ألقى أينشتاين ست محاضرات، كانت مدتها ساعتان لكل محاضرة، في جامعة غوتنغن، حيث شرح نسخة غير مكتملة من النسبية العامة تفتقر إلى بعض التفاصيل الرياضية الضرورية. أكمل عالم الرياضيات ديفيد هيلبرت، الذي نظم المحاضرات في جامعته، وكان على اتصال مع أينشتاين بخصوص تلك التفاصيل، وقدم ورقة في تشرين الثاني (نوفمبر) حول النسبية العامة قبل خمسة أيام فقط من تقديمها من قبل أينشتاين. أثار ذلك ذعرا كبيرا لدى أينشتاين، كما لو كانت النظرية تخصه بشكل خاص. ومع ذلك، في وقت لاحق، قاموا بتصحيح خلافاتهم وظلوا أصدقاء، وكان أينشتاين يكتب لهيلبرت.

معادلات اينشتاين

ألبرت أينشتاين هو العالم الذي يرمز له بالجواب على أروع النظريات العلمية في جميع العصور ولا يشك أحد في عبقريته العظيمة، ويعتبره العديد من الناس ألمع عالم في القرن العشرين، وحصل على جائزة نوبل في الفيزياء عام 1921 وصاغ نظرية النسبية ونظرية التأثير الكهروضوئي التي حصل عليها جائزة نوبل المرموقة، ويتراوح مستواه في العلم بين تشارلز داروين وإسحاق نيوتن

معادلات أينشتاين الميدانية هي عشر معادلات، ومنها معادلة التنسور التي تصف الجاذبية بسبب انحناء الزمان والمكان بالكتلة والطاقة. يتم تحديد هذه المعادلات من خلال انحناء المكان والزمان في نقطة معينة، وتتساوى مع الطاقة والزخم في هذه النقطة. حلول هذه المعادلات هي مكونات الموتر المتري الذي يحدد هندسة الزمان والمكان، ويمكن من خلاله إيجاد مسارات الجسيمات باستخدام المعادلات الجيوديسية.

من الممكن أن تكون المعادلات غير صحيحة على الرغم من اجتياز النظرية والمعادلات كل الاختبارات، ولكن في جوهرها غير متوافقة مع نظرية الكم التي اجتازت أيضا كل الاختبارات التجريبية، حيث تكمن المشكلة في أن المعادلات تتطلب تحديد الطاقة والزخم بدقة في كل نقطة زمنية في المكان وهذا يتعارض مع مبدأ عدم اليقين في الحالات الكمية. وليست هذه مشكلة مقتصرة على الطاقات العالية أو المسافات القصيرة بل هي عدم توافق في المفاهيم ينطبق في كل مختبر.